基于CFD-DEM的种子联合收获机气流清种仿真分析

针对现有种子联合收获机在收获后籽粒输运搅龙、杂余搅龙和卸粮搅龙处会残留种子的问题,在上述部位添加了清种气流,并分析在这些机构内使用气流清理残留种粒的可行性。从螺旋搅龙转速和清种入口气流速度这两个因素对清种效果的影响进行研究,开展卸粮搅龙机构内气固两相流的数值仿真,并基于计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)进行耦合求解,获得了清种过程中气相与颗粒相的速度分布及运动轨迹。结果表明:螺旋搅龙的运动状态对清种气流的通过性有显著影响;当螺旋搅龙处在高转速状态时,清种气流衰减速度较快,此状态下难以有效地利用气流进行清种;气流速度对清种效果影响显著,余种数量和清种所用时间随气流速度升高而降低,但当气流速度过快时会使种子撞击在螺旋搅龙叶片上产生反流和飞溅现象,从而影响清种效果。仿真表明,最优清种气流速度为50 m/s。

大喂入量履带式联合收获机载荷测试系统构建与分析

为了给大喂入量联合收获机传动系统的设计和动力分配提供科学合理的依据,需要得到主要工作部件在不同工况下的工作载荷。为此,以沃得公司的巨龙360型履带式联合收获机为样机(发动机额定功率128.5 kW、喂入量≥10 kg/s),并根据样机的结构特点设计了履带式联合收获机载荷测试系统。同时,在田间试验时测得了主要工作部件的载荷信号,旨在为大喂入量履带式联合收获机的传动系统设计及动力分配提供数据支持。

基于科研项目开展高校大学生劳动教育的探索——以北京林业大学草业与草原学院青藏科考项目为例

劳动教育是我国高等教育育人体系的重要组成部分,对于培育大学生的劳动观念和素养、推进我国现代化建设至关重要。科学研究作为高校的基本职能之一,不仅承载着学术探索的重任,而且具备劳动与教育的双重特性,成为实施劳动教育的有力载体,能够全面促进育人目标的实现。为此,以北京林业大学草业与草原学院参与的第二次青藏科考项目为例,针对当前高校劳动教育形式单一、学生劳动意识薄弱以及劳动技能不足等问题,采取了一系列措施,深入探讨了基于科研素质培养的高校劳动教育的实施路径。首先,明确劳动教育的具体目标,实现知识技能与育人的协同培养;其次,将劳动教育与第二次青藏科考项目的各环节密切融合,引导学生在科考项目实践中提升综合素养;最后,建立了科学的劳动教育衡量标准,全面评估学生的劳动素养和综合能力。实践表明,基于第二次青藏科考项目的劳动教育实践有效提升了学生的劳动观念、相关劳动知识和技能,为高校劳动教育的深入发展提供了有益的借鉴和启示。

基于OBE和科教融合理念的创新型教学模式的探索与实践——以“高级草地生态学”研究生课程为例

科教融合能够实现科研与教学的有机整合和优势互补,是我国高等院校培育高水平、复合型及创新型研究生人才的重要途径。成果导向教育理念以成果为导向,推动教学模式从知识传授向能力构建转变。将OBE和科教融合理念协同耦合,有助于培养具有创新精神和实践能力的研究生人才。“高级草地生态学”是北京林业大学草学专业方向的选修课,课程内容在当前草原生态保护修复、草原生态文明建设和“双碳”目标实现中发挥着重要作用。由于存在传统的课程教学理念和模式滞后、课程教材内容陈旧、人才培养模式单一等问题,导致学生的学习兴趣不足,创新能力和综合素质发展受限,难以实现创新型研究生人才培养的目标。为此,“高级草地生态学”研究生课程组依托学情分析,以案例教学和项目驱动为核心,通过构建满足学生个性化需求的课程体系,融合科教理念、前沿的教学案例库、特色鲜明的科教融合创新实践平台以及多元化的人才模式,从课程知识体系、创新思维培养和实践技能训练方面,深入探索了基于OBE与科教融合理念的课程教学改革路径。教学改革实践显著提升了学生的主观能动性和创新能力,丰富了研究生培养模式,实现了多元化和个性化的教育路径,塑造了学生的价值观念。

