摘要:干燥是不同物系间多场协同作用的复合系统，期间发生的?传递和转换特征尚未揭示，工程应用存在不同场间的耦合关系及其作用效果定量表达的理论空缺。为此，该文基于?分析法，解析粮食与干燥介质间的?传递和转换特征，给出热?、流动?，扩散?及其?效率定量评价理论表达式，基于焓-含湿量状态参数图，分析干燥系统状态参数间的内在联系及相互制约关系。研究结果表明，干燥是热?、扩散?和流动?同时作用的结果，热?是水分汽化必须的有用能；扩散?源于粮食中多余的水分，扩散?效率取决于水蒸气的状态，在扩散过程中，温度场和压力场同时存在，温度梯度与水蒸汽压差方向相反时，强化?效率，一致时则弱化?效率；流动?维持了热?和扩散?传递所需的势差，没有流动?的存在和消耗，热?和湿?的传递则不能有效进行；在通风干燥系统中，含湿粮食和干燥介质是两种不同物系，两种物系之间存在的不平衡势是干燥?传递和转换的动力；干燥可以归结为含湿粮食趋向系统介质状态点的?传递和转换的过程；指出了?及?效率都是状态函数，在工程应用时，引入时间坐标，依据环境状态参数和粮食在特定系统中的状态变化特性，可以揭示出?流密度及其?效率变化特征，进而对其能量利用效果做出评价；通过系统的?理论表达及其?效率分析，可以清晰地呈现干燥系统最大?损部位及环节，为评价干燥系统能量利用水平提供了科学的依据，为干燥工艺系统优化指明了能量合理利用的技术途径。

摘要:为适应不同施肥量要求和实现水平气送式集中排肥器定量变量排肥，该文设计了一种颗粒化肥螺旋组合式集中供肥装置。阐述了颗粒化肥螺旋组合式集中供肥装置的工作原理，基于颗粒化肥的机械物理特性和施肥量要求，提出了倾斜螺旋状型孔结构，确定了其主要结构参数，构建了颗粒化肥组合体在肥料充填区和投肥区的力学模型。应用台架试验研究了螺旋式排肥轮数量和转速对供肥速率及供肥稳定性变异系数的影响。结果表明：倾斜螺旋状型孔结构有利于充肥和排肥；螺旋式排肥轮数量和转速分别为1～4个和10～40 r/min条件下，供肥速率随螺旋式排肥轮数量与转速增加而增加，供肥速率范围为912.67～13 164.26 g/min。螺旋组合式集中供肥装置能适应不同机械物理特性参数的颗粒化肥，3种颗粒化肥的供肥速率之间的差值低于5%。构建了螺旋式排肥轮数量和转速与供肥速率的回归预测模型，在目标施肥量150～750 kg/hm2和拖拉机前进速度2.52～5.88 km/h条件下，供肥速率试验值与模型预测值的偏差在3%以内，供肥稳定性变异系数低于1.0%。田间试验结果表明，颗粒化肥实际施用量与模型预测值相对误差为3.54%。该研究提出的倾斜螺旋状型孔和组合排肥轮结构可满足农业生产的变量、定量集中供肥要求，可为颗粒化肥水平气送式集中排肥器结构设计提供参考。

摘要:针对新疆地区农田大面积使用地膜，耕层残膜碎片化严重、残膜分离困难，耕层残膜回收问题亟待解决的现状，该文设计研发了链筛式耕层残膜回收机。链筛式残膜回收机由挖掘铲、清障机构、传动机构、偏心轮、连杆机构、链齿机构、脱膜辊、振动机构、机架和膜箱组成。根据设计计算和试验确定机结构参数，其中偏心轮偏心距为40 mm，用ADAMS对该机振动机构进行运动仿真并分析其运动特性，确定运动特征值K (ω2×LOA/g)范围为2.66≤K≤4.02。借助Box-BenhnKen的中心组合设计方法分析回收机工作参数对回收率的影响效应并作试验设计，选取前进速度、入土深度和输送链驱动轮转速为影响因子进行三因素三水平一次回归正交试验，17组试验的平均回收率为83.34%。在DESIGN EXPERT中使用响应曲面法分析各因素对回收率影响效应并对回归模型的参数进行优化,优化后最优参数值组合为前进速度1.317 m/s、入土深度117.066 mm、输送链驱动轮转速65.106 r/min，当振动机构振幅79.1 mm、偏心轮转速255 r/min时，最优参数组合的田间试验结果为85.07%，振动机构参数设定满足要求，工作性能满足耕层残膜回收的要求。该机适用于新疆地区以及北方多数干旱、半干旱和半湿润农业区的耕层残膜回收，将链齿机构同振动机构分级结合实现耕层残膜回收，链筛型回收方式为耕层残膜回收机的研发提供了新思路。

摘要:高速精密播种作业是大豆、玉米等作物播种的主要发展方向之一。该文针对高速精密播种作业中气吸式排种器，设计了排种器吸种状态检测系统（seed disc suction performance detection system, SDSPS），该系统采用凹形光电传感器采集排种盘吸种信息、应用光电旋转编码器采集排种轴转动角度等信息，通过对光电传感器的输出信号和光电编码器脉冲信号进行处理，得到排种盘每个吸孔的吸种情况，从而进一步获取整个排种器的工作状况。与排种器试验台常用的图像处理检测系统（seeding detecting system based on image processing, SDSIP）在6组作业条件下进行了试验台对比试验，并单独进行了检测单个吸孔吸种量可行性试验。试验通过F检验和T检验（α=0.05）得出2种系统测量值总体方差相同和均值一致。精度分析结果表明SDSPS相比于SDSIP的最大相对误差为0.31%，系统稳定性分析结果表明SDSPS与SDSIP的波动幅值比较接近，两者的最大相对偏差值都不超过1%，SDSPS检测单个吸孔吸种量的最大相对误差为16.67%。通过田间试验验证，SDSPS对于漏吸种量和多吸种量，检测系统检测值与实际值相对误差平均值分别为3.87%和8.42%。SDSPS能有效的进行排种盘吸种性能检测，对单个吸孔吸种量的检测也具有较高的可信度，可以为气吸式排种器性能检测与改进提供技术支撑。

