DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 移动平台系统的构成及运动分析 2.1. 全向移动平台系统的硬件构成 全向移动平台的整个系统是基于CAN总线搭建的，主控STM32和各个电机驱动做为通信节点接入CAN总线，遥控系统由遥控器和接收机组成。整个平台框架结构原理图如图2所示。 平台使用STM32F407芯片作为控制系统的主控。该芯片采用了先进的Cortex_M4内核，拥有强大的浮点计算以及处理DSP指令的能力；并且拥有高达1 M字节的片上闪存和196 K字节的内嵌SRAM；同时可以以168 Mhz高速运行时可达到210DMIPS的处理能力，以及丰富的外设都为系统的可靠性提供了更好的保障。 2.2. 移动平台运动分析 如图3所示，左边的图是以整车作为一个坐标系，右边的图是以轮1作为一个坐标系。4个电机分别驱动4个麦克纳姆轮，实现独立旋转。摩擦力的方向由辊子的安装角度以及转动的方向决定。假设4个麦轮的转动速度为w 1 ，w 2 ，w 3 ，w 4 ；整车的速度为v x ，v y ，v 0 ；辊子的速度v g 1 ，v g 2 ，v g 3 ，v g 4 。以轮1为例，O为底盘的中心，O 1 为轮1的中心。XOY为与车体运动中心固联的直角坐标系，X 1 O 1 Y 1 为与轮毂中心固联的直角坐标系。 在XOY坐标系下，轮1中心点O 1 的移动速度为： v O 1 x = v x − w 0 L 1 (1) v O 1 y = v y − w 0 L 2 (2) 在X 1 O 1 Y 1 坐标系下，轮1中心O 1 点的移动速度为： v O 1 x = − v g 1 cos α + w 1 R (3) v O 1 y = v g 1 sin α (4) 其中 v O 1 x 为轮1沿x方向移动速度，其中 v O 1 y 为轮1沿y方向移动速度， v g 1 为棍子1的转速。综合式(1)，式(2)，式(3)，式(4)可得： { v x − w 0 L 1 = − v g 1 cos α + w 1 R v y − w 0 L 2 = − v g 1 sin α (5) 图2. 框架结构原理图 图3. 车体坐标系以及轮1坐标系 将式(5)联立求得轮1的转速为： w 1 = 1 R [ 1 1 tan α − ( L 1 + L 2 tan α ) ] [ v x v y w 0 ] (6) 又因为棍子的安装角度为45度，化简得： w 1 = 1 R [ 1 1 − ( L 1 + L 2 ) ] [ v x v y w 0 ] (7) 同理分析其余3个轮子，可得： [ w 1 w 2 w 3 w 4 ] = 1 R [ 1 1 − ( L 1 + L 2 ) 1 − 1 ( L 1 + L 2 ) 1 − 1 − ( L 1 + L 2 ) 1 1 ( L 1 + L 2 ) ] [ v x v y w 0 ] (8) 由式(8)知，分配给四个轮子的转速和旋转方向不同，平台就可以实现全方位移动 [ 3 ] [ 4 ] 。
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user: 3. 全向移动平台的控制系统 为了整个系统的稳定性和实时性，通过搭建CAN总线网络，将主控和各个电机作为总线上的各个节点，进行数据的交换；对于远程遥控数据的传输采用DMA数据传输。 3.1. 软件设计思想与整体构架 本文研究的全方位移动平台采用半自动运行的方式。系统上电后，人通过肉眼视觉上的反馈，通过遥控器控制移动平台的运动状态。软件设计流程图如图4所示。 首先对系统的中断优先级以及系统变量进行初始化，遥控器通过DMA进行数据传输，主控对接收到完整的一帧数据进行解析。