瓜绢螟的发生为害及绿色防控

瓜绢螟为鳞翅目螟蛾科绢野螟属,别名瓜螟、瓜野螟,是丝瓜、苦瓜、黄瓜、冬瓜、南瓜等瓜类作物的重要害虫。其成虫于夜间活动,有趋光性,雌蛾在叶背产卵。幼龄幼虫在叶背取食叶肉,使叶片呈现灰白斑,3龄后幼虫常将叶片左右卷起,吐丝将叶或嫩梢缀合,匿居其中取食,使叶片穿孔或缺刻,严重时仅剩叶脉。虫量大时,可将整片瓜地叶片吃光。瓜类坐果后,瓜绢螟幼虫啃食瓜果表皮,逐渐蛀入瓜内,取食皮下瓜肉,严重影响瓜果产量和质量。其老熟幼虫体长约26毫米,胸腹部草绿色,亚背线较粗、白色;成虫体长约11毫米,前、后翅白色透明,前翅前缘和外缘、后翅外缘呈黑色宽带。

不同放牧管理方式对新疆山地草原植物群落特征的影响

本研究基于巴里坤县国家级山地草原监测站10 a植物群落观测数据,探究了长期不同放牧管理方式(长期禁牧M0、冬季放牧M1和全年放牧M2)对新疆山地草原植物群落特征值、植物多样性及多样性与地上生物量之间关系的影响。结果表明:M0、M1和M2对优势种沙生针茅重要值无显著影响,M1和M2提高了非优势及草地退化的指示物种芨芨草、醉马草的重要值;随着放牧强度的增加,群落高度、盖度、密度、地上生物量及其响应比显著下降;Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数在各放牧处理下均无显著差异,但Margalef丰富度指数随放牧强度显著增加;M0处理地上生物量与Simpson优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数负相关,M1处理地上生物量与Margalef丰富度指数负相关。随着处理时间的增加,长期禁牧有利于退化草地的恢复,提高了群落特征值,在一定程度上有利于草地生产力的提高和群落稳定性的维持;放牧会影响生态系统中资源的再分配,导致物种多样性的增加,但是全年放牧管理方式下草地则退化加剧。

西藏自治区人工草地发展现状分析

畜牧业的发展离不开草地,现代畜牧业的发展则离不开人工草地。畜牧业是西藏自治区支柱产业之一,但天然草地面临超载过牧、退化沙化、生物量低、与家畜时空分布不平衡等问题,限制当地畜牧业的发展。人工草地由于增加了劳动、技术、资金要素的投入,使牧草产量增加,品质提高,缓解了高寒牧区牧草时空分布不平衡问题,是促进西藏畜牧业发展的重要途径。本文从西藏人工草地发展历史出发,系统归纳西藏人工草地的面积变化、产量情况和栽培牧草品种,分析了限制西藏发展人工草地的问题,并针对这些问题提出了对策建议,以期为西藏畜牧业发展提供支持。

联合收获机发动机风冷系统优化设计

为了减少联合收获机收获过程中水箱“开锅”现象的发生,延长收获机的无故障工作时长,对4LXZ-8F型联合收获机的发动机风冷系统散热量进行了计算,并基于计算结果对防尘罩、散热器进行了优化设计,对冷却风扇进行了匹配选型。利用SolidWorks对优化前后风冷系统进行了三维建模,利用Fluent软件对发动机风冷系统优化前和优化后散热器散热性能分别进行仿真分析。仿真结果表明:优化前的冷却水入口温度为90℃,出口温度为72.3℃,进出口温差为17.7℃;优化后的冷却水入口温度为90℃,出口温度为71.1℃,进出口温差为18.9℃,表明优化后散热器散热性能提升了6.78%。研究成果可为提高发动机风冷系统的散热性能,延长无故障收获时长提供理论指导。

谷子联合收获机割台机架的振动分析与结构优化

为了降低谷子联合收获机在田间工作时的振动、减少割台损失率,利用SolidWorks对谷子割台机架进行三维建模,利用ANSYS软件对谷子割台机架优化前和优化后分别进行有限元分析,并用东华DH5902动态测试分析仪对计算机模态分析结果进行了验证。结果表明:优化前的第4阶模态为11.04Hz,其频率落在外部激振频率范围内;优化后的谷子割台机架各个阶次频率均避开了联合收获机各外部激振频率范围,有效避免了割台震动的产生。通过田间试验验证了改进前后的割台损失率,改进后的割台损失率降低了14.5%。研究成果可为降低谷子联合收获机振动及为谷子割台的减震设计提供了理论指导。