摘要:为了实现自主导航拖拉机离开卫星定位系统时能够持续可靠工作，该文提出了基于三目视觉的拖拉机行驶轨迹预测方法。该方法将三目相机分解为长短基线2套双目视觉系统分时独立工作。通过检测相邻时刻农业环境中同一特征点的坐标变化反推拖拉机在水平方向上的运动矢量，并通过灰色模型预测未来时刻的运动矢量变化，最终建立不同速度下的前进方向误差模型。试验结果表明：拖拉机行驶速度为0.2 m/s时，46.5 s后前进方向误差超过0.1 m，对应行驶距离为9.3 m。行驶速度上升到0.5 m/s时，该时间和行驶距离分别降低到17.2 s和8.6 m。当行驶速度上升到0.8 m/s时，该时间和距离分别快速降低至8.5 s和6.8 m。行驶速度越高，前进方向误差增速越高。该方法可用于短时预测拖拉机的行驶轨迹，为自主导航控制提供依据。

摘要:为在实验室条件下，仿真模拟收获机械在田间工作的收割和行进工作环境，该文基于硬件在环技术搭建了秸秆类切割仿真及试验平台，提出一种螺旋绞龙供料系统，实现了物料的连续供给，并利用离散单元法对其进行物料的碰撞、运动方向及箱内分布仿真分析，根据仿真结果优化了螺旋绞龙供料系统结构并验证了设计的合理性和可行性。根据车辆行进道路模拟试验理论，设计了一种模拟收获机械田间行走的振动台，采用PLC编程软件Gxworks2、触摸屏编程软件SKWorkshopV5.0.2和组态软件kingview6.60SP1进行上位机编程，利用加速度、转矩传感器及上位机仿真模拟，检测和给定试验过程中所需的控制与反馈信号。试验结果表明：当螺旋绞龙转速维持在450～500?r/min范围内且保持振动台振动频率为4.12 Hz时，割刀输出平均转矩近似为田间收获秸秆时的输出转矩，即割刀实际工作情况接近田间收获机械工况。该研究可以为收获机械设计提供试验参考数据，为农业机械模拟可靠性测试标准制定提供技术参考。

摘要:重型拖拉机湿式离合器作为动力换挡变速箱的重要执行部件，其摩擦副的磨损失效是导致传动系统整体性能下降的主要原因之一，为减少因其带来的资源和经济损失，进而设计一种耐磨离合器摩擦片。该文从仿生学角度出发，以大树蛙为对象，用扫描电镜观测其趾端，发现树蛙趾端微观结构轮廓形状有四边形、五边形、六边形，六边形结构居多且结构大小均匀其直径约为12 ?m，微结构的轮廓间为沟槽，沟槽宽度约为1.5 ?m。研究表明树蛙体表分泌的黏液在围绕着六边形结构的沟槽内循环流动，增强其在潮湿环境下的粘附力，即摩擦系数。树蛙在与湿滑基底接触时表现出很强的黏附力和摩擦力，仿生摩擦片具备这些特点更能满足传递运动和转矩的要求。通过提取树蛙趾端参数，优化摩擦片表面结构，将树蛙趾端的致密六边形沟槽分割结构进一步突出特点、简化结构，对重型拖拉机湿式离合器摩擦片表面的油槽结构进行相似设计，以此为设计思路设计了9种仿生试样并采用激光加工技术制作样件。采用微观摩擦磨损测试仪进行摩擦磨损试验，通过计算摩擦系数对比不同六边形直径与不同沟槽宽度下摩擦摩损效果上的差异。试验结果表明，仿生非光滑结构比光滑结构具有更好的耐磨性特性，且正六边形直径为12 mm，沟槽宽度为1.5 mm时，磨损量最低，摩擦系数相对较高，这因为六边形直径与沟槽宽度综合作用，能够最大限度地降低磨损，提高摩擦片的工作能力和使用寿命。这说明合理地设计摩擦片表面结构，不仅能够满足动力传递的要求，同时可以降低磨损，节省材料，进而达到了改善离合器耐磨性能的要求。

摘要:增压器蜗壳性能直接影响增压器整体效率和性能。通过降低蜗壳内腔流动阻力、减少蜗壳能量损失对提高增压器效率和性能具有重要意义。海洋螺旋形贝壳在进化过程中形成了减少流体阻力、降低运动过程中流体能量损耗的结构特征。该文以螺旋贝壳为仿生原型，通过逆向工程技术获取贝壳内腔数据，在几何分析的基础上提取内腔截面部分数据作为仿生蜗壳设计原始数据，并完成数学建模。通过数据优化得到增压器涡轮蜗壳仿生设计截面曲线，实现蜗壳仿生曲面设计。建立原型增压器和仿生增压器计算模型，在原型增压器仿真模型与台架试验吻合较好的条件下，采用流体力学软件对原型及仿生优化增压器涡轮效率、流通特性及蜗壳内流态等性能进行仿真分析。结果表明，涡轮流通能力不变情况下，仿生蜗壳使涡轮效率提升3%，最大可提升5%以上；流场分析结果表明，仿生优化蜗壳减小蜗壳壁面附近的流动损失和流道内气流摩擦，壳内流动平稳均匀，无旋流，是涡轮效率明显提高的根源。本文所采用的方法对增压器涡轮性能的提升显著，可以为汽车和农业机械涡轮增压系统设计和优化提供参考和借鉴。

