Biosorption Isotherms and Kinetics Studies for the Removal of 2,6-Dichlorophenolindophenol Using Palm Tree Trunk (<em>Elaeis guineensis</em>)

In this work, the potential of natural and pretreated palm tree trunk (PTT) as agents for adsorption of an organic dye, 2,6-dichlorophenolindophenol (2,6-DCPIP) from aqueous solutions was probed. Natural and acetic acid treated PTT were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy and by the point of zero charge (pzc). The biosorption of 2,6-DCPIP was investigated in batch mode using natural and treated PTT. This study was achieved by highlighting several parameters such as the contact time, biosorbents dosage, the initial concentration of 2,6-DCPIP, the pH of the solution, the ionic strength and the interfering ions. The results showed that 2,6-DCPIP was successfully adsorbed from aqueous solutions by natural and treated PTT. The equilibrium was attained after 40 minutes for treated PTT and 20 minutes for natural PTT. The maximum capacity of adsorption was obtained at pH = 2. The adsorption isotherms were investigated and it was found that the experimental data were best described by the Dubinin-Radushkevich isotherm for the natural PTT (R2 = 0.979) and by the Temkin isotherm for the treated PTT (R2 = 0.976). The maximum adsorption capacities determined by Langmuir isotherm were found as 108.932 and 157.233 μmol&middot;g&ndash;1 for natural and treated PTT, respectively. The adsorption kinetics was analyzed and was best described by the pseudo-second order model (R2 ≥ 0.998). The diffusion mechanism was studied and the result showed that external mass transfer is the main rate controlling step. The desorption of 2,6-DCPIP is favorable in alkaline medium.

树干高度耦合壁面热效应对城市街谷内污染扩散的影响研究

在半封闭的街道峡谷内,交通排放和二次污染物容易在通风不良的区域积聚,严重威胁人们的健康。在影响街道峡谷流场和污染物扩散特性的诸多因素中,太阳辐射引起的壁面热浮力以及不同树干高度对空气动力学的影响一直没有得到足够的重视。通过设置5种树干高度(0.18H、0.40H、0.62H、0.84H、1.06H,H为建筑高度)耦合4种壁面加热配置,研究不同树干高度(耦合树木遮阴效应)和墙体加热条件对城市街道峡谷内气流流动和污染物扩散的影响。结果表明,不同树干高度及壁面热效应对城市街道峡谷内气流流动和污染物扩散有显著影响。当树干高度低于建筑物高度时,壁面加热产生的热浮力作用会降低街谷内污染物浓度并增强通风性能;当树干高度超过建筑物高度时,迎风面加热所产生的热浮力会对污染物扩散造成阻碍。采用全壁面加热能够实现更低的污染物积累。研究结果可为城市绿色设施的优化设计,实现对局部微气候环境和空气质量精准调控提供技术指导。

利用手持激光点云的矿区自然林树干提取

为了定量刻画矿区复杂环境下自然林树木的三维结构信息,提出一种利用手持激光扫描仪的矿区自然林树干点云识别方法。借助手持激光扫描仪对矿区自然林进行扫描,在滤除地面点的基础上,引入多尺度垂直度特征进行矿区自然林树干识别,利用八叉树叶节点聚类方法对识别的树干进一步提取。通过矿区实测数据进行实验,结果表明,所提出的方法能够实现矿区自然林树干的识别,对矿区复杂环境下自然林树木的三维结构信息定量刻画、厘清矿区植被生长状况具有一定的参考价值。

果园树干检测与导航线拟合算法研究

行间机械自主导航有助于提高果品生产效率,降低人工成本。树木是行间导航的天然地标,可以为机器人提供导航信息。结合深度学习和最小二乘法,提出一种基于机器视觉的行间导航场景的导航线提取方法。首先,收集实际环境下的树干图像,并对图像进行翻转、裁剪等操作扩充树干数据集;其次,构建YOLOv5网络模型,并基于该模型来对行间树干进行识别,提出利用识别框下边中点替换根部中点的方法,以此来确定树行拟合的定位基点;最后,基于最小二乘法完成果园单侧树行线和树行中心线的拟合。试验结果表明,所构建的YOLOv5网络检测模型对树干的平均识别正确率为85.5%。所提出的根点替换定位法的直线像素距离平均误差为5.1像素,树行中心导航线的平均横向偏差为5.8像素,符合行间导航的要求。