之后开启CAN通信中断，接收到电机反馈报文后触发中断服务函数CAN1_RX0_IRQHandler (void)，再利用PID控制算法计算出要赋予电机的电流值，再通过函数CAN_Send_Msg()将数据帧发送给相对应的电机，再关闭中断，完成一次循环。 3.2. CAN总线实现 CAN总线的全称是Control Area Network，属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。最早是由德国BOSCH公司设计用来解决汽车通信问题。解决了简单的点对点式通信使得电控系统电气连接线长度和接头数增加的问题，同时还提升了电控系统的稳定性和可维护性 [ 5 ] 。 主控STM32F407和电机电调都是CAN总线上的节点，之间通过数据帧进行通讯，通讯波特率设置为1 Mbps。为了对电机转速进行控制，我们将控制输出量填充到CAN数据帧相应的位，然后作为转矩命令发送给驱动板使其工作；同时驱动板以1 Khz的频率通过CAN总线反馈电机的运行状态。驱动板接收和反馈的数据帧格式如图5和图6所示。 从图5和图6看出驱动板反馈带有不同标识符的数据帧，主控接收到数据帧时产生中断。在中断服务函数中，利用反馈的机械角度，根据PID控制算法，将计算出的电流值填充到数据帧中，再通过CAN总线发送数据帧到电机驱动上，使之达到转速要求。硬件接线如图7所示。 图4. 软件流程图 图5. 驱动板接收报文格式图 图6. 驱动板反馈报文格式图 图7. CAN网络硬件连接图 3.3. 遥控数据的DMA传输 遥控器的主要作用是控制全向移动平台的运动姿态，包含运动方向、速度以及运动轨迹的规划等。DR16接收机把遥控器发送的数据传输到STM32F407主控通过DMA传输。 DMA传输：全称是Direct Memory Access，直接通过存储器进行数据访问。该方法最大特点是无需CPU干预，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，在硬件上搭建了一条RAM与I/O传输数据的快捷通道，很大程度减轻CPU的工作负载。CPU仅参与DMA初始化工作，而在整个数据传输过程中完全由DMA自身实现 [ 6 ] 。STM32芯片DMA资源丰富，我们选择DMA1的数据流5，4号通道。外设基地址为串口寄存器“USART2- > DR”，内存地址为自定义的数组Buffer[ ]。首先串口通过DMA控制器向主控发出DMA数据请求，主控响应DMA请求，把总线控制权交给DMA控制器，之后执行DMA数据传输，操作结束后DMA控制器把总线控制权交还给主控。数据从外设传输到内存中，每当遥控接收机向主控发送了一帧数据后，系统便触发中断，对遥控数据进行解析。 3.4. PID控制算法 PID控制器即P (比例)，I (积分)，D (微分)控制。它是对给定值 r ( t ) 与实际输出值 y ( t ) 的偏差 e r r ( t ) 进行比例、积分、微分运算。它的数学表达式： U ( t ) = K p ⋅ ( e r r ( t ) + 1 T I ⋅ ∫ 0 t e r r ( τ ) d τ + T D ⋅ d e r r ( t ) d t ) (9) 其离散形式为： U ( k ) = K p ⋅ e r r ( k ) + K p ⋅ T T I ⋅ ∑ 1 k e r r ( j ) + K p ⋅ T d ⋅ ( e r r ( k ) − e r r ( k − 1 ) T ) 式中Kp为比例系数；T i 为积分时间常数；T d 为微分时间常数； K i = K p ∗ T / T i ， K d = K p ∗ T d ；T是采样周期， e r r ( k ) 和 e r r ( k − 1 ) 分别是第k和第( k − 1 )时刻的偏差信号 [ 7 ] 。位置式PID需要记录前面偏差的累计，还需计算最近两次偏差的差值。比例项，微分项，积分项采用试凑法确定具体数值。