摘要:水电站过渡过程计算中，水轮机特性曲线对计算结果有着十分重要的影响。由于水轮机模型试验得到的综合特性曲线仅包含了水轮机工作的相对高效率区、导叶大开度下水轮机特性，无法满足甩负荷过渡过程计算的要求，需要对特性曲线进行拓展得到水轮机在导叶小开度区、低效率区及制动工况区的特性。目前对于水轮机特性曲线的处理主要根据经验和数学方法对力矩特性进行拓展和拟合，其仿真结果与实测结果存在较大的差异，无法满足对甩负荷过渡过程精确仿真的要求。虽然通过内特性或CFD的方法能够增加水轮机特性的仿真精度，但是需要能够获得详细及准确的水轮机结构及尺寸参数，实际情况中这些参数往往无法准确获取，不利于工程应用。该文基于真机甩负荷实测结果对水轮机力矩特性曲线的拟合进行了研究，通过甩负荷实测数据得到导叶零开度线下的水轮机力矩特性，结合最小二乘法对整个力矩特性曲线进行拓展和拟合。将利用该处理方法得到的水轮机力矩特性曲线与传统处理方法得到的结果进行对比，结果表明，在导叶大开度、高效率区及水轮机正常运行范围内2种特性曲线基本重合，而在导叶小开度下2种特性曲线存在较大的差异，原因在于本文中零导叶开度线上的力矩特性通过甩负荷实测结果得出其更加精确，零导叶开度线力矩特性的差异导致了特性曲线拟合中边界条件的不同。利用本文处理方法得到的特性曲线对不同调速器参数下的甩负荷过渡过程进行了计算，并分析了调速器参数对甩负荷过渡过程的影响，计算结果表明，调速器参数对甩负荷中导叶开度的快关过程和机组转速的上升下降过程无影响，其主要影响机组转速接近稳态后的调节过程，调速器参数设置不当会造成调节系统的调节品质变差，甚至会导致水轮机调节过程失稳。分别采用2种特性曲线对水电机组甩负荷过渡过程进行仿真，并将仿真结果与实测结果进行对比，结果表明，相比传统处理方法得到的特性曲线，本文处理方法得到的特性曲线能更准确反映机组在导叶小开度下的力矩特性，机组频率仿真结果中，传统特性曲线计算结果与实测结果最大偏差达到了15.74%，本文特性曲线计算结果与实测结果最大偏差为1.05%；导叶开度仿真结果中，传统特性曲线计算结果与实测结果最大偏差为36.07%，本文特性曲线计算结果与实测结果最大偏差为9.74%。通过对比可以看出，本文所提出的特性曲线拟合方法可大大提高甩负荷过渡过程计算精度，能够有效指导水电机组的安全运行。

摘要:基于传统卡尔曼滤波器的转速估计方法依赖于系统的精确数学模型，但目前通用的无轴承异步电机的数学模型是一个近似模型，针对该问题该文提出一种以实际转速为基准的改进的无轴承异步电机转速估算方案：首先，用残差归一化处理自动更新渐消因子并将其引入增益矩阵，以减小系统模型偏差对估算精度的影响，增强滤波器的稳定性；其次，用遗传算法自动更新噪声矩阵，使其具备补偿作用，再次优化转速估算精度，最终将估算精度控制在5 r/min左右，干扰误差控制在10 r/min左右，可有效应对建模误差和参数扰动对转速估算的影响，具备较高的鲁棒性和估算精度。最后，用dSPACE试验平台证明了所提方案的正确性和可行性，该研究为无轴承异步电机无速度传感器控制提供参考。

摘要:天然草地是放牧畜牧业生产赖以生存的物质基础。为了评估天然草地利用情况，该文通过GPS获取牧群采食轨迹数据来估算采食强度，利用无人机遥感估算模型反演草地生物量的时空分布，将畜群采食强度与天然草地生物量进行融合，探索不同区域畜群的采食强度与草地生物量；分别将采食强度与生物量分类进行对比，根据两者的取值情况，获得各区域草地的利用情况，采食强度与天然草地生物量分类满足以下关系可得草地利用情况：若两者等级相等，则草地利用适中；若前者等级大于后者，则草地过度利用；若前者等级小于后者，则草地轻度利用。以新疆生产建设兵团第八师一五一团紫泥泉牧场为例，对研究区进行监测评估。结果表明，研究区中区域3被合理利用的草地面积最大，为612 m2，其他区域草地被不合理利用的面积占所在区域面积的50%以上。该方法对合理利用草地，实行划区轮牧，促进畜牧业健康发展具有重要意义。

摘要:曝气滴灌过程中水、氧、气传输均匀性是评价曝气灌溉质量的重要指标。活性剂的添加和传输方式的优选对曝气滴灌传输过程中微气泡的存在和溶解氧的保持有重要意义。为提高水气耦合物在滴灌过程中传输的距离和均匀性，该文采用Mazzei 1078文丘里空气射流器进行曝气增氧，以空气和氧气为供试气源，研究活性剂BS1000浓度（0、1、2和4 mg/L）和传输方式（单向和双向）对曝气滴灌下水、氧、气传输特性的影响。结果表明：曝气导致单向传输下流量均匀性略有下降，但可显著提高灌溉水中溶解氧和掺气比例；随着活性剂浓度的增加，掺气比例显著增加（P<0.05）；活性剂的添加促进了氧气曝气下溶解氧的增加；溶氧均匀性和流量均匀性随着活性剂浓度的增加无显著性变化，但单向传输下4 mg/L BS1000的出气均匀性较未添加活性剂显著降低；双向传输的流量均匀性、溶氧均匀性和出气均匀性分别在95%、96%和67%以上，较单向传输分别平均提高14.00%、4.05%和30.64%（P<0.05），是曝气滴灌长程管道传输推荐的布置方式。研究结果为曝气滴灌过程中灌溉技术参数优化和管道的科学布置提供理论依据。

摘要:为探明河套灌区不同地下水位条件下渠基冻胀的差异，了解地下水位变化对渠基土壤水分迁移和力学性能的影响，该文通过建立不同地下水位冻胀试验平台并结合原型渠道，分析了不同地下水位对铺设不同厚度聚苯板的基土冻胀的影响，阐述了冻胀率和截面弯矩沿渠坡的分布规律，提出了不同地下水位下聚苯板适宜铺设厚度的理论计算公式。试验得出，每降低1 cm地下水位，基土冻胀量减小0.15 cm。当地下水位降低0.5～1.0 m后，削减冻胀率为71%～83.8%。地下水位下降有效阻止或延缓了土壤毛细水的上升，降低了0～30 cm土层的土壤水分，有效阻止了冻结锋面水分的迁移，减小了土体中冰夹层的形成，从而降低了土体的冻胀变形。并且，渠道的冻胀破坏部位随着地下水位的不同而发生变化。该研究可为北方季节性冻土区骨干渠道保温防冻胀技术研究提供科学依据和技术支撑。