树干注药技术的基本原理与应用

树干注药技术具有施用精准、药物利用率高、接触风险低和环境污染少等优点。当喷洒和灌根施药等手段难以发挥作用或对环境造成污染时,树干注药是更为合适的手段,其开发和应用已引起国内外广泛关注。概述树干注药技术的树木生理学原理和影响树干注药的因素,系统介绍国内外无压力注射、打孔压力注射和微孔压力注射的技术设备和特点,以及树干注药技术在防治松材线虫病等病虫害中的应用,旨在为树干注药技术的发展和优化提供参考。

人为管护因素哑变量对行道树国槐胸径-树高模型精度的影响——以北京市中心城区为例

为明晰特大城市都市区城市树木人为管护因素对行道树国槐的胸径-树高关系的影响,拟构建以人为管护因素为哑变量的行道树国槐胸径-树高关系模型,根据2022年北京市中心城区行道树的抽样调查,取得685株行道树国槐的实测数据,结合文献中的12个模型,通过决定系数(R2)、平均预估误差(MPE)、赤池信息准则(AIC)、均方根误差(RMSE)4个评价指标,筛选出最优基础模型,分析7种典型城市环境中的人为管护因素对行道树国槐胸径、树高的影响。结果表明:1)模型M2(R2=0.647,MPE=-2.241%,AIC=600.726,RMSE=1.683)综合拟合程度最优。2)地面防踩踏护网设置、建筑遮光和树池边长显著影响国槐胸径(P<0.05);涂白保护、地面防踩踏护网设置和建筑遮光情况、垂直结构以及树池边长显著影响国槐树高(P<0.05);株距和邻近树种的差异对国槐的胸径、树高生长影响不显著(P>0.05)。3)在模型中引入代表地面防踩踏保护、树木涂白、建筑遮光和树池边长的哑变量后,模型精度明显提升,R2提升15.8%,MPE缩小29.5%,AIC值降低29.0%,RMSE值降低15.0%。因此,将人为管护因素作为哑变量引入国槐胸径-树高模型可以有效提高模型的拟合精度与适用性,可为未来行道树的科学栽植、管护以及碳储量评估等提供理论基础。

基于ARBOTOM断层仪的校园树木健康程度检测

园林树木作为城市绿地系统的重要组分,其健康程度直接反映城市环境质量。文章利用ARBOTOM树木断层仪对新疆大学红湖校园内76株乔木进行树干空腐检测,分析不同种类、不同生长区域和不同径级树木的健康状况及影响因素,旨在为城市园林树木健康程度评估和保护提供理论依据与方法支撑。结果表明:1)被检测的76株树木分别属于4科、5属、7种,其树干平均空腐比例为8.18%、疏松比例为57.71%、健康比例为34.11%;2)不同种类树木空腐比例差异较大,其中垂枝榆和旱柳树干空腐比例较高,分别高达13.09%和12.42%,不同生长区域树木空腐比例为3.14%~11.25%;3)树干空腐比例与胸径之间呈显著负相关关系(P<0.01),且与树高、冠幅和枝下高之间几乎无明显相关关系。总体而言,校园树木空腐程度整体较轻,但边缘疏松、腐朽问题严峻。最后,针对树木的健康状况提出对应的措施。

Elaboration and Characterization of Composite Materials Reinforced by Papaya Trunk Fibers (<i>Carica papaya</i>) and Particles of the Hulls of the Kernels of the Winged Fruits (<i>Canarium schweinfurthii</i>) with Polyester Matrix

In this work we determine the physical and mechanical properties of local composites reinforced with papaya trunk fibers (FTP) on one hand and particles of the hulls of the kernels of the garlic (PCNFA) in the other hand. The samples are produced according to BSI 2782 standards;by combining fibers and untreated to polyester matrix following the contact molding method. We notice that the long fibers of papaya trunks improve the tensile/compression characteristics of composites by 45.44% compared to pure polyester;while the short fibers improve the flexural strength of composites by 62.30% compared to pure polyester. Furthermore, adding fibers decreases the density of the final composite material and the rate of water absorption increases with the size of the fibers. As regards composite materials with particle reinforcement from the cores of the winged fruits, the particle size (fine ≤ 800 μm and large ≤ 1.6 mm) has no influence on the Young’s modulus and on the rate of water absorption. On the other hand, fine particles improve the flexural strength of composite materials by 53.08% compared to pure polyester;fine particles increase the density by 19% compared to the density of pure polyester.

