The Study of a New Manipulator for a Stone Protector of Stony Soil Tillage Implement

This paper studies the motion of novel manipulator that can be used in the structure of stone protectors of soil tillage implements. According to the virtual reality technology-based method the technology of composition of the virtual model of a manipulator and its positions in the working process are described in details. This virtual model is used for composition the video clip, simulating the motion of novel manipulator, which three points are moving along two lines and one curve. The results obtained and the computer program realizing the virtual reality technology-based study of the working process of the virtual manipulators for stone protectors can be used by designers of stone protectors for soil tillage implements.

烟草青枯病发病烟株根际土壤营养状况分析

为探究烟株根际土壤营养状况与青枯病发生的关系,摸清影响烟草青枯病发生最关键的土壤养分因子,以从重庆市烟草青枯病发生十分典型的黔江植烟区采集的177份根际土壤样品为供试材料,测定并采用t检验、因子分析、判别分析等方法分析了土壤pH、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性钙和镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼、有效钼13项指标。结果表明:土壤pH、有机质、速效钾、交换性钙、有效硼、有效钼含量偏低以及土壤碱解氮、交换性镁、有效锰含量偏高均有可能降低土壤的抑病效果,导致青枯病严重发生;烟草青枯病发病烟株根际土壤的钙镁比(4.04)明显低于健康烟株根际土壤的钙镁比(9.86);因子分析结果显示,土壤中低水平的有效钼、交换性钙可能是导致青枯病发生流行最主要的因子;通过判别分析可知,烟株根际土壤中速效钾、交换性钙、有效钼、有机质、有效硼5个成分的含量情况可能是判别青枯病发病与否的关键因子。

水分调控对烟叶钾及钙、镁含量的影响

在褐土和棕壤上进行了盆栽试验，研究土壤含水率与烟叶钾以及钙、镁含量之间的关系。结果表明：在两种土壤上种植的烟株生长中期适度干旱、后期充分灌水均可以提高烟叶的钾、钙含量，提高褐土上种植的烟叶镁含量。两种土壤含水率低的处理烟叶钙、镁含量较高，其原因可能与土壤溶液中阳离子之间的交换以及对根吸收位点的竞争有关。烟叶中钾的含量与钙、镁的含量之间总体负相关，钙和镁之间呈正相关。回归分析表明，移栽后30～60d、61～90d的土壤含水率（W1、W2）、烟叶钙和镁含量这4个因子对两种土壤上种植的烟叶钾含量的影响程度不同，在褐土上Mg〉Ca〉W2，棕壤土上Ca〉W1。

月球采样机械臂系统设计及试验验证

在对月球采样返回任务需求及探测器系统任务剖面进行分析的基础上,设计并研制了一种轻量化、大负载、高精度、宽采样范围月球采样机械臂系统。该系统主要由4自由度机械臂及两种不同采样形式的末端采样器组成,可对不同指定区域浅层月壤进行铲、挖、浅钻等多形式采集。在综合考虑机械臂系统器上布局的基础上,基于运动学模型对采样机械臂的可达采样区域进行仿真分析,提出采样机械臂月面采样策略。基于等尺寸着陆器模拟平台,开展了针对3种不同密实度模拟月壤的采样试验,采样试验结果表明在可达采样空间内,采样机械臂对不同密实度月壤均具有较好的适应性,最大采样深度可达30 mm,最大单次采样量可达270 g,单次采样时间小于2 min。