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user: 4. 移动平台测试 根据上述计算，设计制作实验平台，在平台搭建的过程中，考虑到平台重量，对材料的选择进行了多次测试。最终选择铝合金和标准型材作为平台的主体材料，对于一些应力较小但是形状复杂的零部件采用3D打印。同时为了能够让电机转速快速达到设定转速，对PID控制算法的参数进行测试，当Kp = 2.0，Ki = 0.0，Kd = 0.35时能够满足要求。为了能够更好的达到远程操控的目的，选择了DT7 & DR16遥控接收系统，经测试在40 m距离内操控平台，在复杂路况下对平台进行实地测试，操作过程流畅，平台的稳定性以及实时性均达到目标要求。实验平台如图8所示。
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user: 5. 结束语 本文提出了一种基于CAN总线网络的全向移动平台的硬件和软件方案，通过远程遥控，在复杂环境下实现全方位的移动。主控采用STM32F407芯片，利用DMA进行数据的传输，保证了整个系统的稳定性和实时性。主控对遥控器发送的命令进行数据解析后，分配给四个电机不同的转速，从而控制平台的移动方向和速度。采用位置式PID控制算法，精确控制电机转速。实际应用中，对平台进行适当改造，便可以应用于仓储物流，探险救援，科研教学等领域。 图8. 全向移动测试平台
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user: 摘 要 国家电网公司从2010年开始建设电力云资源池，存储域作为资源池的必须部分，设计和实现存储域是资源池建设重要部分。首先明确存储域中各种主机和业务对存储的需求、存储域的设计目标和设计原则，提出了两级三类的存储域总体架构，并详细阐述了每类每级能满足的存储需求和业务需求，存储域中监控模块和管理模块的结构和功能也作了详尽说明。该存储域的架构设计不仅可以满足电力云资源池的各种存储需求，符合存储域的设计目标和设计原则，还可以给其他企业的存储域设计和实现提供可借鉴的蓝图。 关键词 :云计算，资源池，存储池，存储池总架构 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 资源池作为云计算技术在企业落地的新型应用方式，在金融业、运营商、高端制造业等行业的私有云中获得了应用 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ，电力企业作为国家的支柱性企业，自2010年开始筹建自己的电力云，资源池作为电力云建设的第一步，经过几年的建设-修正-再修正，目前已经形成了相对完备的设计和实施方案。 电力云资源池 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 按照提出的六层模型进行筹建，六层模型中从外到内是包含与被包含的关系，如图1所示。根据电力云中资源池六层物理模型的组成情况，给出在一个数据中心资源池基础架构设计的全景图，如图2所示，由此可以看出一个资源池包含哪些要素以及哪些要素是如何组装在一起的。 从图2可以看出，数据存储和数据备份是资源池规划建设的必须部分，资源池中的存储域不仅提供数据存储和数据备份，它同时也是支持资源池迁移等功能的基础。同时，和服务器端的虚拟化技术相比，存储虚拟化技术较为薄弱，而且不同厂商的存储器差异较大，异构现象突出，资源池对存储的需求也是多种多样的，如何规划和实现满足要求的存储域也是一项重大课题。 本文结合电力云的情况，在分析了不同主机、不同的业务对各类存储的需求情况，提出了资源池存储域的设计目标和设计原则的基础上，还提出了二级三类的存储池架构，并对该架构种每类、每层存储池进行了详细的设计说明。本文提出的存储池架构不仅给电力企业云计算的研究和实施提供了实际的技术方案，也为其他企业的存储池建设提供了可借鉴的方案，甚至是云计算技术的发展和云计算在企业的顺利实施铺平了道路。
