黄土丘陵沟壑区退耕地土壤养分因子对植被恢复的贡献

为了探求各土壤养分因子对植被恢复贡献的大小,利用因子分析 Factoranalysis 对黄土高原丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤养分进行了多元统计分析,定量研究了土壤养分环境对植被恢复的作用.结果表明:在所选取的6个土壤养分因子中,土壤有机质、有效N、全P和速效P对植被恢复的贡献较大,是限制该地区植被恢复的主导因素,其它养分因子的贡献相对较小.根据土壤养分因子间的相关系数,土壤有机质与全N和有效N呈显著相关.因此,在评价土壤养分因子对植被恢复贡献大小时,选取土壤有机质、氮和磷的含量作为评价指标,不但节省了时间和财力,而且有助于植被恢复的快速评价.

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中土壤物理特性变化研究

以黄土高原典型丘陵沟壑区——延安燕沟流域为研究对象,分析了黄土丘陵区退耕地植被恢复过程中不同恢复年限、不同植被类型以及不同恢复方式下的土壤物理变化特征,结果表明:对于土壤含水量,草地>灌木地>乔木地,自然恢复>自然+人工恢复,随着退耕年限的不断增长,上层土壤含水量不断增加,下层不断降低,随土层不断加深,其含量逐步趋于稳定;对于0～60cm土壤平均容重及孔隙度,以灌木地土壤容重相对较大,孔隙度相对较小,乔木地的容重及孔隙度的变化与灌木地相反,并且随着退耕年限的不断延长,土壤容重不断减小,孔隙度不断增加,但是不同恢复方式下土壤容重及其孔隙度变化不大;对于0～60cm土层>0.25mm土壤水稳性团聚体含量,自然恢复>自然+人工恢复,随着恢复年限的不断增长,其含量不断增加,而不同植被类型作用下的土壤水稳性团聚体含量变化不明显,但是其含量在不同土层变化差异较大。这就要求对退耕地进行植被恢复过程中,要深入了解当地的土壤环境特征,做到因地制宜,适地适树。

黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复中的土壤水分变化研究

选择了黄土高原安塞县境内的纸坊沟、县南沟、西沟、郭阳湾等不同流域,对黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程中的土壤水分变化规律进行了研究。研究结果表明,随着退耕年限的增长,60cm以下土层的土壤水分含量逐渐减少;对于不同地形条件的土壤含水量,阴坡>半阴坡>阳坡,坡下>坡中>坡上,并且随着坡度的增大,土壤含水量减小;不同的植被类型土壤水分含量也不同,在选择的草地、灌木地、林地3种植被类型中,以草地的土壤含水量最高,林地最小,灌木地介于两者之间;从恢复方式看,自然恢复的土壤水分含量相对较高,人工恢复的土壤水分含量相对较低,自然+人工恢复介于两者之间。另外,对于同一种植被类型,生物量越大,土壤水分含量越小。

黄土丘陵沟壑区退耕地土壤速效N的分布特征及其与物种多样性的关系

以黄土丘陵沟壑区的典型代表——安塞县为例,调查了退耕地植被恢复过程中的植被群落特征,分析了土壤速效N的分布特征、物种多样性的变化以及两者之间的相互作用关系,结果表明:土壤速效N的分布在剖面上具有明显的层次性,即从上到下依次降低;在不同植被群落中,土壤速效N含量在A、B层间的变化幅度大于B、C层次间,并且在植被恢复演替的前期,A、B两土层土壤速效N含量的变化相对较小,后期变化相对较大,而B、C两土层土壤速效N含量的变化则恰恰相反。0～60cm土层土壤速效N的平均含量在植被恢复的草本和乔木阶段,随植被的恢复演替而不断增加,在植被恢复的灌木阶段其含量变化则相反。相关分析表明,Menhinick指数和shannon-wiener指数与土壤速效N含量呈极显著正相关(P<0.01),simpson指数和Pielou指数与土壤速效N含量呈显著正相关(P<0.05)。因此,在对退耕地进行植被恢复时,应该保持和提高土壤速效N的含量,以保证植被恢复的进程。