重庆缙云山马尾松和润楠径向生长的酸雨响应

【目的】探究南方典型酸雨区树木生长的酸雨响应,为明晰酸雨对森林生态系统的影响提供科学依据。【方法】以重庆缙云山优势树种马尾松和润楠为研究对象,采用树轮气候学方法,分别采集马尾松40株和润楠35株建立树轮宽度年表,计算胸径断面积增长量,分析马尾松和润楠的生长趋势及其对酸雨因子的响应。【结果】1)马尾松和润楠标准年表的样本总体代表性分别为0.942和0.869,马尾松标准年表的样本总体代表性、平均敏感度、一阶自相关和第一主成分解释量均大于润楠;2)1961—2020年马尾松和润楠生长均曾受酸雨抑制,其中马尾松生长受抑制时间长于润楠,但均在2010年后出现生长恢复;3)缙云山酸雨类型从硫酸型过渡到硫酸-硝酸混合型,平均气温和降水量不是近20年树木生长的主要限制因子;马尾松和润楠径向生长与降雨pH呈显著正相关(P<0.05),与降雨中SO_(4)^(2-)浓度呈显著负相关(P<0.05);润楠径向生长与降雨中NO_(3)^(-)浓度呈显著负相关(P<0.05),马尾松径向生长与降雨中NH_(4)^(+)浓度呈显著负相关(P<0.05);4)多元线性逐步回归模型表明,年尺度的降雨SO_(4)^(2-)浓度和NO_(3)^(-)浓度分别对马尾松和润楠径向生长有极显著负面影响(P<0.01),分别可解释65.5%和29.5%的生长变异。【结论】酸雨中SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)浓度是缙云山地区树木生长的主要限制因子,利用树轮研究酸雨对树木生长的影响具有很大潜力。

新疆北部六种草地类型土壤碳氮磷生态化学计量特征

草地土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的空间变异关系到草地生态系统的功能与稳定性。海拔、气候、土壤性质和植被如何影响新疆北部典型牧区额尔齐斯河(简称额河)流域土壤碳氮磷化学计量的空间格局尚不清楚。本文选取了额河流域六种主要草地类型的65个样点(0~10 cm、10~20 cm土层)进行研究。结果表明:(1)高寒草甸、山地草甸、温性草甸草原有机碳(39.06~62.59 g·kg^(-1))、总氮含量(3.87~6.95 g·kg^(-1))以及六种草地类型的土壤总磷含量(0.53~1.59 g·kg^(-1))总体上高于中国土壤平均值(24.56 g·kg^(-1)、1.88 g·kg^(-1)、0.56 g·kg^(-1)),而六种草地类型的土壤碳氮比(5.03~9.97)、碳磷比(7.50~52.38)以及温性草原、温性荒漠草原和温性荒漠土壤氮磷比(1.53~3.72)低于中国或全球土壤平均值(11.40、64.30、3.90)。(2)土壤碳氮磷含量以及碳磷比、氮磷比随着海拔升高(328~2655 m)、降水量增加以及温度降低而显著增加,并且与植被特征、土壤理化性质有显著的相关性。随着海拔的升高,土壤有机碳、总氮含量与土壤碳磷比在土层间的差异逐渐增加。(3)结构方程模型结果表明,海拔与气候因子对土壤碳氮磷含量及其生态化学计量的影响效应最高,海拔通过改变温度、降水、植被特征、土壤理化性质影响土壤碳氮磷含量,最终影响生态化学计量。未来应进一步开展气候变化对土壤碳氮磷及其生态化学计量影响的跨区域尺度研究。

不同覆膜处理下藠头根际土壤真菌群落的响应特征

【目的】探讨不同覆膜措施对藠头根际土壤真菌群落结构、生态功能和物种间相互作用的影响,以期为生产上地膜的使用与选择提供理论依据和数据支持。【方法】在藠头收获期采集覆盖普通透明地膜、蓝色地膜以及不覆膜处理下的藠头根际土壤,利用高通量测序技术,并结合FUNGuild数据库、分子生态网络等分析方法对各处理下根际土壤真菌群落进行研究。【结果】覆膜处理降低了真菌群落多样性,但在蓝色地膜处理下富集了相对丰度更高的腐质霉属(Humicola)、篮状菌属(Talaromyces)、曲霉属(As⁃pergillus)等有益真菌菌群;从真菌分子生态网络可以看出,地膜覆盖虽使网络变得简化,但真菌群落对外部环境的抵抗能力有所提高,其中蓝色地膜较普通地膜表现更为稳定;此外,对各处理的真菌群落进行功能预测后发现,腐生型功能菌群的相对丰度在蓝色地膜下占比更高,促进了有机物的分解和养分循环。【结论】藠头根际土壤的真菌群落结构、生态功能和物种间相互关系在不同覆膜处理下表现出显著差异,其中,蓝色地膜处理下的真菌群落更有利于藠头的生长发育,但同时也应考虑覆膜措施引起病原型功能菌群的增加可能带来的潜在风险。