摘要:水资源系统与区域经济息息相关，利用经济数值反映水资源系统风险所致损失将更加直观。该文为了通过经济数值定量评价水资源失衡导致的风险，首先构建水资源失衡导致的经济损失风险模型，应用数据包络分析（epsilon-based measure，EBM）模型计算水资源利用效率，并结合黑龙江省水价及人均工资确定水资源失衡导致的经济损失值；然后，在EBM的基础上添加二阶段Tobit模型进一步分析水资源失衡风险经济损失原因。结果表明，2000—2020年黑龙江省由水资源投入不足导致的最小经济损失值为75.2亿元（2008年）、最大值为425.1亿元（2013年）；水资源最小产出经济损失值为1 119亿元（2000年）、最大值为11 068亿元（2012年）。2000—2015年黑龙江省水资源风险经济损失逐年上升，水资源产出经济损失均占水资源风险经济损失的90%以上，预计2020年水资源风险经济损失为8 138.7亿元。在研究时段内黑龙江省水资源风险经济损失较高，水资源利用效率较低。黑龙江省水资源系统受到产业结构、经济发展水平和水利基础设施投资等驱动因素影响，需加大第二产业投入和水利基础建设投资，从而降低水资源风险经济损失，为后续水资源系统风险规避措施的制定提供支持。

摘要:随着人们对提高农业生产效率方法的不断探索，水稻生产模式正发生很大变化，并由化肥农药高投入的传统农业向生态环保的有机农业转变，但有机稻需耗水特性及其适宜的灌溉制度研究较少。为揭示有机稻耗水规律及不同降水年型下的灌水与产量关系，2015－2016年在湖北省漳河灌区开展了有机稻灌溉试验研究，统计分析了有机稻与普通稻的需耗水差异，获得了有机稻耗水及其产量特性，提出了基于AquaCrop模型与熵值法耦合的有机稻灌溉制度多目标多情景优化方法。结果表明：1）有机稻与普通稻需水量无显著差异，但前者的排水量显著高于后者，且前者排水中的氮磷浓度均显著降低。有机稻产量为普通稻产量的84%，但单方灌水产值高28.5%（P<0.05），具有显著的经济效益。2）优化后中国南方灌区有机稻适宜的优化灌溉制度为：枯水年，108% (以RAW计，下同)的土壤含水率控制下限、30 mm的灌水定额、灌水8～9次，平水年113.85%的土壤含水率控制下限、32.31 mm的灌水定额、灌水6～7次；丰水年，116.92%的土壤含水率控制下限、32.31 mm的灌水定额、灌水3～4次。该文为选择节水、高产的有机稻灌溉方案提供参考。

摘要:针对黑土区坡面尺度上土壤水分在土地利用结构（从坡顶到坡脚，即沿着坡长方向，不同土地利用类型的排列方式）、土地利用类型（农地和林地）及地形要素的协同作用下的空间分异规律及影响机制尚不清楚的现状，以黑龙江省黑土区的农林混合利用典型坡面（克山县）为研究对象，应用植被数量生态学中的冗余分析方法（RDA）分析0～20、20～40、40～60 cm土壤水分剖面变异特征、不同土地利用结构下（农地-农地-农地-农地-农地，农地-农地-林地-林地-农地，农地-农地-林地-林地-林地，林地-林地-农地-林地-农地）坡面土壤水分异质性及其与环境因子的定量关系。结果表明：研究区坡面土壤含水率介于5.77%～45.57%，农地土壤含水率显著高于林地（P<0.05），纵向上不同土地利用类型层间土壤含水率差异均不显著；土壤水分呈中等变异，纵向上农地各土层的变异系数（35.9%～39.6%）均高于林地（30.0%～36.5%），农林混合利用加强了土壤水分的空间变异程度；4种土地利用结构下，坡面土壤水分沿坡长方向呈不同的变化趋势，与土地利用镶嵌分布规律有关；冗余分析结果显示土地利用类型是影响黑土区坡面土壤水分异质性的主控因素，坡度次之，坡位和海拔高度对坡面土壤水分异质性也有影响。对于黑龙江黑土区坡面，需要结合土地利用结构配置等土地管理措施与不同的农业措施来防止坡面土壤侵蚀、提高东北区土壤肥力，实现经济效益、生态效益的协调统一。

摘要:为从年和月尺度上监测云贵地区2000—2014年的干湿变化情况以及蒸散发在干旱中的作用，该文利用MODIS MOD16遥感观测和GLDAS数据模拟逐月实际蒸散发（ETa）与潜在蒸散发（ETp）数据，结合气象站观测降水数据计算3种干旱指数（标准化降水指数SPI,侦测干旱指数RDIst及蒸散发胁迫指数ESI），通过Mann-Kendall趋势检验方法分析了云贵地区近15 a的干湿变化特征，并以2009—2010年西南干旱为例来分析干旱期间蒸散发的作用。结果表明：1）2000—2014年云南中部存在明显的干旱化现象；2）云贵地区2009—2010年干旱期间，ETa和ETp在干旱发展前期的作用较小，但在干旱的演变过程中，逐渐对干旱有加剧作用，其中ETa比ETp对干旱的影响时间更长；3）干旱指数SPI和RDIst受控于降水量的变化，一致反映云贵地区2009—2010年严重干旱的准确发生时间为2009-09—2010-02，而基于ETa和ETp的干旱指数ESI则显示云贵地区干旱发生在2009-11—2010-06，更符合实际干旱演变情况，说明同时考虑ETa和ETp的干旱指数比考虑单一蒸散发因素的干旱指数在监测干旱方面更有效。该研究为提高气象干旱监测可靠性提供了参考。

摘要:为了解决河水流速的视频测量需要投掷浮标、效率低等问题，提出了基于机器视觉的河水表面流速测量方法。采用高清摄像机拍摄河水流动视频，捕捉河水流动时表面产生的波浪运动。为了凸显这些细微的水面运动，利用帧差法计算运动显著性图。提取相邻2帧显著性图的SURF特征点，通过特征点匹配法找出相邻2帧的匹配点，将匹配点间的距离作为特征点在2帧图像间的运动距离。计算了多帧图像间特征点运动距离的直方图，该直方图具有单峰特征；通过对直方图进行曲线拟合准确地找到峰值对应的距离，将其作为最优的运动距离。最后结合帧间时间和根据小孔成像原理导出的速度公式估计出河水表面流速。为了验证该方法的有效性，用流速仪和该方法进行了对比试验。结果表明，该方法具有精度好、稳定性高和运算速度快的优点。在低、中速河流速度估计时，该方法最大变异系数为1.63%，与流速仪测量结果的最大相对误差仅为3.12%。对2组数据的一致性分析表明，2组数据的皮尔逊相关系数和斯皮尔曼相关系数分别为0.998和0.990，显示了该方法的速度估计值与流速仪实测值有良好的一致性。与已有的图像处理方法相比，不仅更为准确，而且耗时更短。研究可为用其他机器视觉处理算法估计复杂水面和高速水流提供参考。

