高效能建筑材料在城镇建设施工中的应用研究

随着城镇化进程的加速,建设项目的质量和效率日益成为社会关注的焦点.特别是在建筑材料领域,高效能建筑材料的应用成为提升建设项目质量、缩短工期、降低成本的重要途径.本文以某城镇某建设工程施工项目为例,深入研究了高效能建筑材料在城镇建设施工中的应用,尤其是纳米改性高性能混凝土在解决混凝土早期裂缝问题中的作用.通过详细分析项目的施工计划、面临的主要问题、高效能建筑材料的施工方案以及具体应用步骤,本研究旨在为城镇建设工程提供更为科学、有效的材料应用指导,促进建筑工程质量的提升和施工效率的优化.

基于WOFOST模型与遥感数据的旱作玉米估产及精度评价

选取黄土高原东部地区的山西省灵丘县、介休县、隰县与盐湖县为研究区域,利用2005—2012年研究区域的田间观测数据,采用EFAST方法分析模型参数敏感性,采用试错法对玉米的生长发育参数进行调整;在此基础上融合MCD15A3H遥感数据,以叶面积指数为耦合变量,采用SUBPLEX算法将遥感叶面积指数(LAI)数据同化到校准的WOFOST模型中,并再次模拟各区域玉米的生长发育过程。结果表明,校准后的WOFOST模型对生育期和产量的模拟结果较好,生育期的模拟值与实测值的平均误差均小于3 d,产量的模拟值与实测值的相关系数(r)为0.80,均方根误差(RMSE)为956 kg/hm^(2);将遥感数据与WOFOST模型同化后,产量的模拟值和实测值的r由0.80提高至0.91,RMSE从956 kg/hm^(2)降低到660 kg/hm^(2)。

基于天气数据增强和微调的苗期作物杂草识别定位模型

除草是提高作物产量的重要手段,而精准识别杂草种类是精确除草的前提。构建了SXAU杂草数据集,采用天气数据增强与在线数据增强相结合的方法提升Yolov8对杂草特征的提取能力,从而增强模型在实际应用中的效果,同时降低了计算机硬件的功耗。引入迁移学习,在公开杂草数据集上对Yolov8模型进行预训练,使用SXAU杂草数据集微调,以快速获取神经网络对杂草特征所需的相关参数。结合Yolov8算法和RealSense D435i深度相机,通过深度学习算法获取图像中作物与杂草的二维坐标,再利用深度相机得到目标三维坐标信息,实现对作物与杂草的空间定位。结果表明,基于天气数据增强和微调后的模型,平均检测精度和F1值分别达到97.43%和94.82%,平均检测时间为13.032 ms,优于Yolov7-tiny、Yolov5、Effcientdet等模型。研究结果可为轻量级杂草识别研究与智能除草机器人识别定位提供参考。

大豆玉米复合种植模式中2种作物的互作关系

定量化探索中国北方在平水年下,不同大豆玉米复合种植模式的种间竞争与种间互惠关系,以期为旱作条件下选择合理的牧草种植模式提供理论依据。试验选用我国中南部春播区推荐的作物品种大豆铁丰31和玉米强盛199,在旱作区域开展不同大豆玉米带状复合种植模式的大田栽培试验,采用完全随机区组设计4种大豆玉米带状复合种植模式,同时以大豆与玉米清种作为对照,测定不同种植模式下的生物量、邻体效应指数(RII),比较不同种植模式下大豆和玉米的互作关系。结果显示,大豆RII为-0.28~0.13,玉米RII为-0.28~0.12。在6行大豆3行玉米(S6M3)复合种植模式下,大豆和玉米的生物量较清种对照分别增加了28.95%和27.79%,且高于其他复合种植模式下作物生物量;大豆和玉米的RII分别为0.13和0.12,二者存在正相互作用。综上,在与试验区年降雨量相差不明显的旱作区域,选择S6M3复合种植模式有望提高青贮饲料产量。

复合种植方式下大豆和玉米株高的动态反演

为准确估测复合种植方式下大豆和玉米的株高,分别利用均值插值法和线性插值法生成的数字地面模型(Digital terrain model,DTM)和基于无人机影像生成的数字表面模型(Digital surface model,DSM)进行处理,得到复合种植方式下大豆和玉米的冠层高度模型(Canopy height model,CHM)。借助线性回归方法并结合决定系数(R^(2))和均方根误差(RMSE)对模型进行精度分析,筛选出精度更高的株高模型对应的插值方法,并采用该模型实现对复合种植方式下大豆和玉米株高的动态反演。结果表明,线性插值得到的DTM经过处理最后生成的CHM估测效果更好,模型的R^(2)为0.85,RMSE为7.05 cm。表明在缺少完整DTM数据的情况下,借助插值生成的小面积DTM与基于无人机影像生成的DSM构建冠层高度模型,并实现复合种植方式下大豆和玉米株高动态反演的方法可行。