增温增雪和放牧对青藏高原高寒草甸土壤细菌群落的影响

近50年来青藏高原的土壤温度、水分条件发生显著改变。前期许多研究关注了温度或水分变化对青藏高原微生物群落的影响,对于放牧背景下增温增水对微生物群落多样性和组成的耦合影响研究相对较少。本研究在青藏高原纳木错典型高寒草甸生态系统展开,采用增温增雪耦合放牧的原位控制实验,研究了土壤细菌群落组成、多样性和功能类群对增温、增雪和放牧及其交互作用的响应。结果表明,增温增雪和放牧及其交互作用对土壤细菌整体的多样性和组成没有显著的影响,增雪放牧显著影响了细菌群落的丰富度;增温、增雪和放牧改变了植物种群和微生物部分种群的相对丰度;增温增雪和放牧都降低了多种细菌功能类群的数量。在气候暖湿化的趋势下,青藏高原细菌多样性、组成和相对丰度不会在短时间内发生巨大的改变。

中蒙阿勒泰毗邻区植被净初级生产力时空变化及其影响因素

[目的]探究中国新疆阿勒泰地区与蒙古国西部毗邻区植被净初级生产力(NPP)的时空变化特征及其影响因素,旨在为跨境区域生态保护和可持续发展提供参考依据。[方法]本研究采用回归分析方法揭示对中蒙阿勒泰毗邻区植被NPP时空变化;并运用相关性分析和地理探测器等方法,深入探索中蒙跨境地区植被NPP的主要影响因素。[结果]①2001—2021年,中国新疆阿勒泰地区植被NPP呈微弱下降趋势[5.49 g/(m^(2)·10 a),以C计],而蒙古国西部植被NPP呈显著上升趋势[27.06 g/(m^(2)·10 a),p<0.05]。②气温(0.49,p<0.05)和降水(0.31,p<0.05)分别是影响中国新疆阿勒泰地区和蒙古国西部植被NPP变化的主要因素。③气温和土地利用类型交互作用对中国新疆阿勒泰地区植被NPP解释力最强(0.68,p<0.05),降水和土地利用类型交互作用对蒙古国西部植被NPP解释力最强(0.37,p<0.05)。[结论]2001—2021年,中国阿勒泰地区植被NPP整体逐年下降,而蒙古国西部植被NPP整体逐年增长,气温、降水分别和土地利用类型的交互驱动是中国阿勒泰地区和蒙古国西部植被NPP的主要驱动类型。

芦苇夹持输送装置台架的静力学及模态分析

相比于北方芦苇,南方芦苇秆更高、直径更粗,给芦苇收获带来了极大的困难,而目前国内缺少针对高秆芦苇的收获机械,大多采用人工收获或改装其他作物收割机收获,效率远不能达到要求。为此,对南方芦苇茎秆过高进而导致输送过程中发生倒伏、卡死等问题,设计了一种芦苇夹持输送装置台架。为了确保台架工作的可行性,采用Ansys软件对台架结构进行静力学分析,得到了机架的应力云图和变形云图,验证了其强度刚度;对台架结构进行模态分析,得到了台架的8阶固有频率,分析了台架受到的所有外部激励,并通过对比分析验证了台架的稳定性。

水盐胁迫对四翅滨藜生理生长特性的影响

本研究以荒漠灌木四翅滨藜(Atriplex canescens)幼苗为实验对象,通过盆栽试验,分别在2个自然盐分水平下(低盐6.4 g·kg^(-1)、中盐13.3 g·kg^(-1))设置4个控水添加梯度(W1、W2、W3和W4,分别为添加土壤质量含水量3%、6%、9%和12%),探讨四翅滨藜生理生长指标对水盐胁迫的响应特征。结果表明:(1)除脯氨酸外,盐分处理对生理生长指标无显著影响,但水分处理对其有显著影响。(2)各盐分处理下,W1处理较W4处理的抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶)、渗透调节物质(淀粉、可溶性糖、脯氨酸)含量增加,尤其脯氨酸和可溶性糖响应更敏感。四翅滨藜根冠比随干旱程度增加而增加,而其根、茎、叶生物量呈相反变化趋势。(3)主成分分析表明,四翅滨藜的渗透调节物质、抗氧化酶与形态指标共同响应以适应水盐胁迫,其中第一轴解释了生理生长指标变异的31.92%。综上所述,四翅滨藜具有较强的生理生长调节能力,能够通过提高渗透调节物质、抗氧化酶、增强吸收水分的能力以及调节生物量分配来抵御水盐胁迫的环境。