摘要:为探究紫色土坡耕地硝态氮迁移流失过程，通过室内模拟试验，并结合数学模型，研究在不同雨强（0.4，1.0，1.8 mm/min）和坡度（5?，15?，20?）下硝态氮分别随地表径流和壤中流迁移而流失的特征。结果表明：随地表径流和壤中流迁移的硝态氮流失浓度随时间分别呈现指数下降和线性上升趋势；随壤中流流失的浓度是地表径流携带的19～72倍，在小雨强下壤中流携带流失负荷大于随地表径流流失负荷，但随雨强增大，硝态氮流失负荷通过地表径流流失的比例由17.3%增大至66.0%，大雨强下硝态氮主要通过地表径流流失；与实测数据比较分析，有效混合深度模型在随地表径流流失的硝态氮模拟中精度评价指标Nash-Suttcliffe系数ENS和决定系数R2达到0.590和0.826 7，而对流弥散方程在壤中流携带硝氮流失的过程模拟中ENS和R2达到0.792和0.842 6，取得较好的模拟结果。该研究为紫色土坡耕地硝态氮迁移流失机理研究提供依据和参考。

摘要:为了明晰等高垄作后对坡耕地土壤有机质的恢复作用，选取一块面积为1.4 hm2的典型黑土坡耕地，采用标准栅格法，同位大样点取样调查了改垄前和改垄10 a后土壤有机质和含水率等性状的变化。结果表明：1）与经典统计学相比，地统计学通过变程、块金值与基台值的比值以及插值绘制空间分布图，能够从全坡面更好地反映改垄前后性状的空间变化；2）等高改垄10 a后，垄台土壤含水率变程由510.7 m降低到193.2 m，块金值与基台值的比值由11.7%升至46.9%，空间相关性强度由强烈变为中等，水分再分配降低；3）耕层土壤有机质总体增加了2.61 g/kg，提升了8.4%，只在坡中上部西侧小区的部分区域降低了3.7%；4）土壤全氮含量减少了0.04 g/kg，降低了2.8%。上述结果表明，对于严重侵蚀的坡耕地，改顺坡垄为等高垄作，可弱化性状空间相关性，对土壤有机质具有恢复作用，但应适当增加化肥氮素的施用量，对东北黑土区坡耕地水土流失治理具有指导意义。

摘要:氮素营养诊断关键在于氮营养指数（nitrogen nutrient index，NNI）预测。对于冬小麦氮营养指数预测模型而言，如何选取预处理方法和建模方法不一而足，不同预处理和模型选取对预测结果精度的影响程度目前还不清楚。该研究以ASD Field Spec3野外便携式高光谱仪采集乐陵市冬小麦冠层高光谱数据，采用10种光谱预处理方法并结合3种模型（偏最小二乘回归、BP神经网络和随机森林算法）建立多种冬小麦氮营养指数高光谱预测模型。对比模型预测精度表明最佳的高光谱建模方法为随机森林算法结合SG卷积平滑预处理所建模型（预测集R2=0.795，RMSE=0.125，RE=11.7%）精度高、可靠性强，是筛选出最佳的冬小麦氮营养指数高光谱预测模型。该研究结果对冬小麦氮营养指数高光谱预测建模具有科学价值，为筛选最优高光谱预处理方法和预测模型提供技术参考。

摘要:灰霾的监测与治理是迫切需要解决的问题，分析植被叶片滞尘前后的光谱变化特征是灰霾监测的一种有效方式。植物叶片具有吸附空气颗粒物的能力。该文通过获取10种常见树木叶片10月和11月连续26 d的高光谱图像，对比分析每种叶片滞尘前后的光谱特征变化情况，得出滞尘前后叶片光谱变化的基本趋势：1）10种叶片变化趋势基本一致，10种叶片滞尘前后光谱变化明显的区间均表现在500～550 nm、550～700 nm、730～760 nm波段内；2）滞尘前后的叶片红边位置并没有发生改变，滞尘没有对叶片内部生理结构构成影响；3）金露梅和二球悬铃木在765 nm波段处的光谱响应与其它树种存在很大差异；白杜、金银忍冬、紫薇和玉兰在550～570 nm波段区间对于滞尘的敏感度较弱。研究为大气降尘的监测以及灰霾的治理提供应用参考。为进一步通过高光谱探测灰霾典型成分提供理论支撑。

摘要:当前基于时序遥感数据的作物分类方法大都需要较多专家知识及人工干预，难以自动化，也难以移植到其他地区。将光谱降维技术用于时序遥感影像分析可以很好地解决这一问题。其中，非线性降维方法已经成功应用于高光谱数据，并且获得了比线性降维方法更好的结果。但是，直接将非线性降维方法用于时序遥感影像无法充分利用其时相维度的信息。该文改进了一种非线性降维算法——Laplacian Eigenmaps（LE）用于时序遥感影像的作物分类，该方法更加关注相同时相下不同作物生长季的物候特征差异，而不再仅依赖于整个生长季的物候曲线轮廓。改进的LE算法被应用于美国伊利诺伊州覆盖作物全生长季的Landsat 8时间序列影像。降维后保留的波段结合随机森林分类器基于美国农业部Cropland Data Layer（CDL）提供的训练数据完成了一系列的分类试验，并与传统插值未降维的方法进行对比。试验结果表明，改进的LE降维方法完成了更高的整体及各个类别的分类精度，其中整体分类精度达到85.37%，该方法作为一种自动化的方法，不需要人工干预，可直接移植到其他研究区，并且只需要较少的训练样本就可以完成一个较高的分类精度，为日后不同尺度的作物识别和提取研究提供了有效的方法。