遮挡条件下基于生成对抗网络的苹果果实检测方法

针对苹果果实在自然环境条件下易受到枝干、树叶等障碍物的遮挡,导致识别准确率降低的问题,引入了一种融合生成对抗网络(Generative adversarial networks,GAN)的苹果果实检测方法。使用Faster RCNN模型对苹果果实和遮挡物进行检测,对受遮挡的苹果果实图像添加掩码,然后用生成对抗网络对受遮挡的苹果果实图像进行修复,最后将修复的图像传输给目标检测模型进行识别定位。结果表明,融合生成对抗网络的GAN-Faster RCNN联合模型,对大面积遮挡的苹果果实,在测试集上的平均精度均值(Mean average precision,mAP)达73.62%,较原模型提高了8.76个百分点;对小面积遮挡的苹果果实,在测试集上的平均精度均值达90.67%,较原模型提高了9.54个百分点,解决了传统目标检测方法在遮挡条件下苹果果实识别准确率低的问题。

小麦苗期根系三维生长动态模型的建立与应用

【目的】构建小麦根系的三维动态模拟模型,并对模型进行初步的评估。【方法】采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理,在根系生长发育基本单元基础上,模拟了根系的拓扑结构;通过模拟不同根个体(库)对植株分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算。通过温室土柱栽培试验对小麦苗期根系结构与生物量进行了测定,获取了模型参数,进行了小麦苗期根系结构与生物量分配的模拟与分析,并以三维可视化的方式给出根系的形态结构空间分布。【结果】通过模拟根系生物量在各类根个体中的分配并依据根个体生物量与形态的关系,该模型可以定量化地模拟根系结构生长的动态变化过程;不同类型根的长度测定值与模拟值的均方根差值在1.2～35.0 cm之间变化,相对误差值在0.01到0.23之间变化,R2在0.42～0.94之间变化;对模型参数灵敏性分析表明,模拟结果对参数变化的响应比较适中。【结论】GREENLAB模型的原理可以应用于对作物根系形态结构和生物量分配的动态模拟;模型参数的选择是合理的,构建的模型能够从机理层次反映根系的生长发育过程。

棉花根系生长发育的虚拟研究

采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算,从而模拟出根个体的轴向生长、径向生长。最后,根据根个体空间伸展规则与空间Voxel元技术,实现了棉花根系的空间结构的虚拟。

结构与功能反馈机制下根系生长向性模拟

借助于根系生长发育的功能-结构模型,模拟了根系生长的向地性、向水性与向肥性。研究中采用Voxel体元对根系生长的土壤区域进行离散化,并设定各Voxel元8个顶点的土壤含水量、养分浓度;采用根系功能-结构模型描述了不同生长周期下根系在三维土壤空间的生长;采用空间碰撞检测技术,确定各根元所占据的Voxel元,并以根元中点坐标与其所占据的Voxel元的各顶点距离倒数作为权重,计算根元生长区域的土壤平均含水量与养分浓度;利用三基点阻力法,计算得到土壤含水量、养分浓度对根元库强的校正系数,重新计算当前周期下根系可利用的生物量在组成根系的各根元中的分配,并调整根元的生长方向。最后,在设定的不同土壤含水量与土壤养分分布情景下,模拟了根系的空间生长与分布。模拟结果显示借助根系的功能-结构模型,在特定的情景下,能够模拟根系生长过程中的向地性、向水性与向肥性。根系在空间生长是一个复杂的过程,在特定的条件下,能够通过一定的农业措施,如灌溉、施肥,改变其空间生长与分布,使得作物高效地利用土壤水分、养分资源,从而实现可持续发展的生态农业。

铜与柠檬酸不同配伍对断奶仔猪生产性能与血液生化指标影响的研究

选用杜洛克×长白×大约克三元杂交品种,35日龄断奶的仔猪72头进行试验。试验采用随机区组设计,共设8个组,其中设添加1%柠檬酸和添加250 mg/kg铜2个对照组,铜与柠檬酸的不同组合为6个处理组,每组设3个重复,每个重复3头仔猪。试验结果表明:①日粮中添加高铜与柠檬酸的不同配比均可以不同程度地提高日增重、饲料利用率与降低仔猪腹泻率;②日粮中添加高铜与柠檬酸可以促进高铜的代谢和吸收,有较好的生态效应;③总体上铜与柠檬酸各组合对仔猪的各项血液生化指标影响不明显,基本上处于正常的生理值范围内;④高铜与柠檬酸有明显的互作效应,本试验以150 mg/kg高铜和1.5%柠檬酸的组合效果最好。