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user: 2. 资源池存储域的需求分析、设计目标及原则 2.1. 资源池存储域的需求分析 资源池存储域要将原来独立的只能独立纵向扩展的物理存储设备虚拟化统一管理，实现存储资源的逻辑虚拟化并集中使用和管理；虚拟化资源池常见的实现方式有通过虚拟化管理整合现有的物理存储 图1. 资源池六层模型 图2. 某数据中心资源池总架构 资源的存储池或者是基于分布式数据存储概念的分布式存储池。当然，存储池的建设要以满足电力企业业务需求为前提条件。 从图2可以看出，电力云资源池包括有X86虚拟机池、X86物理机池、小型机池，不同的资源池内的主机对存储的需求会有所不同；对电力企业而言，业务类型也林林总总，不同的主机承载不同的业务时，对存储和IO的要求也不尽相同，首先对资源池存储域的需求进行分析，如表1所示。 从存储的虚拟化需求来看，目前各网省公司已经采用了基于HP/HDS高端存储的存储虚拟化技术，技术原理是通过高端存储的前端端口模拟为服务器光纤端口，识别并接管外部存储数据卷后转换为虚拟化平台存储的内部数据卷格式，然后重新映射到现有服务器设备，实现外部存储的虚拟化接管过程。存储被虚拟化平台接管后，服务器端只识别到统一的虚拟化平台数据卷格式，并且服务器对于被虚拟化存储数据卷的访问通过虚拟化平台存储的数据缓存实现，虚拟化平台存储缓存会为IO访问提供读、写缓存功能，从而提高了数据访问性能。 Table 1 The demand analysis of the storage-poo 存储需求 数据访问特点 对应解决方式 虚拟化运行 启动与关闭时宿主OS进行内存与本地硬盘数据交互频繁，对本地磁盘容量要求低。 本地磁盘 虚拟机系统 1) 启动或关闭IOPS及流量较高； 2) 安装配置软件时IOPS及流量较高； 3) 可靠性要求较高； 冗余的、 共享存储 业务应用数据 1) 一般类型启动或关闭时IOPS及流量较高； 2) 提供文件形式服务取决于业务锋线； 3) 小型数据库I/O较小，库容量较低，使用文件形式存储数据文件较多； 4) 大型数据库I/O频繁，容量较大； 高性能、 高可靠性的 专用存储 数据备份 定期执行全备，日常对归档数据备份，保证RTO与RPO的最高性； 数据库全备容量较大，归档相对较小。最大程度上缩短备份时间窗； 速度要求一般； 具备备份 管理能力的存储 表1. 资源池存储域的需求分析 在前期的国网容灾项目规划当中，存储虚拟化功能主要用于集中接管各网省非HP/HDS的高、中端存储资源，虚拟化管理其他存储资源后配合HP/HDS高端存储的远程异步复制技术以实现各网省到北京、上海两个数据中心的远程数据容灾构架。外部存储数据卷的虚拟化方式，根据规划采用了透传模式即不改变外部存储数据卷的格式内容，确保了数据安全并方便回退，且实施过程相对简单。 现有各网省的存储虚拟化方式主要目标是为了实现各个独立的物理存储资源的虚拟化集中，然后实现由网省到容灾中心的数据级容灾，目前，构架规划存在如下问题： 1) 没有实现存储资源集中共享，各应用项目存储资源仍独立使用，也就无法最大存储资源使用效率； 2) 目前的数据应用方式仍然采用透传模式，无法条带化方式使用，也就无法共享多台存储的访问性能和进一步优化数据存储效率； 3) 应用存储资源部署和使用方式相对粗放，没有进行精细的性能、可用性等的梳理，分配对应级别的存储资源； 4) 由于目前网省端到数据中心部署了异步数据容灾，因此数据卷的格式调整和变更需要容灾复制的变更操作。 