凋落物对中亚热带米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响

【目的】研究凋落物对米槠天然林和人工林土壤呼吸的影响,为未来气候变化条件下评估森林土壤CO2排放提供科学依据。【方法】以福建省三明市格氏栲自然保护区内林龄约200年的米槠天然林和林龄50余年的米槠人工林为对象,在每种林分内设置3块20 m×20 m样地,每块样地内随机布设9个1 m×1 m的试验小区,设置对照（CK）,枯落物、凋落物去除（no Litter,NL）和枯落物保留、凋落物加倍（double litter,DL）3种处理。于2013年1月至2014年12月,每月月中及月末在9：00—12：00采用LI-8100A测定不同处理的土壤呼吸,并测定5 cm土深土壤温度及0-10 cm土层土壤体积含水率。【结果】研究期内NL、DL、CT处理的土壤温度在米槠天然林分别为18.2,18.0和17.98℃,在米槠人工林分别为18.68,18.70和18.76℃,均无显著差异,但人工林土壤温度显著高于天然林;凋落物对土壤呼吸的贡献率在米槠天然林中为11.8%,在米槠人工林中为29.7%;米槠天然林DL处理比CK处理土壤呼吸年通量增加了25.2%（P〈0.05）,表现出激发效应,而米槠人工林DL处理土壤呼吸年通量与CK无显著差异;2种林分土壤呼吸速率与5 cm土深土壤温度均呈极显著的指数关系（P〈0.001）,与0-10 cm土层土壤体积含水量均显著正相关（P〈0.05）。【结论】凋落物添加对米槠天然林土壤呼吸产生激发效应,而对人工林土壤呼吸无显著影响。

长期调控施肥对京郊保护地土壤无机氮含量及矿化特征的影响

通过研究5年连续调控施肥保护地的土壤无机氮含量状况,结合田间原位培养的方法研究其表层土壤矿化特征,以了解不同调控施肥的土壤供氮能力,为京郊保护地氮素调控提供理论与现实依据。结果表明,不施肥和单施有机肥处理在作物生育期内,土壤表层无机氮处于耗竭状态;其它处理无机氮含量呈逐渐增长趋势,接近收获时又有所下降,表现为习惯施氮处理>1.5倍推荐施氮处理>推荐施氮处理>0.5倍推荐施氮处理,且各处理间差异显著。各处理矿化速率的差异在追肥后开始显现明显效果;至收获时,单施有机肥、推荐施氮和1.5倍推荐施氮处理累积矿化量分别达81.5、86.3和97.7 kg/hm2,已接近推荐施氮量(100 kg/hm2),习惯施氮处理达164.7 kg/hm2,较其它处理显著提高82%～438%。可见,5年调控施肥对降低土壤无机氮含量有积极作用,但土壤矿化量仍然非常高,可见,忽略土壤氮矿化量,将影响氮肥用量推荐和作物氮素平衡。

蠕动爬行攻泥机构工作特性的有限元分析

针对水下攻泥机器人蠕动爬行攻泥机构的结构与工作机理，建立了适当的有限元计算模型，进而通过弹塑性有限元计算，分析了攻泥机构直行攻泥时与土相互作用的工作特性，阐明了攻泥机构在前进过程中限位块导致的土体局部弱化区对其工作特性的影响程度．综合分析计算与模型试验结果，建议了攻泥机构宜行攻泥所必须的条件．

地基应力解除法纠偏机理的离心模型试验研究

地基应力解除法是对建筑物倾斜进行纠偏的一种方法 ,在国内、外得到广泛的应用。该方法已由原先打设斜孔从地下浅层掏土 ,发展到现今钻设大孔径竖孔向深部掏土。很显然 ,在建筑物基础边沿垂直向下掏土比倾斜向从建筑物基础正下方掏土容易得多。然而 ,与斜孔应力解除法相比 ,竖孔应力解除法的有效性尚缺乏很好的试验研究 ,其纠偏的设计分析也基本上是完全根据经验的。首先报道了在香港科技大学新近开发的土工离心机上 ,利用四轴机器人式操纵臂 ,为研究竖孔应力解除法的纠偏有效性而完成的一组不停机条件下的竖孔开挖模拟试验 ;其次 ,利用Mindlin解导出了单个竖孔应力解除纠偏效果的弹性理论积分解 ,对竖孔的开挖顺序、间距、深度以及开孔位置等因素影响的规律进行分析研究 ;最后 ,将离心模型试验结果与弹性理论分析计算结果进行了比较 ,并讨论了两者的差异。离心模型试验结果和弹性理论分析证明 ,竖孔应力解除法能非常有效地减小建筑物的倾斜 ;此外 ,简单弹性分析表明 ,对于某一深度的竖向应力解除孔 ,它距离建筑物越近 。