基于摇振收获设备的核桃树复杂分枝特性研究

为确定大型果树树干摇振收获设备的激振参数,探究大型果树复杂分枝的共振特性,以南疆核桃树为研究对象,应用自主研发的树干摇振收获设备开展核桃树扫频共振检测试验,通过试验得到样本树检测点时间-加速度响应幅值曲线与激振频率-加速度响应幅值曲线,并进行分析。结果表明:核桃树分枝生长方向受扫频激振影响较小;核桃树复杂分枝上的主枝与其上分枝共振频率一致,样本树复杂分枝检测点的共振频率方差最大值为0.038Hz,小于0.05Hz;核桃树复杂分枝的分枝长径比与分枝共振响应幅值呈正相关,样本树复杂分枝的分枝长径比与Z轴共振响应幅值的相关系数为0.455,呈密切正相关。研究可为大型果树树干摇振收获设备激振频率的确定奠定基础。

基于VTA法及应力波诊断技术的行道树安全风险评估

为精细化管养城市树木并科学防控树木安全风险,采用VTA法及应力波诊断技术对深圳市3条主干道路行道树的安全风险状况进行评估。结果表明:1)存在安全风险的树木涉及37个树种,总计900余株,占比约4.20%,其中安全风险率超过10%的树种有阴香、马占相思、南洋楹、银合欢;2)树干病变情况比较严重的树种为阴香、南洋楹和马占相思,其中主干空洞率分别为57.65%、36.36%和26.67%,阴香和南洋楹的树干病变率随胸径的增大而呈上升趋势;3)树体机械损伤极易诱发树干腐朽空洞问题,在植株密度较大的阴蔽生境表现更严重。为此,建议从行道树日常管养、适生树种选择、安全隐患排查等方面采取安全风险防控措施。

地基森林点云单木检测的特征提取与组合方法

针对基于点云特征进行单木检测的方法缺少对特征的重要性评估和选择等问题,提出一种体素特征参与单木检测的特征提取与组合的方法。首先,根据森林中不同类别的结构差异和空间分布特点提出一组体素特征,结合常用的三维、二维、格网以及强度等基础特征实现树干点提取。然后,提出一种基于单木检测结果的特征选择方法用于确定适合相似林分结构的最佳特征组合。在3块不同森林样地上进行实验,结果表明:加入体素特征后,树干点提取精度分别提高7.3%、11.6%、9.5%,单木检测精度分别提高0.4%、2.6%、0.7%;与基于单点分类结果的特征选择方法以及其他研究中的特征组合相比,该方法能够通过更少的特征达到相似或更高的单木检测精度。

不同药剂树干注射对松材线虫病的林间防治试验

为探讨药剂树干注射对松树松材线虫的林间防治效果;于广西钦州某国有林场选择6块100株胸径约25 cm的松树进行了试验,共设置了6个小组,每组100株,分别为对照组、20%阿维菌素乳油组、0.3%苦豆碱水剂组、10%甲维·吡虫啉可溶液剂组、5%高效氯氰菊酯乳油组、5%啶虫脒注干剂组;对照组注射等量药剂的清水,其余的药剂组均注射对应的化学药剂;于2020-2023年对试验松树的枯死情况进行调查,同时每年10月底统计墨天牛的诱捕数量。结果表明:以20%阿维菌素乳油组的防治效果最优,该组2020年、2021年、2022年和2023年的林间防治率分别为80.74%、78.48%、74.06%和70.57%,防治率均高于70%,随着年限的延长各个小组的林间防治率均逐渐下降,20%阿维菌素乳油组的防治率均显著的高于其他各个药剂组(P<0.05);防治效果其次的为10%甲维·吡虫啉可溶液剂组,10%甲维·吡虫啉可溶液剂组2020年、2021年、2022年和2023的防治率均高于5%高效氯氰菊酯乳油组;5种树干注射的药剂诱捕松墨天牛数量比较为:5%啶虫脒注干剂组>0.3%苦豆碱水剂组>10%甲维·吡虫啉可溶液剂组>5%高效氯氰菊酯乳油组>20%阿维菌素乳油组,其中20%阿维菌素乳油组、5%高效氯氰菊酯乳油组诱捕松墨天牛数量差异不显著(P>0.05);0.3%苦豆碱水剂组和5%啶虫脒注干剂组诱捕松墨天牛数量差异不显著(P>0.05),但是均显著高于20%阿维菌素乳油组、5%高效氯氰菊酯乳油组(P<0.05);以20%阿维菌素乳油树干注射效果最佳,其次为5%高效氯氰菊酯乳油。

白蜡窄吉丁在我国危害的变化及防治

白蜡窄吉丁是中国本土害虫,一直以来对我国本土的白蜡树危害不严重,是一种次要害虫。但近年来,随着外来引种白蜡树的广泛栽植,白蜡窄吉丁由次要害虫演变成为主要害虫,对我国园林绿化、植树造林中大量种植的白蜡树造成了巨大破坏,影响了种植地区的生态环境。本文分析了白蜡窄吉丁由次要害虫演化为主要害虫的原因,总结了该虫的防治现状,尤其是近年来利用天敌防控白蜡窄吉丁的情况,指出天敌是控制其种群数量、减少危害的重要因子,明确以生物防治为主结合多种措施是控制白蜡窄吉丁扩散、减轻生态和经济损失的有效方法,可为其他钻蛀性害虫的防控提供参考。