2.2. 资源池存储域的设计目标和原则 通过上述的需求分析，电力云资源池存储域的设计目标主要有以下几个方面： 1) 提升当前国网生产运行环境当中存储空间的整体使用效率 [ 10 ] [ 11 ] ，实现提升整体的存储空间及性能利用率，减少存储资源浪费并降低存储设备投资成本； 2) 物理存储资源虚拟化后，使管理面向相对单一的操作界面，降低了存储管理难度和人员管理技能要求，减少了存储维护难度；便于存储空间资源的灵活分配，且底层存储资源的扩展及调整均不会对生产应用业务运行产生影响； 3) 存储池化管理后，可以按照应用业务需求的不同定义对应的服务级别，实现对应不同应用级别的存储池 [ 12 ] ，使用不同层级的存储池首先确保了应用能够得到所需服务级别的资源，又可以避免存储资源的不当分配及浪费，从而优化存储资源的部署；存储池内部可以进一步采用如精简供应、数据压缩、数据除重以及分级存储等技术进一步提升存储效率和访问性能； 4) 存储池化后，应用数据也随之集中，便于以应用业务群或其他方式为单位实现如本地高可用镜像、逻辑保护以及同城或异地灾备等功能，提供业务应用的业务连续性保护。 电力云资源池存储池域设计要基于以下两个基本原则： 1) 通过虚拟化管理平台设备整合现有的物理存储资源构架的存储池 在采用虚拟化平台方式进行现有的物理存储资源整合时，主要考虑以下几点： a) 虚拟化平台整合过程应不影响数据及业务运行安全性，因此应用现有物理存储资源的虚拟化接管及优化方式都应考虑相应的数据备份及回退方案； b) 接管后的存储访问性能应保持不变或有所提升，因此虚拟化平台设备自身的软、硬件资源配置应满足性能要求，如考虑对应处理能力的虚拟化平台的虚拟化处理器、数据缓存、数据访问端口等； c) 存储池化并不是简单的物理存储资源大集中，物理存储资源本身应按照处理能力、可靠性、资源配置情况进行等级划分，同时对应于不同等级的应用需求划分合理数量、容量及处理能力的存储资源池；就国网现状来看，建议至少将高端存储及中端存储划分到不同的存储池当中，还可以考虑以应用群或可用性为边界进行进一步划分； d) 存储池化的优点是便于集中管理和监控 [ 13 ] ，应为存储监控平台提供统一的管理接口，提供存储池配置、性能监控及告警等功能。 2) 基于分布式数据存储概念设计的分布式存储构建的存储池 a) 分布式存储构架部署时，应重点考虑部署应用的存储功能需求 [ 14 ] [ 15 ] ，如存储容量及扩展性、可靠性、业务连续性等要求；对于从原有传统存储构架迁移至分布式存储构架时，应考虑相应的数据备份及回退方案； b) 分布式存储池应按照处理能力、可靠性、资源配置情况进行等级划分，对应于不同等级的应用需求划分合理容量、处理能力的存储资源池，可以考虑以应用群或可用性为边界进行划分；分布式存储池可以利用SSD或高速磁盘资源满足对于访问性能要求较高的业务应用； c) 存储池化的优点是便于集中管理、和监控，应为存储监控平台提供统一的管理接口，提供存储池配置、性能监控及告警等功能。
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user: 3. 资源池存储域的总体架构 根据对电力云资源池存储域的需求分析、设计目标和原则，并且在各省市利旧设备较多，存储环境已基本定型的情况下，提出了二级三类存储池架构。 从存储池存储数据来看，业务数据可靠性要求高、规模较大、并发数高、数据类型复杂，需要高性能、高可靠性的存储资源，这也是各类物理机池或小型机虚拟池对存储的需求。非业务数据的存储需要中性能和低性能的存储资源即可满足，而中性能和低性能的存储资源也可满足X86虚拟化池虚拟化映像对存储资源的需求。所以对电力云资源池的存储域提出了二级存储结构。 