控制结构下苜蓿生物量分配与累积过程的模拟

以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)各类器官归一化的生长扩展速率与相应的库强乘积作为权重,表征各器官竞争获取苜蓿个体在不同阶段产生的净光合同化产物的相对能力大小,描述不同生长阶段生物量在组成苜蓿个体的各器官中分配与累积的动态过程,从而构建定量化描述结构与功能互反馈过程的苜蓿生长过程数字化模型,为提高苜蓿生产性能与优化苜蓿生态功能提供理论支持。通过田间栽培控制试验,对苜蓿的形态结构与生物量进行动态测定,获取模拟参数;并进行控制结构下苜蓿各器官生物量测定值与模拟值的比较。结果表明:各器官生物量与几何特征测定值的变化趋势基本上与对应的模拟值变化趋势一致。因此,本研究给出的生物量分配模式能够应用于控制结构下苜蓿个体内可用生物量资源在各器官中分配与累积的定量描述。

植物生长条件下土壤水分与养分资源动态分布的模拟研究

借助根系功能-结构机理模型,在动态描述根系空间生长发育的基础上,采用根系空间吸水速率函数耦合三维土壤水动力学模型,描述根系吸收条件下土壤水分的时空分布;以根个体为中心,采用扩散方式,描述了由于根系吸收土壤中磷元素而引起的土壤中有效磷分布的动态变化。通过小麦苗期根系结构与生物量的动态观测试验,获取了根系生长参数,利用文献资料获取了土壤水分运移参数、土壤有效磷扩散参数。在设定的灌溉与蒸散情景下,模拟了根长密度与根系吸收速率在三维空间的动态分布、根系吸水条件下土壤水分三维时空变化以及根系吸收磷元素的条件下土壤中有效磷的亏缺区域变化过程。模拟结果显示,根系-土壤系统能够实时地模拟根系生长下土壤环境资源的动态变化。

结构变化和生物量生产与分配过程下苜蓿生长模拟研究

为真实反映苜蓿的结构和生长过程,经2年土柱栽培试验,对阿尔冈金紫花苜蓿(Medicago sativa‘Algonquin’)的结构和生物量进行动态测定,划分了苜蓿的生长单元。在生长单元上模拟苜蓿的结构变化与不同阶段的生物量生产过程。以生长单元归一化的扩展速率与相应的库强乘积大小作为权重,竞争获取可用的生物量,实现生物量的分配。采用异速生长关系实现苜蓿的几何形态与生物量的动态关联,从而建立苜蓿的功能-结构模型。最后利用第1年的土柱栽培试验获取模型参数,模拟了第2年土柱栽培试验苜蓿同类器官累积生物量的动态变化过程,并对苜蓿生长过程进行可视化仿真。结果表明:不同指标的测定值与模拟值的均方根差值在5.79～123.28g之间变化,相对误差值在0.02～0.67之间变化,模拟值与实测值间有较好的吻合性。所建立的功能-结构模型能够定量化预测苜蓿结构变化与生物量生产及分配的动态反馈过程,从植物生长的机理层次实现苜蓿生长过程的动态模拟。

TVDI模型的农业旱情时空变化遥感应用

温度植被干旱指数(TVDI)是一种通过反演土壤湿度来反映农业干旱状况的重要方法,其中能量平衡和植被指数的变化是影响TVDI模型精度的主要因子。在研究比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和修正土壤调节植被指数(MSAVI)和下垫面温度(Ts)的基础上,引入DEM数据并对Ts做地形校正,减少了地形起伏对能量平衡的影响,建立不同植被指数的Ts-Ⅵ特征空间,选择与土壤湿度相关性最好的温度植被干旱指数(TVDI),获取研究区2005年作物生长季(5—9月)的干旱状况,并用同步的气象信息对干旱状况进行验证。结果表明:根据不同时期采用不同植被指数的TVDI模型,经过地形校正后能够更好地反映研究区的农业干旱状况。

沼气肥养分物质和重金属含量差异及安全农用分析

对山西省高平市不同沼气肥有机质、养分和重金属含量进行比较分析,结果表明:沼气肥的p H值均呈碱性。鸡粪沼液中有机质、全N、P、K含量均高于猪粪沼液,秸秆沼液中有机质和全K含量高于鸡粪和猪粪沼液。沼渣富含有机质,且秸秆沼渣有机质含量均高于猪粪沼渣。猪粪沼渣全N含量高于全P和全K,而秸秆沼渣全K含量高于全N和全P;两类沼渣中有效P含量占全P的比重最大。3种沼液的中、微量元素均以Cl含量最高,且超过农田灌溉水质标准(GB5084-2005);Ca和Mg含量次之,Cu含量最低。6个沼渣的中、微量元素均以Ca、Fe含量较高;3个猪粪沼渣均以Cl含量较少,而3个秸秆沼渣均以Mn、Cu含量较低。1号猪粪沼渣As含量超过有机肥料标准(NY525-2012)。由此可见,部分沼液和沼渣可能存在有害物质过高的问题,从而影响其农用的价值和效果,存在潜在的生态环境风险。同时,应加强相关标准的制定和完善,以确保沼气肥的安全、高效农业利用。

