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.

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.

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.

江汉平原引种45年生黑杨派品种生长过程比较

以江汉平原引种的3个45年生黑杨派品种‘I-63’、‘I-69’和‘I-72’为研究对象,通过截取不同高度的圆盘进行树干解析,比较不同品种胸径、树高及材积生长过程,旨在为江汉平原黑杨大径材培育提供数据和技术支撑。结果表明,这3个品种的去皮胸径分别达到58.35、61.70、53.60 cm,树高分别为24.84、22.14、27.79 m,去皮材积分别为3.92、3.93、3.11 m^(3)。3个品种的胸径连年生长量最大值分别出现在第5年、第6年、第5年,树龄超过17年后胸径生长明显放缓;树高连年生长量最大值分别出现在第8年、第4年、第6年,树龄超过20年后树高生长接近峰值;材积年平均生长量最大值分别出现在第18年、第15年、第16年。对应3个品种的材积成熟龄,统计发现,‘I-63’、‘I-69’、‘I-72’材积速生期分别在第8~18、6~15、7~16年。整体来看,3个品种都具有较长的寿命和生长期,在江汉平原表现出极好的适应性,相对来说‘,I-69’干型较好,生长表现更为优良,推广价值更高。

基于3D点云分析的果园行间穿梭机器人路径规划方法

针对现有果园导航方法易受冠层密度、光照条件、种植不规整、地面不平整等条件影响,导致用于实现自主导航的树行方向估计方法与行尾识别方法稳定性低的问题,本文提出基于3D点云分析的果园行间穿梭路径规划方法,该路径规划方法包含树行识别定位方法、场景识别方法、路径规划方法,用于密植果园机器人行间自主穿梭的导航系统。首先,设计了基于点云语义分割网络的果树树干点云提取方法,实现了树行的识别与定位;其次,设计了基于卷积神经网络的位置场景识别方法,实现了行头等位置的场景识别;最后,设计了基于有限状态机的行间行进策略管理方法与基于RS曲线的行间路径规划方法,实现了果园多行连续行走。基于本文方法的树干点云分割平均交并比为88.3%,果树平均定位误差为2.04%(x方向)、1.54%(y方向),树行方向估计平均误差为1.11°,行尾识别正确率为96%,行内中线行走平均偏差为0.08 m。实验结果表明,本文所提出路径规划方法能够满足果园环境下树行定位与位置场景识别准确性要求,有效规划行间穿梭路径,为果园激光自主导航提供有效参考。

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。

水肥耦合对主干型苹果树果实品质的影响

【目的】研究主干型苹果树在水肥一体化模式下的最佳水肥耦合方案。【方法】通过水肥一体化模式进行水肥耦合灌溉施肥管理,磷钾因素各设置2个水平(P1:109.5kg/hm^(2),P2:54.75 kg/hm^(2);K1:199.5 kg/hm^(2),K2:99.75 kg/hm^(2)),水因素4个水平(充分灌溉W_(1):5256m^(3)/hm^(2)、轻度亏缺W_()2:4248 m^(3)/hm^(2)、中度亏缺W_(3):1050 m^(3)/hm^(2)、重度亏缺W4:840 m^(3)/hm^(2))。采用随机区组设计,共16个处理。采用方差分析法和主成分分析法综合评价16个处理的苹果果实品质。【结果】各处理间5个果实品质指标存在显著差异,综合得分最高处理为W_(2)P_(1)K_(1),其次为W_(1)P_(1)K_(1)处理,最低处理为W_(2)P_(2)K_(2)。【结论】7种果实品质指标简化为3种关键因子指标,建立果实品质的综合评价体系,确定16个水肥处理下果实品质综合排名前五分别为W_(2)P_(1)K_(1)、W_(1)P_(1)K_(1)、W_(4)P_(1)K_(1)、W_(3)P_(1)K_(1)和W_(1)P_(2)K_(1),W_(3)P_(2)K_(2)处理排名最后。

基于SDR的探测雷达反演树干分层介电参数仿真

为有效检测树干分层介质厚度和相对介电常数,该研究提出一种基于雷达探测的树干分层结构介电参数反演方法。基于斯涅耳定律结合树干生理结构特点,构建雷达信号在树干分层结构中的传播模型。利用软件定义无线电平台(software defined radio,SDR)搭建树干探测雷达。然后采用稀疏分解算法、K-SVD字典训练以及层剥离算法对探测雷达回波信号进行参数反演,并对不同的稀疏分解算法反演结果进行了对比。试验表明在回波混叠和无混叠的情况下,该方法均能够对树干分层介质厚度和相对介电常数进行估算;无混叠时相对介电常数和厚度的反演误差分别在2.93%和3.5%以内,混叠时相对介电常数和厚度的反演误差分别在7.52%和7.61%以内。综合试验结果表明,在5种反演算法中,SAMP算法在未知信号稀疏度的条件下表现最佳,具有较高的反演准确率和鲁棒性。

基于无人机激光雷达点云的树干提取

【目的】无人机搭载激光雷达技术具有灵活性高、监测周期短、具有穿透力等优势。在实际应用中,由于树干间的遮挡,易导致激光雷达获取的林冠下点云数据密度不足。而且从激光点云提取树干的算法尚不成熟,存在数据处理量大、提取精度低等挑战。该研究旨在提高从无人机激光雷达数据中提取树干的精度和效率,为森林监测和林业管理提供准确高效的技术支持。【方法】无人机搭载激光雷达从不同高度多次飞行,以获取覆盖林冠和林下的完整点云。采用基于回波类型的分类方法,将点云数据分为地面点和植被点,并利用地面点云生成数字地形模型。根据树干和树叶的反射强度差异,通过阈值和半监督支持向量机算法进行分类,并基于区域生长法将点群分割成连通区域。计算连通区域与水平面的交点,整合同一高度的交点信息,重建树干模型。采用假设检验法判断横截面的连续性和半径变化,识别并构建完整的树干网格模型。【结果】采用多旋翼无人机搭载激光雷达,设定50 m航高、90%航向重叠率、75%旁向重叠率、云台镜头角度90°,以4 m/s的飞行速度采集了林冠点云数据。同时利用相同设备从1.5~2.5 m高度,以0°、45°和-45°的云台角度,获取林冠下更精细的点云信息。经过处理,去除了植被和地面点云,精确提取了树干点云。利用区域生长法分割点云并生成二维距离图像,对图像进行噪声过滤和颜色分割后进一步提升了数据质量。切割线集合和RANSAC算法的应用,有效估计了主干截面形状,并构建了精确的树干模型。在联想Think Station图形工作站测试表明,树干点群提取仅需15.9 s,树干网格模型生成也仅需71.5 s。该方法的乔木树干胸径提取平均精度为0.958、树高平均提取精度达到0.964。【结论】文章应用多旋翼无人机搭载激光雷达,采用多架次、多航高、多姿态方法采集了高质量的森林点云数据,结合基于回波类型的点云数据分类、区域生长、距离图像构建、噪声过滤和颜色分割等方法,完善了单木树干点云分割算法,有效估计了主干截面形状,并构建了准确的树干模型,克服了树冠穿透率受限和树干间遮挡问题,有效提高了树干提取效率和精度。该方法可为森林资源管理提供高精度的树干数据,对提升森林监测效率和自动化水平具有重要的实际应用价值。

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。

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。

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。

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。

“注干液剂”的概念及实践

在对各种树木茎干施药技术研究的基础上，提出了“注干液剂”的概念，并介绍了其在生产实际中的应用。