一级存储包括用于支撑业务应用系统所需要的存储资源，主要为满足各类物理机池或小型机虚拟池对存储的需求，由于这些主机规模较大、并发数高、数据类型复杂，因此选用高端集中式存储。 二级存储包括用于支撑服务器虚拟化镜像文件所需要的存储资源，主要为满足X86虚拟化池虚拟映像对存储资源的需求，一般采用中高端存储设备来保证存储的性能和可靠性。 同时，根据存储是否虚拟化及存储数据的不同，存储池存储虚拟化池和分布式存储池两类资源池，存储虚拟化池根据存储资源的性能、可靠性，分为高端存储资源池和中端存储资源池，业务应用按照服务等级分类分别规划到不同的存储资源池当中，高端存储资源池主要用于高性能、高可靠需求的业务应用，中端存储资源池主要用于高性能、高可靠和中等性能、高可靠需求的应用；分布式存储池按照IO处理能力划分为高IO处理能力和普通IO处理能力，主要区别在于高IO处理能力的分布式存储集群采用具备更高的IO处理能力、闪存盘及高转速磁盘资源，主要用于高性能、中等可靠性和中等性能、中等可靠性需求的应用；普通IO处理能力的分布式存储集群则用于一般性能、中等可靠性的应用，如图3所示。综合可得电力云资源池的存储域的两级三类的存储池架构，即集中部署的一级存储，包含在最小交付单元中的二级存储和分布式存储，总体架构如图4所示。另外，可按照应用数据的负载特点、交易量、可靠性和业务连续性需求等对存储资源池进行规划，如表2所示。 图4中存储池监控管理模块 [ 16 ] 提供对存储虚拟化和分布式存储系统的综合监控和操作管理，分别由存储虚拟化设备提供SMI-S接口和分布式存储系统提供API接口进行存储设备的监控和管理功能，包含容量管理、性能管理、配置管理、故障管理、拓扑管理等功能。 存储监控管理的典型部署架构如图5所示。存储监控管理系统需要把存储阵列和光纤交换机的控制口接入网络，出于安全考虑，可建立专有的存储管理子网，存储监控管理所需的服务器放入存储管理域。其中两台作为数据库服务器，两台作为存储设备的接口机，存储监控管理系统通过核心交换机连接到业务网络。 图3. 资源池存储域总体框架 图4. 资源池存储池的存储结构 图5. 存储监控管理的典型部署架构 Table 2 Capacity plan of storage-poo 一级存储高性能 一级存储低性能 二级存储高性能 二级存储低性能 应用类型 大型应用 普通应用 虚拟机镜像 虚拟机备份 业务交易量 高 中 中 低 存储容量 中 中 高 高 数据存储类型 结构化 结构化为主 结构化为主 文件为主 日常业务负载 高 中 高、中 低 实时性要求 高 中 中 低 可靠性要求 高 高 中 低 数据安全级别 高 高 中 低 池化适用度 中 高 高 高 存储池建议 高端企业级存储 中端存储为主 高IO性能资源 普通IO性能资源 DR建议 一级部署 二级部署 二级部署 无 表2. 存储资源性能规划 存储池的管理模块主要负责存储虚拟化和分布式存储池的设备监控、配置管理、容量管理、性能管理、故障管理和拓扑管理等基础功能，对于分布式存储还应当具备集群管理、可用性管理等功能。 存储池管理总体架构如图6所示，存储池有存储虚拟化池和分布式存储组成，向上提供一级和二级存储，分别包含高性能和中性能，一共四种组合。 在存储的虚拟化中，由虚拟化设备(比如国网现有环境中的HP/HDS高端虚拟化存储)向下统一管理后端的中高端存储，向上提供存储虚拟化池，存储管理模块通过存储管理协议(SMI-S)对虚拟化存储池进行管理。 在分布式存储池中，由分布式存储系统向下管理X86存储服务器集群，部分存储设备挂在X86集群中提供存储空间；向上提供分布式存储池；分布式存储系统提供标准的存储管理协议(比如CDMI或者WebService)等访问接口，有存储管理模块进行管理。 存储管理模块整合存储虚拟化和分布式的存储接口，向云资源管理平台提供统一的存储池管理接口，该接口基于WebService协议。