降雨型浅层滑坡潜在重力侵蚀量模拟与计算

传统的边坡稳定模型以边坡安全评估为主,以降雨型滑坡为主的潜在重力侵蚀量模拟和预测为当前水土保持领域研究中亟待完善的工作,当前暂无系统的模型和计算流程可供参考。为实现降雨滑坡潜在重力侵蚀量的预测和量化,采用COMSOL Multiphysics在流固耦合框架下自定义局部稳定系数标量场LFS,模拟暴雨条件下坡体滑床3D轮廓发展过程及潜在侵蚀量动态,并与传统强度折减法进行了对比。结果表明:暴雨过程中暂态饱和达到一定深度后坡面出现潜在重力侵蚀,随着降雨影响深度的增大,潜在侵蚀量持续增大,形成由浅渐深的潜在滑床,最大侵蚀深度位于坡脚;LFS法可实现与强度折减法较为吻合的滑床轮廓,且较强度折减法计算效率更高,结果更保守,可获得准确的临界失效范围;降雨型浅层滑坡潜在重力侵蚀量模拟流程为:1)实地地形、土壤、水文勘察,2)渗流-应力耦合模型构建,3)LFS等值面提取,4)几何体切割和体积积分。

联合收获机底盘机架有限元模态分析与试验

针对联合收获机正常工作时的振动与噪音问题,为减少共振的发生,利用三维软件UG对沃得巨龙280型稻麦联合收获机底盘机架进行了参数化建模,采用NX Nastran模块求解出了底盘机架的模态频率和振型,并对底盘机架进行了模态试验,验证了理论分析的准确性。在分析了外部激振频率特点的基础上,为使底盘机架的固有频率避开外部激振频率范围,对机架进行了结构优化。结果表明:在底盘机架质量增加3.77%的条件下,机架的前4阶模态频率分别调整到21.70、36.61、43.64和46.33Hz,均避开了脱粒滚筒激振频率范围15～18.3Hz和发动机的激振频率范围38.3～41.7Hz,可以有效避免共振的产生。该研究为联合收获机底盘结构的设计与优化提供了参考。

玉米茎秆往复切割力学特性试验与分析

为了研究玉米切割器切割茎秆的切割力与切割功耗,提高切割性能,研制了摆切式茎秆切割试验台。采用悬臂梁称重传感器、高频数据采集卡和LabVIEW软件组成的测试系统进行切割力学性能影响因素试验研究。根据测得的切割力连续变化曲线求得切割功耗,并分析了削切角、切割速度、切割位置、茎秆外皮与节点等因素对切割力及功耗的影响。试验结果表明:峰值切割力和切割功耗随着切割速度的增大和切割位置的增高而逐渐减小,且在削切角为20°左右时较小,切割性能较好;峰值切割力和切割功耗在节点处比节间增加56%,外皮所需切割力占63%～83%。该研究为提高切割器的切割性能提供了理论依据。

联合收获机割台机架结构参数优化

为降低联合收获机正常工作时的共振,该文利用UG软件对沃得锐龙型稻麦联合收获机割台机架进行建模,求解出割台机架的模态频率和振型,并对割台机架进行模态试验验证及理论分析;在通过分析外部激振频率特点的基础上,使割台机架固有频率避开外部激振频率范围,并对机架进行结构优化与试验。试验结果表明:将割台机架横梁、弯梁厚度减少0.2 mm,底板、侧板厚度减少0.4 mm时,割台机架质量降低了14.02%,前4阶模态频率均避开了联合收获机各激励频率范围;将割台传动轴平衡配重块质量增加254.90 g,使得割台传动轴轴承座处沿联合收获机前进方向、上下方向位移振动幅值分别降低了25.70%和12.70%,并有效避免了割台共振的产生。该文的研究结果为降低联合收获机割台振动提供了设计依据。