摘要:水产养殖的水质是关乎水产养殖经济效益和水产品品质的关键因素，与传统的水质检测方法相比,光谱技术具有无创性、快速性、可重复性、准确性等优点，已成为水质监测的重要发展方向。 该文总结和整理现有国内外研究文献，对基于光谱技术的水质重要参数监测、数据预处理方法、特征波段提取、预测模型算法进行了系统的分析与讨论。综述结果表明，实时在线的水产养殖水质监测将成为重点研究方向；多源光谱融合、多参数的水产养殖水质监测将会成为新的发展方向;对于光谱数据的处理，将多种数据处理算法相结合，仍将占据主导；而非线性建模将成为水产养殖水质数据分析的主流方法非线性数据建模，将成为光谱技术应用于水产养殖水质监测的主流建模发方法。

摘要:北方温室为种植反季节植物以及南方植物，普遍采用地埋供热金属管道供热。阴极保护技术可以有效控制土壤对管道的电化学腐蚀，但常规的外接电流阴极保护方式成本高、占地大，牺牲阳极方式的保护寿命过短。为了给温室地埋供热金属管道提供可靠的阴极保护，该文利用地埋供热金属管道表面余热，基于温差电池，对地埋供热金属管道提供外接电流方式的阴极保护。通过现场试验发现，该装置温差电池正常工作时冷热两端温差为33.2 ℃，当该装置提供的保护电位为–1 100 mV时，管道保护度达到了92.79%。该研究为温室地埋供热金属管道的保护提供了一种较为可行的方案，同时也对外接电流方式的短距离管道保护技术进行了初步探索。

摘要:为高效去除循环水养殖中的细微颗粒物，通过试验优化射流式泡沫分离器的水力停留时间和进气量，并结合相关理论研究分析不同粒径区间颗粒物的去除情况。以孔径125 μm转鼓式微滤机出水口的水体作为泡沫分离原样进行批处理试验，以颗粒物去除率为指标优化水力停留时间和进气量；以4个粒径区间≤10、?10～50、?50～90和?90 μm的颗粒物质量浓度变化率为指标分析各区间的颗粒物去除情况。养殖水中细微颗粒物在泡沫分离时，细化气泡和增加水力停留时间在提高去除率中会达到极值，水力停留时间和进气量对颗粒物去除率有显著影响，水力停留时间为2.0 min和进气量为1.3 L/min时，去除率较高为（34.06%±4.37%）；泡沫分离对粒径≤90 μm的颗粒物都有较好的去除作用，且对粒径≤10和?50～90 μm的颗粒物去除率相对较高，而对粒径?90 μm的颗粒物去除较困难。

摘要:以农田生态系统废弃农作物秸秆资源化利用为前提，以生物炭去除水体重金属镉（Cd）污染及其回收利用为目的，该文以500 ℃裂解的原始玉米秸秆生物炭（MSB，maize straw biochar）和磁性玉米秸秆生物炭（MMSB,?magnetic maize straw biochar）试验材料，在2种生物炭的表面性状进行表征的基础上，探究了不同吸附条件下生物炭对污染水体中Cd(Ⅱ)的吸附去除作用及其回收利用的可能性。结果表明：MSB和MMSB对Cd(Ⅱ)的吸附量在pH值为5时达到最大，其最大吸附量分别为27.52和33.45 mg/g；当MSB和MMSB添加量为1.4和0.8 g/L时，对Cd(Ⅱ)的去除率分别可达85.15%和95.48%；Langmuir方程能更好地模拟等温吸附行为，MSB和MMSB达到平衡时的最大吸附容量分别为26.03和43.45 mg/g，趋近实际值；动力学数据与二级动力学方程拟合度更高，MSB和MMSB的平衡吸附量Qe理论值分别为13.42和24.31 mg/g；MMSB对其表面吸附Cd(Ⅱ)的解吸率均显著低于MSB。磁性生物炭对Cd(Ⅱ)的吸附效率和固着能力增强可能与其较高的pH值、更大的比表面积、更多的极性含氧官能团有关。此外，在外部存在磁场的情况下，磁性生物炭可以通过磁力作用加以回收再利用。研究成果对促进农业废弃物的资源化利用以及水体环境中重金属净化技术的进步均有重要意义。

摘要:木质素是植物细胞壁中主要组分之一，其苯丙烷结构单元的单体结构和连接方式的复杂性直接影响木质素脱除和利用效果，了解不同农作物秸秆中木质素的差异，对提高秸秆的综合利用效率是非常必要的。该文选取代表性棉秆、玉米秸和小麦秆，分别提取磨木木质素，利用傅里叶变换中红外技术对棉秆、玉米秸和小麦秆三类秸秆磨木木质素进行红外表征，分析比较三类秸秆磨木木质素的差异，结果表明：1）三类秸秆磨木木质素G/S相对比值差别不大，并无明显规律；2）三类秸秆磨木木质素中，对羟基结构单元：玉米秸>小麦秆>>棉秆；愈创木基结构单元：棉秆>玉米秸>小麦秆；紫丁香基结构单元：玉米秸>小麦秆>棉秆；3）玉米秸和小麦秆磨木木质素相似度较高，而棉秆磨木木质素则更加接近于木本植物。

摘要:5-乙氧基甲基糠醛（5-ethoxymethylfurfural，EMF）是一种新型液体生物燃料，具有较高的能量密度和优良的燃烧性能，被视为未来潜在的燃料替代物。该文利用酸质量为乙醇质量0.1%的硫酸催化纤维素与乙醇在高压反应釜中一锅法制取EMF。首先进行单因素试验，然后利用响应面Box-Behnken模型研究不同影响因素对超低酸催化纤维素制取EMF收率的影响，对EMF制取工艺条件进行优化。结果表明：在反应时间、反应温度和底物浓度3个影响因素中，反应时间对超低酸催化纤维素一锅法制取EMF收率影响最大。根据Box-Behnken模型获得最佳反应条件：反应温度200 ℃、反应时间75 min、底物浓度30 g/L进行试验验证，EMF实际平均收率为14.93%，与理论预测值相对误差为2.03%，说明该模型具有较好的预测性。该研究首次提出以超低酸催化纤维素直接制取EMF，并优化了超低酸催化纤维素制取EMF的工艺条件，可为成本低廉、产量丰富的纤维素生物质制取EMF提供借鉴和参考。