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user: 4. 存储池应用举例 国网公司下属很多电力公司都建设了资源池和存储池，本文以上海电力公司存储池应用情况作简要说明。 上海电力公司存储虚拟化系统纳管1台联想VNX5100、1台宏杉MS3300、1台华为S5600的空闲资源后，形成统一的存储资源，并将业务系统数据迁移到存储虚拟化平台，原有主机仍旧通过FC网络访问整合后的存储资源。实施完成后具体情况如表3。 图6. 存储池管理模块架构 Table 3 The running condition after Virtualization implementation of Shanghai electric power compan 网省公司 纳管存储 纳管存储池容量 性能 纳管业务系统 备注 上海市电力公司 1台联想VNX5100 1台宏杉MS3300 1台华为S5600 本地存储池：27 TB 外部存储池：300 GB 随机写：21852 IOPS 随机读：99131 IOPS 营销档案管理、 营销GIS、 分布式电源系统 配置了 存储间 数据副本 冗余分布 表3. 上海电力公司存储虚拟化实施完成后运行情况 上海电力公司存储虚拟化系统实现了现有联想VNX5100、宏杉MS3300、华为S5600等FC SAN存储的资源纳管，形成统一存储池资源，业务系统迁移到存储虚拟化系统后运行良好。系统提供了RESTful、RBD、FS等接口，实现了对象存储、FC SAN、IP SAN、NAS等存储服务的统一集成，满足业务系统对存储资源在线扩容、数据多副本保护、无缝迁移、性能加速、高可靠运行等方面的需求。 上海电力公司存储虚拟化系统建设完成后，存储资源利用率提升2.3倍、存储性能提升2.7倍、运维工作量降低2/3，存储资源池总体投入成本降低约20%，实现资源集约共享，取得较明显的经济效益和示范成果。 上海电力公司存储虚拟化系统构建了基础设施云平台的统一存储池，有效提升存储资源的整体利用率和可用性，提升上海电力公司云基础设施、数据、服务、应用等IT资源的一体化管理水平和管理效率，降低整体运维成本。上海电力公司存储虚拟化系统高效支撑国家电网公司调度控制类云、企业管理云与公共服务云建设，进一步提升信息储存、传输、集成、共享等服务水平，促进业务集成融合，提升用户体验；为公司的集约化发展、精益化管理、标准化建设提供强大动力，在持续提升公司信息化的管理能力和管理水平的同时，有力促进公司信息化管控水平再上新台阶。
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user: 5. 结论及展望 国家电网公司从2010年开始建设自有的资源池，在接下来的几年中对其不断地改进和提高，存储域是在2013年资源池建设的版本上经过提炼总结提出的全新总体建设思路，既是对前期工作的继承，也是重大突破，不仅对电力企业的电力云建设，还是对云计算技术的整体提高都提供了巨大的实践意义。 电力企业作为国家的支柱性产业，云计算机技术在电力企业的应用必定会给企业的发展及其在国际地位的确立带来极大的推动作用。就资源池建设本身而言，存储池管理系统的研究、如何进行应用入池等都是有待进一步研究和实践的领域，也是本文进一步研究的方向。