Estimating the Age of Oil-tea Camellia Trees

To determine the age of oil-tea camellia trees, regression equations including Logistic, Mitscherlich, Gompertz, Korf, and Richards were used to calculate accumulative growth rate using basal trunk disc and investigate the relations between the age of oil-tea camellia trees and their growth rate of secondary trunk. The Gompertz equation Y=71.296 1exp （-3.874 4exp （-0.006 4t）） was the most optimal equation to simulate the accumulative growth rate of basal trunk disc. This equation could be used to estimate the age of oil-tea camellia trees that grow under similar environmental conditions. The Korf equation Y=576.900 1exp （-4.153 0x -0.314 2 ） was the best equation to describe the relation between the age and growth rate of different secondary trunks. With the adjustment coefficient and average growth of different secondary trunk discs, it is possible to predict the age of ancient oil-tea camellia trees that grow under similar environmental conditions. In addition, taking three or more discs from the same diameter group and calculating their average growth rate could lead to more accurate results. For trees that grow in different areas, environmental conditions should be carefully considered when using the above two equations to predict the age of ancient oil-tea camellia trees.

北京市银杏古树心腐特征及其影响因素

【目的】揭示银杏古树心腐特征及其影响因素,针对性提出银杏古树资源管护策略,为银杏古树的健康管护提供科学依据,为城市社会文化传承和城市生态系统稳定提供科学理论。【方法】随机选取北京市100株银杏古树,利用ARBOTOM应力波树干断层扫描仪进行心腐测定和实地调查,探究银杏古树心腐特征;采用线性回归模型分析银杏古树心腐与生长指标、健康指标、形态指标和环境指标的关系,探讨银杏古树心腐的相关影响因素。【结果】北京市银杏古树心腐等级数量占比从大到小依次为3级>2级>1级>4级;树干3个区域心腐始点出现的频率从高到低依次为边材(Y)>髓心(S)>中部(X);心腐频率排序为髓心(48.75%)>中部(41.63%)>边材(37.06%),呈从内到外逐渐降低的趋势;影响因素中胸径(R^(2)=0.376)、树龄(R^(2)=0.237)、树高(R^(2)=0.038)、主干病害(R^(2)=0.268)、主干虫害(R^(2)=0.230)、树皮损伤(R^(2)=0.224)和土壤紧实度(R^(2)=0.024)与心腐指数关系极显著(P<0.01),冠高比、根系生长空间和树冠生长空间与心腐指数具有显著相关性(P<0.05)。【结论】银杏古树心腐最初主要发生在树干的髓心和边材区域,虽然初期心腐主要是因树干边材受到侵害造成的心腐,但髓心出现的心腐危害更严重;银杏古树树干健康随树木生长逐渐衰退,且当树干出现腐烂或空洞时,树干衰退速度加快。银杏古树心腐与生长指标和健康指标具有极显著相关性,环境指标在一定程度上影响银杏古树心腐。管理者应及时评估银杏古树健康状态,加强古树树干健康检测;可以银杏古树生长指标为参考,评估内部健康状态,以高效评估银杏古树群体健康状态;管护时应注意银杏古树病虫害防治和树皮损伤修复,以降低外界环境侵害发生,在可实现范围内应扩大银杏古树生长空间,并及时松土保证其充足的生长空间和养分补给。

基于双目eye in hand系统的多角度树干位姿估计方法

针对采摘机器人自主行走导航过程中,难以准确定位其与果树之间的相对位置,难以准确估计果树树干姿态的问题,提出基于双目eye in hand系统的多角度树干位姿估计方法。利用YOLOv5深度学习方法与半全局块匹配算法识别树干并生成局部点云;利用半径滤波和体素滤波减少树干点云数据;利用闭环式手眼标定方法对双目eye in hand系统进行标定,并对同一树干多角度相机位置的点云数据进行拼接;利用随机抽样一致(RANSAC)算法与无约束最小二乘法估计并优化树干的位置和姿态,获取树干的圆柱体参数。通过对30幅标定板图像进行实验,闭环式手眼标定方法的平均欧式误差为3.7177 mm;采用半径滤波和体素滤波可减少98.470%的点云数据;采用RANSAC算法、圆柱体估计算法拟合树干点云数据,得到圆柱体的半径r=41.2771 mm,R_(MAE)=2.57156 mm,R_(RMSE)=2.98936 mm;无约束最小二乘法优化后r=39.4028 mm,R_(MAE)=1.98955 mm,R_(RMSE)=2.46588 mm。该文通过对双目eye in hand系统进行标定,建立坐标系转换关系,多角度采集环境信息,准确定位机器人与果树之间的相对位置,估计果树树干的姿态。