摘要:在固定床反应器中研究了（Na2CO3-NaOH）熔融盐和镍对生物质三组分纤维素、半纤维素和木质素热解制氢的影响。结果表明，熔融盐中的氢氧化钠能吸收三组分热解产气中CO2，从而有利于合成气中的CO转化成H2。熔融盐含有的碱金属Na+和OH-分别能促进半纤维素与纤维素、木质素的热解，木质素热解产氢量最高可达到1?148?mL/g，H2体积分数达到90.7%。熔融盐-镍协同作用时可以降低三组分产气中CH4含量，与单独添加熔融盐相比，纤维素、半纤维素和木质素的CH4产量分别下降35.0%、24.5%和12.0%。在熔融盐-镍的存在下，纤维素、半纤维素和木质素的最高产氢量分别达到910、714和1 106 mL/g，H2体积分数分别为77.6%，77.8%和91.6%。

摘要:微藻是一种新型的可再生生物质资源，采用快速热解技术，可得到高品质的先进液体燃料和高附加值化学品。该文采用热重-红外联用仪、快速热解-气质联用仪和分布式活化能动力学模型（distribution activation energy model，DAEM）对莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii，CDR）、小球藻（Chlorella vulgaris，CRV）和铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa，MCA）的热解行为开展了研究，系统地对比了3种微藻在化学组成、热解失重规律、动力学、热解产物等方面的差异，并对微藻的热解机理进行了探讨。结果表明：1）3种微藻的热解过程可分为3个阶段，分别为干燥段、快速热解段和炭化阶段，其中铜绿微囊藻失重率最大，达到17.34 %/min，且随着升温速率的增加，TG/DTG（thermogravimetry/differential thermogravimetry）曲线往高温一侧移动；2）红外光谱分析结果表明微藻热解主要产物为CH4、CO2、含C=O键的脂肪酸、含N-H键和C-N键的酰胺类化合物，其中莱茵衣藻热解产生的CH4质量分数最高，铜绿微囊藻热解产生的含C=O键化合物质量分数最高；3）铜绿微囊藻的活化能数值最高，随着转化率增加，活化能从100增加到680 kJ/mol；4）Py-GC/MS分析表明小球藻热解产生的含氧化合物质量分数最高，达到30.89%，铜绿微囊藻热解产生的酚类化合物、芳香族碳氢化合物、胺和酰胺类和其他含氮化合物的质量分数最高，分别达到10.41%，13.46%，13.87%和14.27%。本文可为微藻的能源化利用提供科学和基础数据。

摘要:该文以武汉城市圈为例，利用1995年、2000年、2005年、2010年、2015年5期土地利用数据、社会经济因子、邻域因子和自然因子，构建耦合空间异质性和时间非平稳性的Logistic-GTWR（逻辑斯蒂-时空地理加权回归）模型，挖掘武汉城市圈城镇用地扩展驱动力及其时空分异格局。结果表明：1）耦合空间异质性和时间非平稳性的Logistic-GTWR模型比全局Logistic回归模型和Logistic-GWR（逻辑斯蒂-地理加权回归）模型具有更好的拟合效果，验证了Logistic-GTWR模型在城镇用地扩展驱动力分析研究中的适用性。2）武汉城市圈城镇用地扩展的不同影响因子系数时空分异格局各不相同，人口因子高值分布区围绕武汉市先收缩后扩散并逐渐稳定，最终形成绕武汉城市圈中部沿线周边环状分布格局；地均GDP因子高值分布区先向西部转移，后逐渐趋于均衡，最终形成绕武汉、麻城和崇阳县周边集聚分布的空间格局。武汉市极化作用占据主导地位，且影响范围不断扩大。3）人口和经济是20年间武汉城市圈城镇扩展的核心驱动因子,且影响力呈逐年上升趋势；国道、高速和省道影响力整体呈略微升高态势。4）武汉城市圈中部及东部城市多为人口、经济核心驱动型城市，高程影响在武汉市发展中逐渐凸显；西部城市主要受高程限制，并以交通及经济驱动为主，东西差异显著; 但西部城市1995年以来人口和经济的作用强度逐步增加。人口因子作用强度在咸宁和黄冈呈逐渐上升趋势，经济因子作用强度在武汉、孝感、仙桃、天门、潜江和黄冈逐年上升。

摘要:为识别植被覆盖区煤炭开采的生态影响边界，该文以兖州煤田为研究区域，应用温度植被干旱指数TVDI (temperature vegetation drought index)反演沉陷积水区外围的土壤湿度空间分布特征，利用MATLAB拟合TVDI变化趋势并依据其趋于稳定的渐近线，反解煤炭开采活动对矿区生态的影响边界，将其与采用MSCS(mining subsidence prediction system，MSCS)软件预计获得的下沉10 mm沉陷边界进行对比。结果表明：不同距离的TVDI中位数随距积水区边缘距离的变化表现为先增加后趋于平稳、呈指数变化特征；基于TVDI分析得到的煤炭开采的非积水影响范围，仅相当于沉陷积水面积的2.07倍，预计沉陷非积水面积与预计沉陷积水面积之比为4.63倍。通过模型拟合遥感指数随距离的变化特征，能够获得煤炭开采的影响边界；兖州煤田基于TVDI获取的煤炭开采影响面积，相对小于预计的开采沉陷面积。该研究可为确定煤炭开采对生态影响的边界提供参考。

摘要:人类活动对自然保护区内的珍稀及濒危野生动植物资源产生威胁。以自然保护区土地利用及其变化作为保护区内人类活动的代表。针对在低纬度热带地区多云雾天气对光学遥感成像产生严重干扰的条件下，如何实现基于多源遥感数据构建高时间、高空间分辨率遥感数据，监测复杂地形及气候环境下的热带雨林环境自然保护区土地利用变化监测，进而分析保护区人类活动这一问题展开研究。采用时空数据融合技术实现了2000年、2004年、2010年和2015年纳板河国家级自然保护区内人类活动（主要为人类活动用地：橡胶林、耕地、建筑用地）和自然地表（水体和自然林）分类识别，结果表明：1）时空数据融合技术能够实现复杂地形以及多云多雾天气条件下的高时空分辨率遥感数据，实现基于该时间序列数据的人类活动用地较高精度识别（2000年、2004年、2010年、2015年的总体分类精度分别为88.13%、86.88%、89.38%、90.63%，Kappa系数分别为0.834?0、0.817?6、0.853?3、0.871?1）；2）纳板河国家级自然保护区内2000年至2015年期间，自然林的面积持续减少，橡胶林、耕地及建筑的面积持续增加；3）保护区内人类活动随地形的变化特征是：橡胶林及耕地范围在向坡度较大的地区扩张，大部分橡胶林种植在坡度为13?~24?之间，耕地也在向坡度较大的地区逐步扩张。该研究可为自然保护区监管部门及环境保护研究领域提供技术支持。