降水变化对樟子松人工林土壤呼吸速率及其表观温度敏感性Q_(10)的影响

为了研究降水变化对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林中进行了降水控制实验,用减雨30%、增雨30%和对照3种穿透雨处理来模拟长期的降水变化情景。重复测量方差分析结果表明,3种穿透雨处理总体上对生长季土壤呼吸速率及其表观温度敏感性Q10无显著影响(p>0.05)。配对t检验多重比较结果则显示,土壤呼吸速率平均值大小为对照<减雨30%<增雨30%,增雨处理的土壤呼吸速率显著高于对照(p<0.001),对照和减雨处理之间无显著差异(p>0.05);土壤呼吸表观Q10平均值大小为减雨30%<对照<增雨30%,随着降水量增加,表观Q10逐渐增大,但处理间差异在统计上并不显著(p>0.05)。研究结果意味着降水量减少30%可能对森林土壤呼吸的限制较小,而降水量增加30%则可能显著地增加土壤呼吸CO2释放量。

降水变化对樟子松人工林土壤无机氮和净氮矿化速率的影响

在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站的樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica）人工林内,采用野外降水控制实验和顶盖埋管法,在生长季内分0~5,5~10,10~20和20~30 cm 4层,研究穿透雨增加或减少30%对土壤无机氮（铵态氮与硝态氮之和）及净氮矿化速率的影响。结果表明,樟子松人工林地下0~30 cm无机氮含量为6.70±2.31 mg/kg,其中铵态氮5.59±1.78 mg/kg,硝态氮1.11±0.77 mg/kg。不同土壤深度的无机氮含量无显著差异,3种穿透雨处理间的土壤铵态氮和无机氮含量无显著差异,增雨处理的硝态氮含量显著低于对照。0~30 cm的土壤净氮矿化速率为0.24（6.65~10.24）mg/（kg 30d）。穿透雨处理和土壤深度对净氨化速率无显著影响,0~5 cm的净硝化速率和净氮矿化速率显著高于其余3层,增雨和减雨处理的净硝化速率和净氮矿化速率显著高于对照。研究结果说明降水变化对土壤铵态氮及氨化作用的影响弱于对硝态氮及硝化作用的影响,这有助于更准确地评估降水变化对人工林生态系统服务功能和氮素生物地球化学循环过程的影响。

福州市自然和人工管理绿地土壤有机碳含量分析

随着城市化进程的迅速发展,城市生态系统碳循环在全球碳循环中的作用开始受到人们的关注.与自然土壤相比,城市生态系统土壤性质发生了显著的变化,城市化进程对于城市土壤碳含量产生了较大的影响.文章以福州市建成区城市自然绿地和人工管理绿地为对象,研究了自然绿地和人工管理绿地之间土壤有机碳含量的差异以及绿地土壤有机碳含量的垂直分布规律.结果表明：福州市自然绿地景观0~10 cm土层有机碳含量均值比人工管理绿地均值有机碳含量均值降低,且不同人工管理绿地类型之间0~10 cm土层有机碳含量变异性较大,城市各绿地类型土壤有机碳含量均随深度的增加而减少,只有在交通绿地土壤剖面中20~40 cm出现了较高的有机碳含量.