思茅松整形修剪技术研究

针对种子园树体整形修剪管理需要,以2年生嫁接思茅松幼树为研究对象,设置矮化整形树体培育及枝条修剪反应两组修剪试验,通过1年试验处理,观测树体整形培育和枝条修剪反应,结果表明:“开心形”和“主干分层形”两种整形修剪处理都达到了预期目标。修剪后侧枝和主干都明显增粗,生长健壮,修剪能够明显的促进侧枝增粗和小枝萌发,一级侧枝粗、一级侧枝长均优于对照组,尤其是中度剪效果最佳。基于试验结果,总结提出了思茅松整形修剪技术。

主干型果园株间避障割草机的设计与试验

为解决新疆主干型果园株间杂草难割除的问题,本研究设计了适用于主干型果园种植模式的避障割草机。阐述避障割草机的整机结构及工作原理,在对机具关键部件避障杆、机架进行有限元分析的同时,对影响机具工作性能的因素进行了交互试验及田间试验验证。结果表明,避障杆最大等效应力为179.72 MPa,最大应变为9.25×10-4,最大变形量为34.418 mm,机架的前6阶固有频率范围为39.806~95.562 Hz,而机架外部激振频率不在固有频率范围内,作业时机架不会出现共振现象。试验得出样机的最佳参数组合为机具前进速度1.5 km/h、液压缸压缩速度225 mm/s、复位弹簧弹性系数29 N/mm,此时果园株间漏割率平均值为7.64%,实际值与理论值较接近且回归模型准确可靠,可满足主干型果园的株间避障割草作业,同时可为果园避障割草机的设计与优化提供理论参考。

不同树形桃树品种农艺性状的遗传分析

研究了5年生桃树品种的开心形、主干形及栽植密度对树体生长及产量的影响,并采用方差分析、遗传分析、相关分析、主成分分析和多重比较法对桃树的9个农艺性状进行了综合分析,以期选择优良的桃树品种。结果表明,各性状之间的差异均达到了显著或极显著水平;开心形桃树的总枝数、干径、冠幅、树冠体积和单株产量分别比主干形的高30.12%、28.51%、78.85%、229.63%和113.76%;主干形桃树的平均单位面积产量比开心形的高873 kg/667 m^(2)。各性状的遗传力均在0.8以上,属于高遗传力;栽植密度的遗传相关与总枝数、干径、冠幅、树冠体积和单株产量呈显著或极显著负相关,与树高和单位面积产量分别呈显著和极显著正相关;总枝数与冠幅、树冠体积和单株产量呈显著正相关。所提取的前2个主成分代表了9个性状的91.7624%的信息,依据桃树主成分值的排名,并结合单株产量和单产的多重比较结果,冬红蜜、瑞蟠21号、黄金蜜、玉妃和冰淇淋的产量遗传增益分别比秋彤高59.37%、56.78%、50.94%、19.48%和12.01%。主干形的栽植密度高于开心形树,其产量的遗传增益比开心形的高39.77%,因此主干形桃树品种适于高密度栽培。冬红蜜、黄金蜜、玉妃、冰淇淋和瑞蟠21号可作为优良品种推广应用。

一种树干涂白机的结构及控制系统设计

[目的]目前设计的树干涂白机整机尺寸大、成本高、适应性差,因此十分有必要设计一种智能化、全自动的树干涂白机。[方法]课题组设计了一种包括传动系统、夹紧机构、喷涂机构和电路控制系统等结构的新型树干涂白装置,分析了该装置的结构设计及相关程序机理,并进行了主运动机构的力学特性分析。[结果]1)该装置可以对树木进行径向扫描得到其胸径并匹配最佳涂白模式,保证树木喷涂范围完整,均匀涂白且涂白剂消耗量小。2)机构尺寸优化后,各个杆件在摇杆摆角范围为15°~60°工况中所受到的运动副反力(50 N以下)和驱动力矩(5.8 N·m~9.6 N·m)较小,采用强度适中、质量较轻的材料充当杆件材料即可满足杆件的强度要求。[结论]此设计不仅可以大大提升工作效率、节省人力,且结构简单、自动化程度高、清洁环保,具有一定的推广价值。