不同氮吸收效率玉米品种的根系构型差异比较：模拟与应用

【目的】研究玉米根系构型及其在土壤中的空间分布与氮吸收效率的关系,并通过根系功能-结构模型将根系构型可视化。【方法】以玉米自交系氮高效478与氮低效Wu312为材料,在田间试验的基础上,通过对种子根和不同轮次节根扫描,并以实测根长结果为参数,在改进的根系功能-结构模型的基础上对根系形态进行模拟。【结果】氮高效自交系478的种子根和每一轮节根长度、根系形态,以及根系在土壤空间中的分布都优于氮低效自交系Wu312。从模拟的角度可以看出,478根系具有较大的生长速率和分支密度。对不同轮次节根的发生、生长和衰老规律研究表明,第1～3层节根仅占总根长的很小部分,其根长分别在播种后35、57和76d左右达到最大值,随后开始衰老;第4层以后的节根发生时间集中,与植株进入快速生长期、吸氮速率迅速增加密切相关。第4层以后节根的根长均在播种后93d左右达到最大值,随后开始迅速衰老。【结论】玉米根系形态及其在土壤中的时空分布差异是造成氮素吸收效率差异的重要因素。以根系长度为参数,可以利用根系功能-结构模型实现不同生长发育阶段的玉米根系构型差异的可视化。

钙镁泥对不同土壤pH及部分元素有效性的影响

通过恒温培养试验,探究不同用量钙泥、镁泥对砖红壤、红壤以及石灰性褐土的改良效果。结果表明:不同用量钙泥、镁泥均不同程度地提高了土壤pH值,且以镁泥对砖红壤pH值的增幅最大;低量钙泥、镁泥提高了红壤、石灰性褐土有效P含量,高量镁泥提高了砖红壤有效P含量;3种土壤水溶性钙、镁和活性铁、铝、锰含量均随钙泥、镁泥添加量的增加而增加,这主要与钙泥、镁泥本身的性质有关。相关性分析表明,钙泥、镁泥处理不同土壤的pH值、有效P、水溶性Ca和Mg以及活性Fe、Al、Mn含量均存在一定的相关性。总体来说,镁泥对土壤pH、有效P含量影响大于钙泥,而钙泥对土壤中水溶性Ca、Mg和活性Fe、Al、Mn含量影响较镁泥大。钙泥、镁泥对酸性土壤具有良好的改良效果。

不同有机物料对土壤养分和酶活性的影响

为明确有机物料对土壤的改良效果,采用室内培养试验研究了牛粪、鸡粪、猪粪及污泥等有机物料对土壤养分和酶活性的影响。结果表明:供试有机物料均显著提高土壤养分含量,牛粪对提高土壤有机质含量效果最大,鸡粪和猪粪对提高土壤全氮、碱解氮和速效钾含量效果最好,污泥的效果次于畜禽粪便。有机物料处理明显提高了土壤脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性,但对过氧化氢酶和蔗糖酶的活性影响不大,其中,牛粪对提高土壤蔗糖酶活性效果较好,污泥对提高土壤磷酸酶活性效果较好。

山西瘦肉型猪SD-Ⅱ系繁殖性状的表型和遗传参数估测

本文对山西瘦肉型猪SD—Ⅱ系繁殖性状的表型参数和遗传参数进行了研究 ,结果如下 :(1)繁殖性状存在负的母体效应 ,表型变化不稳定 (呈亲代高子代低 ,亲代低子代高的趋势 ) ,不适宜用表型选择进行选择 ;(2 )总产仔数、活产仔数、初生窝重、初生个体平均重、泌乳力、断奶窝重、断奶个体平均重、断奶头数、总乳头数的遗传力分别为 0 2 30、 0 2 42、 0 2 19、 0 2 5 7、 0 184、 0 12 8、 0 40 8、 0 419、 0 5 0 2 ,与国内文献报道结果相近 ,而高于国外文献报道结果。 (3)繁殖性状间的遗传相关都比较强 ,断奶头数与大多数繁殖性状的遗传相关呈显著或极显著的正相关 。