摘要:粮仓围护结构保温隔热性能对储粮安全和粮仓能耗有重要影响。粮仓屋顶面积大，是粮仓围护结构接受太阳辐射最强的部位，外界热量主要通过屋顶传入粮仓，因此屋顶是粮仓围护结构保温隔热设计的最重要部位。双层通风屋顶、高反射率的屋面隔热涂料和保温隔热材料等节能技术近年来在粮仓屋顶设计中得到迅速发展和应用。考虑屋顶不同外表面太阳辐射反射率和自然通风对双层通风屋顶传热的影响，该文给出并试验验证了多层屋顶非稳态传热模型和双层通风屋顶传热模型，利用经过验证的屋顶传热模型进行屋顶能耗计算，采用经济性模型和全生命周期理论对长沙地区低温粮仓普通屋顶和双层通风屋顶最佳保温隔热层厚度进行分析，并对采用最佳保温隔热层厚度时的生命周期总投资、净收益及回收周期进行计算和比较分析。研究结果表明：屋顶外表面太阳辐射反射率对长沙地区低温粮仓屋顶最佳保温隔热层厚度和经济性有较大影响，双层通风屋顶可以减小屋顶最佳保温隔热层厚度，长沙地区低温粮仓可采用双层通风屋顶和高反射率的屋面隔热涂料降低粮仓能耗，减少因能源消耗而引起的环境污染问题。长沙地区低温粮仓普通屋顶挤塑聚苯乙烯和膨胀聚苯乙烯最佳保温隔热层厚度为0.106～0.183 m，生命周期内最大净现值为417～633.38元/m2，投资回收年限为2.39～2.96 a。低温粮仓屋顶最佳保温隔热层厚度随屋顶外表面太阳辐射反射率的增大而减小，双层通风屋顶可以减少屋顶保温隔热层投资回收年限。该屋顶最佳保温隔热层厚度确定方法对于指导低温粮仓屋顶保温隔热设计具有一定指导意义。

摘要:为探讨直触式超声对梨片热风干燥过程的水分迁移强化效应，在不同超声功率下进行梨片超声强化热风干燥试验，应用低场核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技术的自旋-自旋弛豫时间T2反演图谱及磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术分析超声功率对梨片干燥过程中内部水分状态与迁移变化的影响。结果表明：梨片热风干燥属于内部扩散控制，在梨片热风干燥过程中施加超声有利于增强内部传质、加快干燥进程；干燥温度为45?℃时，超声功率升至12、24、36、48 W时，对应平均干燥速率比0 W时分别提高了13.1%、49.1%、83.6%、139.34%，表明提高超声功率有利于提高脱水速率。扫描电镜（scanning electron morphology, SEM）观察发现，施加超声会导致梨片组织微细孔道的增大与增多，从而有利于水分迁移。LF-NMR结果表明，超声功率越大，自由水、不易流动水和结合水的峰面积A值变化越显著，表明提高超声功率有利于提高水分流动性；结合干燥特性可以看出，干燥过程中首先除去的是自由水，超声功率由0 W升至48 W，自由水完全被脱除时间由720 min缩短至360 min，表明超声在自由水存在的情况下能实现较好的声波能量传递及内部水分湍动，进而产生显著的水分迁移强化效果；超声功率越大，不易流动水和结合水的脱除速率加快，表明提高超声功率可增强超声的高频振动和扩张作用，有利于减弱组织结构对水分的束缚力并增强水分流动性。MRI图像直观显示出梨片干燥过程中水分减少和水分空间分布变化规律，超声功率越大，H+质子密度图红度值下降越快，说明提高超声功率有利于加快水分迁移速率。研究结果可为超声强化热风干燥的理论研究及技术应用提供参考。

摘要:乳酸菌发酵给果蔬汁带来的风味变化及其适配性是影响品质的重要因素，用植物乳杆菌LP-115 400B分别发酵橙汁、苹果汁、梨汁、葡萄汁和青瓜汁，通过静态-顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction, HS-SPME）和气质联用（gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS）分析各果蔬汁发酵前后挥发性风味物质以及游离氨基酸、糖和酸等滋味物质的变化，并结合定量描述分析（quantitative descriptive analysis, QDA）方法进行感官评价，探索乳酸菌发酵对果蔬汁风味感官品质产生的影响和适配性问题。乳酸菌发酵代谢对不同果蔬汁风味影响差异较大。在发酵后的果蔬汁中，挥发性风味物质种类增加，其中醇酯类物质增加明显，有利于酯香型果汁果香和花香的突出（如苹果汁和梨汁）；而醇香型青瓜汁的酒味、刺激性气味增加；萜烯类物质变化使得橙汁新鲜气息降低，发酵气味增强。果蔬汁中氨基酸变化显示出其与挥发性风味物质存在相互转换的关联性。发酵后当糖酸比适中时（梨汁21.00，苹果汁17.79），味感酸甜适度。

摘要:针对目前传统单一的机械破壳方式存在的破壳率和整仁率难以平衡的问题，该文以预处理视角研究了对新疆核桃进行破壳前划口预处理的静态压力试验，试验结果表明，核桃划口预处理相比未处理核桃的破壳力和破壳形变量明显减小，整仁率明显增加；当核桃划口位置和施加载荷位置均在核桃肚部时，核桃破壳力和破壳形变量均明显减小，与未处理的核桃相比破壳力减小了139 N，减幅为38.4%；破壳形变量减小了0.37 mm，减幅为18.2%；利用三维扫描仪对研究对象进行三维建模，使其更接近物料实形，并实施模型核桃划口处理。有限元静力学分析结果表明：未划口处理的核桃，其壳体表面最大应变、应力和形变发生在加载位置；当加载力相同时，划口预处理条件下在核桃划口位置产生的应变、应力和形变量最大；当核桃划口位置和加载位置均在核桃肚部时，核桃壳表面产生的应变、应力和形变量均较大。该研究结果经验证与静态压力试验结果基本吻合。研究结果为核桃划口机和核桃破壳设备的研制提供理论支撑。