不同土壤水分条件下棉花库源比变化对产量形成的调节效应

在新疆气候生态条件下,以不同叶型棉花品种为材料,设置不同土壤水分处理,采用人工减源疏库的方法,研究不同土壤水分条件下库源比变化对棉花产量形成的影响。结果表明,中叶型品种新陆早13号在中水(控制0～60 cm土壤相对含水量的下限为田间持水量的70%～75%)条件下,叶源轻度胁迫显著增强剩余叶片光合能力,但光合物质累积量及向生殖器官的分配率和单株结铃数、铃重均未发生明显变化,子棉产量与对照无明显差异;鸡脚叶型品种标杂A1在高水(控制0～60 cm土壤相对含水量的下限为田间持水量的85%～90%)条件下,库容轻度胁迫后叶片光合速率和光合物质累积量与对照无明显差异,但光合产物向蕾铃的分配加快,铃重增大,子棉产量有所增加;小叶型品种新陆早10号减源或疏库后子棉产量均显著低于对照。因此,依据不同类型棉花源库关系对土壤水分的响应不同,通过棉田水分管理对源库进行调节,建立合理的库源比,可进一步提高水分利用效率和棉花产量。

穴盘幼苗机械手取苗基质完整率影响因素试验与分析

当前国内外移栽机械研究中取苗环节是制约自动移栽机发展的瓶颈,该文试验研究重点是判别拟定的影响因素对穴盘幼苗机械手取苗影响显著与否.测试的影响因素为基质含水率（35%~65%）,取苗执行器的执行结构外形特征（指针形状、压舌板形状、U型形状3种）和作物生长初期幼苗根系对基质抗剪性能提升的效果,并将基质完整率作为试验指标值.通过试验给出夹持力与夹持量的对应关系,明确了各取苗执行器执行结构的最佳夹持量,采用正交试验法得出主次影响因素和优水平.试验结果表明：执行结构外形特征是主要影响因素,并确定U型形状为最佳;基质含水率对取苗结果有一定影响,含水率在50%左右为最佳;在幼苗长出第1对真叶时取苗,幼苗根系对基质抗剪性能提升的效果对取苗影响不大,对最优水平组合做验证试验基质完整率均在 80%以上,样本全都成功移栽到营养钵内.该文为进一步研究和改善穴盘幼苗移栽设备的关键技术点提供参考.

基于NHRI离心机机械手的港池开挖模拟研究

离心模型试验中模拟板桩码头港池开挖过程大多是在1g条件下完成,这种开挖方式相比原型增加了一个离心加速度从1g到Ng的升速过程,虽然模型与原型土体的最终应力状态一致,但两者应力路径完全不同;新研制成功的南京水利科学研究院离心机机械手可在超重力场中同时完成X,Y,Z3个方向的线性运动及θ轴方向无限制地转动,借助于该机械手和特制的开挖工具开展了在50g条件下港池分层开挖模拟研究,此开挖方式完全符合离心模型相似准则。比较两种不同开挖模拟方式下得到的板墙弯矩值和板墙水平侧向位移值,结果表明:板墙弯矩变化规律基本一致,但在超重力场中进行开挖模拟试验得到的前墙弯矩极大值明显偏大,锚碇墙弯矩极大值偏小;1g条件下开挖得到的板墙水平测向位移值偏大。

我国冬油菜种植区土壤有效镁状况与油菜施镁效果

我国冬油菜主产区耕作土壤有效镁供应能力有限,近年来随着产量提高作物从土壤中带走的镁养分量大,而生产上普遍施用氮、磷、钾养分含量高的化肥从而导致随施肥带入的镁养分极少,镁营养缺乏逐渐成为限制油菜产量的潜在因子。为全面评价冬油菜种植区土壤有效镁丰缺状况与油菜施镁效果,本文系统梳理了油菜镁营养研究的主要进展,在揭示油菜需镁量大(Mg 20~40 kg/hm^(2))、我国冬油菜主产区土壤缺镁问题突出(土壤有效镁平均含量为225.7 mg/kg,其中低于200.0 mg/kg的土壤占53.7%,处于缺乏或潜在缺乏状态)和施镁大幅度增产(平均增产效果大于15%)的基础上,提出了镁是我国冬油菜种植中继氮、磷、钾、硼后第5种需要通过施肥方式进行补充的必需营养元素,并为冬油菜生产上镁肥的科学管理提供了建议。