黄土丘陵沟壑区退耕植被恢复地土壤水稳性团聚体的变化特征

以黄土高原典型丘陵沟壑区—吴旗县为例,研究了退耕地不同植被恢复年限、不同植被类型和不同恢复方式下的土壤水稳性团聚体含量的变化。结果表明,>0.25mm土壤水稳性团聚体含量,在0～60cm土层随着退耕地恢复年限的延长而不断增加,乔木地相对较高,草地相对较低,灌木地介于两者之间。自然恢复方式>自然+人工恢复方式>人工恢复方式,坡耕地的团粒含量最低;在0～20cm土层,恢复前期土壤水稳性团聚体含量增幅较大,后期增幅较小,而40～60cm土层的变化规律则相反。对同一种植被类型,>5mm的土壤水稳性团聚体含量从0～20cm到40～60cm土层均呈下降趋势,并且在较浅土层灌木地的降幅相对较大,在较深土层乔木地的降幅相对较大。人为干预使得土壤水稳性团聚体从大粒径向小粒径转化,这种转化在较深土层表现的较明显。可见,在退耕地植被恢复中,具有较长恢复年限的乔木地,土壤的抗蚀性较强;自然+人工的恢复方式既缩短了植被恢复时间,也提高了土壤水稳性团聚体含量,从而改善了土壤结构。

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被特征及其与土壤环境的关系

为给黄土高原退耕地的植被恢复和重建提供科学依据,以黄土高原丘陵沟壑区的安塞县为例,用系统聚类和逐步多元回归的分析方法,对退耕地自然恢复植被的演替阶段进行划分,并定量分析群落演替过程中的植被特征及其与土壤环境的关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复草地的演替,依次经历猪毛蒿群落→赖草群落→长芒草群落、铁杆蒿群落、达乌里胡枝子群落→白羊草群落。随着退耕地植被恢复的不断进行,Gleason指数、Margalef指数等丰富度指数以及群落Pielou指数,都呈现出先减小后增大的趋势,Simpson指数在演替初期及平衡阶段较大,群落生态优势度与物种丰富度的变化趋势相反。在群落的演替过程中,土壤有机质、全N、有效N和速效K的含量不断增加,土壤pH值和速效P含量不断减小,土壤表层密度变小,孔隙度变大。A层土壤全N、有效N含量、土壤pH值和C层土壤全N含量与物种丰富度呈显著正相关,A、C层土壤有机质含量和B层土壤速效K含量与其关系相反;B层土壤速效P的含量与群落生态优势度呈显著正相关;A、B层土壤速效K含量与植被群落盖度呈正相关关系,B层土壤速效P含量与其关系相反。

黄土高原植被恢复与土壤环境相互作用研究进展

对有关黄土高原植被恢复演替、土壤环境及其相互作用的研究进行了综述,分析了研究中存在的问题,指出了以后的研究方向。

齿轮故障诊断专家系统

在分析了以往的齿轮故障诊断方法及大量试验数据的基础上，选出了对应于各故障敏感的参量，总结归纳了齿轮故障的判据并在此基础上建立了故障诊断的专家系统，把模糊理论用以知识表示进行不精确推理；采用元知识控制下的反向推理机制并根据推理结果赋以合理的解释，该系统既能本机自动诊断又能结合其它诊断方法作精密诊断；还能兼顾在线监测与离线分析。利用该系统对齿轮试验数据进行分析、处理进而推理、诊断获得了满意的效果。

低功耗水电厂水情遥测站的开发研究

本文对低功耗水电厂水情遥测站的设计进行了讨论 ,介绍了遥测站的结构组成和工作方式 ,重点介绍对主要控制电路的工作原理 ,并对遥测站选用自报式工作体制出现同频碰撞的概率进行理论分析 ,证明了遥测站在实际运行的可靠性和稳定性。

数字式传感器在水情遥测系统中的应用

本文介绍了水情遥测系统组成和工作情况,讨论了数字式雨量及水位传感器在系统中的应用。分析了实时检测雨量、水位变化的工作值守电路的工作原理,以及防止异常雨量、水位数据对系统产生影响的数据处理方法。

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落与土壤环境因子的对应分析

根据在黄土高原丘陵沟壑区安塞33个退耕地自然恢复植被样方的调查数据,采用对应分析(Correspondence Analysis)和典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)进行了植物群落排序和植物群落与土壤环境因子的对应分析。结果表明:在40 a的演替过程中,退耕地植被大体上依次经历了猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemun)为优势种的群落,4个群落的物种组成表现出较强的延续性和递进性。4个植物群落的土壤特性有明显的差异,对于0-60 cm土层的土壤养分和0- 500 cm土层的土壤水分,群落1的土壤水分和速效磷含量较高;群落2的全氮、速效氮含量较高;群落3的全磷和200-500 cm土层的水分含量较高;群落4的速效钾、土壤有机质含量较高。全磷、速效磷、土壤有机质和0-200 cm土层的土壤水分含量是显著影响黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落变化的主要因子。要加速退耕地植被恢复和有效防止土壤流失,人工引种补播适宜物种和施肥值得重视。