降低水稻籽粒镉砷累积的研究进展

矿山开采、废弃物排放及污水灌溉等引发区域农田土壤重金属污染,并通过食物链富集、传递,严重威胁人类健康。水稻是重要主食,且极易吸收镉(Cd)和砷(As),已成为Cd、As进入人体的主要膳食来源。因此,通过调控措施降低水稻籽粒Cd、As含量,对保障水稻及其制成品的食用安全与人体健康具有重要的现实意义。概述了降低水稻Cd、As含量的调控措施,主要包括:(1)利用生物质炭、铁盐、肥料等材料钝化土壤中Cd、As,降低其生物有效性,从而降低水稻Cd、As吸收;(2)外源添加硫(S)可消除植物的膜脂过氧化胁迫,促进水稻体内植物络合素等非蛋白巯基形成,将Cd固定在水稻组织器官液泡中,减少其向籽粒的转移,降低籽粒Cd积累;(3)外源添加硅(Si),Si可与亚砷酸盐(As^(3+))形成吸收竞争,降低水稻As吸收;(4)控制稻田水分可改变根际土壤氧化还原状态,影响水稻Cd、As吸收积累,同时根系泌氧促进根表铁膜形成,调控土壤氧化还原状态促进As氧化为砷酸盐(As^(5+)),增强根表对As^(5+)的吸附固定,从而降低水稻对As的吸收量;(5)调控转运蛋白表达,敲除Mn转运蛋白基因OsNRAMP5、茎/叶细胞质转运蛋白基因OsLCT1,以及缺失Si外排转运蛋白基因Lsi2,过表达OsHMA3n、OsHMA2、ScAcr3p基因,通过促进As^(3+)外排、降低Cd/As^(3+)向木质部和籽粒转运等过程降低籽粒Cd、As积累;(6)Cd/As低累积品种的筛选与培育。通过农艺措施、基因工程、种质资源筛选等多手段结合运用,选育Cd/As低累积、高产量的水稻品种,合理规划种植模式,有效控制水稻对Cd和As的吸收累积,为中、轻度污染土壤的水稻安全生产提供现实可能。

棉花高效利用土壤磷的根际过程与调控研究进展

提高棉花对磷的利用效率不仅是国家磷资源可持续利用的需要，也是新疆棉花产业节本增效的迫切需求。本文通过对相关资料特别是近10年国内外文献的查阅，就植物获取土壤磷的途径、过程，以及提高作物吸磷效率的关键过程进行了综述，并在此基础上总结了棉花摄取土壤磷的根际过程与调控的相关研究进展。植物对土壤磷的获取包括活化和吸收利用两个基本过程，而吸收利用是通过根系直接吸磷途径和菌根吸磷途径共同完成的。根系分布与土壤剖面有效磷含量分布的时空匹配性是作物根系直接途径高效获取土壤磷的基础，根分泌作用增强根际土壤磷的活化是作物根系直接途径磷高效获取的关键过程，而菌根途径是作物磷效率的重要构成组分。土壤供磷强度对棉花的根形态和生长、菌根侵染率和菌根效应、根际磷酸酶活性有显著的调节作用。目前有关棉花磷高效吸收相关的根形态和生理性状、根际和菌根际生物互作过程与调节机制的研究还十分有限，需要进行深入研究。

不同施肥制度对南方旱地红壤微生物组结构和功能影响研究进展

土壤微生物组在促进土壤养分循环、提高土壤固碳能力和维持土壤肥力等方面具有重要的作用。红壤是我国南方重要的耕地资源,但其有机质含量低、水土流失严重,且面临着土壤酸化导致的活性铁铝增加、作物生长受限和微生物活性下降等严峻问题。我国近年来基于红壤旱地长期定位试验和短期培育试验开展了很多工作,在通过调控红壤微生物组以缓解土壤酸化、增加有机质含量和提高氮磷养分有效性方面取得了突破性进展。本文综述了红壤区农田土壤微生物组结构的主要驱动因素,回顾和比较了长期施用化肥、有机肥和有机无机配施等不同施肥制度对我国南方旱地红壤微生物组结构和功能影响的研究工作,阐述了有机培肥制度对红壤微生物群落多样性的积极效应;总结了配施有机肥在提高红壤有机碳周转功能类群和氮磷代谢功能类群丰度,促进红壤有机碳分解、维持有机质稳定和提高土壤氮磷养分有效性等方面的重要作用;探讨了高多样性微生物群落中关键特殊性代谢功能对驱动微生物群落装配和维持土壤生态功能稳定的作用。最后,对我国旱地红壤微生物组未来的研究方向进行了展望,强调了可以通过改进微生物培养策略、明确微生物组不同类群的功能特征和驱动因素、充分挖掘农业微生物组资源、开发调控红壤微生物组的微生物肥料产品和高效农业管理措施来提高红壤养分循环效率、促进有机质稳定和降低铁铝活性,充分发挥微生物组在红壤耕地资源可持续利用与农业绿色发展中的作用。

黄土高原藓结皮土壤呼吸速率对降雨量变化的响应

全球气候变化加剧背景下,干旱和半干旱地区的降雨模式将进一步改变,其造成的土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要因素,但生物结皮土壤呼吸响应降雨模式变化继而影响陆地生态系统碳源/汇功能的机制尚不明确。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以自然降雨量为对照,分别进行幅度为10%、30%、50%的模拟增雨和减雨处理,并利用便携式土壤碳通量分析仪(LI-8100A)测定了模拟增减雨后的藓结皮土壤呼吸速率,对比分析了其对降雨量变化的响应及机制。结果表明:(1)整个实验周期(2018和2019)增雨和减雨分别显著提高(增幅分别为17.9%—48.2%和27.1%—54.2%)和降低了(降幅分别为1.8%—26.8%和5.2%—20.8%)土壤含水量,但对土壤温度的影响不显著;(2)增雨抑制了藓结皮土壤呼吸速率(降幅分别为7.8%—31.7%和14.7%—39.4%),且随梯度增大抑制作用越明显;减雨则取决于减雨梯度,减雨10%和30%会促进土壤呼吸速率(增幅分别为27.5%、9.6%和23.6%、9.7%)而减雨50%具有抑制作用(降幅分别为15.6%和18.5%)。不同实验周期和不同降雨处理间藓结皮土壤呼吸速率大多差异显著;(3)增雨和减雨下藓结皮土壤呼吸速率与土壤温度均成显著指数正相关关系,同时,低含水量时(小于约15%)与土壤含水量均成显著线性正相关关系,而高含水量(大于约15%)时增雨下成显著线性负相关关系。综上,黄土高原藓结皮土壤呼吸速率对降雨量变化具有明显响应,降雨量整体波动减小时其可能成为一潜在碳源。因此,未来黄土高原土壤碳源/汇功能研究中应考虑降雨模式改变对生物结皮土壤呼吸的影响。

黄土高原刺槐人工林根际和非根际土壤磷酸酶活性对模拟降水变化的响应

利用野外控制穿透雨试验,分析了7个降水梯度处理(增水20%,60%,80%,减水20%,60%,80%和对照)对黄土高原刺槐人工林根际和非根际土碱性磷酸酶活性的影响。结果表明:0—20 cm和20—40 cm土层增水处理的根际土磷酸酶活性分别比对照处理高55.9%和88.3%,非根际土磷酸酶活性分别高109%和121%。减水处理的土壤磷酸酶活性没有明显低于对照,但是显著低于增水处理。0—20 cm的土壤磷酸酶活性在3个增水梯度上根际间差异不显著,但在3个减水梯度上差异显著。磷酸酶活性与土壤含水量和土壤有机磷含量均呈显著正相关关系。上述结果说明在半干旱地区短期降水增加对土壤磷酸酶活性的影响比短期干旱的影响大,降水变化可以通过影响土壤含水量、土壤有机磷和生物量改变土壤磷酸酶活性。研究降水对土壤酶活性的影响对气候变化下黄土高原植被恢复具有重要意义。