感应电机预测控制改进算法

针对反电势电机模型计算电流矢量导数时进行微分运算造成系统内部高频噪声放大的问题,提出一种感应电机预测控制改进算法。使用转子磁场坐标系下的电机模型代替反电势电机模型,进而在计算电流矢量的导数的过程中避免了微分运算,在计算过程中不会对系统内的高频噪声造成放大,减小了预测控制算法在选择最优开关状态时出错的几率,进而提高了系统的鲁棒性,使预测控制算法的控制性能得到进一步的提高。仿真结果验证了改进方法的可行性,同时对比原方法和改进方法的仿真结果可以发现在同样的条件下改进方法能够更好的抑制电流畸变,降低转矩波动。

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植物群落的分类与排序

采用TWINSPAN分类和CA排序方法,对黄土高原丘陵沟壑区安塞33个退耕地自然恢复植被样方进行了分类与排序。结果表明:在40a的演替过程中,退耕地植被大体上经历了猪毛蒿(Artemisiascoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedezadavurica)和长芒草(Stipabungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisiagmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloaischaemum)为优势种的群落,4个群落的物种组成表现出较强的延续性和递进性。排序轴与环境因子的相关分析表明,土壤养分、土壤水分以及地形因子或强或弱地影响着退耕地自然植物群落的变化,其中土壤有机质、氮磷钾、土壤水分以及坡度与植物群落变化之间的关系密切。

中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述

为了降低开关损耗,中高功率逆变器运行的开关频率都比较低,通常只有几千Hz有时甚至只有几百Hz,载波调制或是常规的SVPWM在降低开关频率之后会产生严重的电流畸变,需要使用特殊的开关策略控制逆变器。目前,适用于中高功率逆变器的控制策略主要有最优脉宽调制以及预测控制两大类。最优脉宽调制策略基于调制的思想,是一类较为成熟的逆变器低开关频率控制策略,应用广泛,但其计算量大、动态特性差的问题逐渐被学者们发现。预测控制虽然早在1983年就被提出,但由于当时控制器的硬件限制,一直没有引起重视,直至近年来才受到国内外学者的关注,并掀起了研究热潮。该文对最优脉宽调制以及预测控制进行了回顾,剖析了它们的设计思想,总结了近几年的研究成果,分析了各类方法的特点和局限,对待研究的问题进行了阐述,对未来的研究方向进行了展望。

一种低硬件资源消耗快速SVPWM算法

常规SVPWM算法需要进行多次复杂的坐标变换并涉及大量的浮点乘法运算,增加了控制器的运算负荷且占用更多的内存空间。针对这一问题提出快速SVPWM方法,利用压缩变化将基础电压矢量转移至特殊位置,进而可以利用电压矢量变换后的两个分量的符号和大小判断其所在的扇区,无需进行其他数学运算;同时发现双边对称7段SVPWM三相占空比计算的特殊规律,将6个扇区分为3组,每组的2个扇区具有相同的运算规则,基于该发现提出简明扇区判据,只对矢量所属的组别进行判定,由判据结果可以直接获得三相占空比,进一步简化算法,减少了运算量和程序代码长度。通过仿真对算法的可行性进行了验证,同时在以DSP为控制核心的永磁电机实验平台上进行了实验。实验表明,在浮点DSP平台上快速SVPWM算法的运算速度提高了38%,同时减少了程序代码所占的存储空间,节省了45个字节的内存空间。

基于时间辅助信息的感应电机预测电流控制

模型预测控制具有滚动优化、反馈校正的优点,近年来在电力电子领域受到广泛关注,很多学者提出了诸如预测磁链控制、预测转矩控制、预测电流控制的电机控制方法,其中预测电流控制无需进行权重设计,具有直接输出电压矢量的特点,算法相对简洁,容易实现。预测控制在采取简单的事件触发机制时,电流轨迹超出边界后才会触发算法选择新的电压矢量;但由于不可避免的系统软硬件延迟,当新矢量作用于电机时,电流轨迹已经大幅超出边界。为此,提出一种电压矢量时间辅助切换机制,减小电流超出边界圆的几率,有效抑制电流畸变;并针对预测电流控制矢量轮询相互独立的特点,应用多核数字信号处理器(digital signal processor,DSP),将并行处理技术引入预测电流控制,提高系统的在线实时性。在两电平感应电机实验平台上进行测试,实验显示系统的处理速度提升了22%;同时,针对采样频率对开关频率的影响进行测试,发现提升系统的在线实时性有助于降低逆变器的开关频率。

玉米调亏灌溉节水调控机理研究

20012003年对玉米进行了调亏灌溉试验研究。结果表明,苗期重度、中重度、中度及轻度水分调亏灌溉可使玉米株高分别降低35.7%,29.9%,22.7%和14.2%;叶面积分别降低43.4%,34.7%,31.4%和26.3%;根数分别减少40.0%,31.2%,18.7%和12.5%;根系长度分别降低11.0%,10.0%,2.0%和1.0%;根系重量分别降低32.0%,19.0%,5.0%和-1.4%;根冠比分别增加29.3%,39.9%,33.6和36.5%;根系长/株高分别增加38.4%,28.4%,26.8%和15.4%。苗期经受不同水分调亏处理的植株,拔节期恢复正常供水后其株高、叶面积和干物质重量的相对增长率较苗期提高6.8%19.8%,5.5%18.5%,25.8%2.5%;随调亏程度加大其补偿作用越明显。对玉米生理指标的测定结果表明,适宜的水分调亏可增加玉米抵御干旱的能力,提高水分利用效率,改善作物品质。

黄土丘陵区人工小叶杨生长空间差异及其土壤水分效应

小叶杨是黄土高原主要水土保持树种之一,但营造坡位和方式的不同,其生长的空间差异显著。研究表明,坡下部小叶杨平均地径、胸径、枝下高和冠幅等参数都明显优于坡中部和上部,以沟谷地带的小叶杨生长为基点,则坡下部、中部和上部的小叶杨的树高和胸径生长潜力分别为沟谷地带小叶杨的77.53%、34.88%、31.88%和75.59%、39.51%、33.36%;小叶杨(+沙棘)混交林,其林分的平均树高、地径、胸径及冠幅等生长参数都明显高于纯小叶杨林,混交小叶杨林比纯小叶杨林有更好的稳定性。小叶杨林地土壤水分变化规律:坡下>坡中>坡上,随坡位升高,其差值逐步增大;混交比纯林模式对深层土壤水分的消耗更大;在100～500cm土层的小叶杨林地普遍存在低于凋萎湿度的土壤干层,即使通过雨季降水的补充也难以恢复。

基于双边界圆限定策略的感应电机预测控制研究

为了减小交流电机驱动系统的开关损耗,需要尽可能降低逆变器的开关频率。预测控制是一种可以有效降低逆变器开关频率的新方法,近年来逐步成为学界的研究热点。基于单边界圆电流谐波限定策略的预测控制虽然可以降低逆变器开关频率,但当电流矢量位于边界圆内部时,该策略不断预测新的电压矢量,并替换原有的电压矢量,这很容易造成开关状态过早切换。因此,提出双边界圆限定策略:设定用于判断电流矢量位置的两个边界圆,当电流矢量处于内边界圆内部时,保持当前的电压矢量不变,从而避免开关状态过早切换,可以进一步降低开关频率。该文以仿真验证了双边界圆策略的可行性,通过实验测试了基于双边界圆限定策略的感应电机闭环调速系统控制性能,并对两种电流谐波限定策略在降低开关频率方面的效果进行了实验对比。实验结果显示,双边界圆限定策略可以实现感应电机的闭环调速,且能够将开关频率控制在0.6~1.6k Hz,比采用单边界圆策略时降低了1k Hz。

黄土丘陵沟壑区退耕地人工林的土壤环境效应

根据延安、安塞和吴旗退耕20年以上人工林地、自然恢复草地和坡耕地的调查与分析资料,分析了人工林相对于坡耕地、自然恢复草地、次生林的土壤环境效应,包括土壤有机质的积累、土壤氮磷钾素的变化、土壤水分效应和水稳性团聚体的特征.结果表明:人工林可明显地提高土壤有机质、全氮、有效氮和速效钾的含量,特别是0～20cm土层,但这些土壤肥力指标仍处于低或中等水平;同时人工林地土壤的水稳性团聚体含量较高,增强了土壤的抗侵蚀能力;但人工林对土壤水分的消耗却远远大于坡耕地和自然恢复的草地,在安塞和吴旗表现得更为明显.综合分析结果和黄土丘陵沟壑区特殊的自然环境特征,认为在黄土高原丘陵沟壑区,退耕地的植被恢复宜采取先封禁牧,然后补种部分适宜的牧草、灌木和乔木,逐步实现良好的乔灌草植被结构特征和其生态环境功能.