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user: 摘 要 甘蔗是一种喜钾作物，钾利于提高甘蔗产量与增强抗逆性。国内外已开展许多与甘蔗钾营养相关的研究。本文综述了甘蔗钾营养的相关研究，它们主要集中在：对甘蔗光合作用等生理活动的影响，对甘蔗生长和产量形成的影响，甘蔗对钾的吸收积累与分配特性，甘蔗对钾吸收利用的基因型差异，蔗田土壤钾素形态转化与释放，蔗田土壤钾素肥力分级，甘蔗钾肥施用方式和用量，其他元素对甘蔗钾吸收利用的影响，钾提高甘蔗耐盐性及钠-钾替代，提高甘蔗其他抗性等方面。希望通过对这些研究的总结分析，以指导我国在该领域的研究，推动我国甘蔗生产的健康发展。 关键词 :甘蔗，钾，研究进展 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 钾既是植物的一种必需营养元素，也被称为“品质元素”。甘蔗是一种喜钾作物，它的整个生育期对主要营养元素的吸收积累总量从大到小依次为：钾 > 氮 > 磷 [ 1 ] [ 2 ] 。钾对甘蔗而言是一种非常重要的营养元素，一方面能增加甘蔗产量，另一方面能增强病害抵抗能力和抗倒伏等抗逆性能。钾是植株代谢中很多酶的一种催化剂，钾对于甘蔗叶片合成糖分以及转运到储存库—茎中具有重要的作用，同时在控制水合物和渗透压方面扮演了重要角色。从1929年，Hartt [ 3 ] 研究缺钾对甘蔗生长的影响至今，国内外已开展许多与甘蔗钾素营养相关的各方面研究，但未见有甘蔗钾素营养研究综述相关报道。本文综述了甘蔗钾素营养方面的相关研究，主要集中在钾对甘蔗生理生长的影响、甘蔗对钾素吸收特性、蔗田土壤钾素分级、甘蔗钾肥施用等方面，以期为我国在该领域的研究同行提供参考。
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user: 2. 钾对甘蔗生理及生长的影响 2.1. 钾对甘蔗光合作用等生理活动的影响 钾作为植物的必需元素参与了包括光合作用在内各种生理代谢活动，当供钾不足会对甘蔗光合作用等各种生理代谢活动产生不利影响，从而使生长受到抑制。研究表明，在水培条件下进行缺钾培养三周后，甘蔗苗开始出现缺钾症状 [ 4 ] ，主要表现为生长受到抑制，叶尖枯死，叶片出现斑点。缺钾会导致甘蔗吸收更多的磷、铁、钙、镁和硅，特别是在生育期的前几个月。缺钾时甘蔗植株含氮量下降而含磷量提高 [ 5 ] ，甘蔗叶片的光合作用下降，光合产物的转移也会下降，蔗糖运输会受到抑制，而呼吸作用加强 [ 6 ] 。进一步研究结果表明，在缺钾情况下，即使植株没有表现缺素症状，叶片 14 C向基部的迁移也减少了 [ 7 ] 。李奇伟等人采用营养液培养的方法研究了低钾胁迫对甘蔗不同品系生长和光合特性的影响。结果表明，低钾胁迫显著抑制了甘蔗的正常生长，植株干重显著下降，仅为正常钾供钾条件下的51.93%~74.10% (P < 0.05)，甘蔗净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均低于正常钾处理，但胞间CO 2 浓度升高，植株生物量与净光合速率之间存在极显著正相关关系，低钾胁迫降低了甘蔗的净光合速率，进而影响了甘蔗的正常生长 [ 8 ] 。另外，硝酸还原酶对氮素非常敏感，能较好地反映蔗株体内的氮素代谢，而钾对该酶亦有促进作用 [ 9 ] 。 2.2. 钾对甘蔗生长和产量形成的影响 钾能促进甘蔗地上部和根系生长，提高生物量和甘蔗产量。苗期研究表明，与正常供钾相比，缺钾会抑制甘蔗生长，使植株矮小，叶色加深，生物量显著下降 [ 10 ] 。通过组培方式的研究表明，随着培养基中钾水平的升高，甘蔗组培苗的干重、株高和根冠比均呈显著增加趋势，甘蔗根系形态参数包括总根长、根平均直径、根表面积与根体积均随着培养基钾水平的升高而显著增大 [ 11 ] 。施钾促进甘蔗根部、茎叶部生长，降低根冠比，提高光合速率，有利于生物量的积累 [ 12 ] 。另外，钾能改善甘蔗宿根发芽，干物质分配及营养吸收。钾肥对甘蔗增产潜力有很大帮助，施钾增加干物质积累和有效茎数，后期还能增加株高和宿根性，提升宿根甘蔗产量 [ 13 ] 。一般情况下，在一定范围内甘蔗产量随施钾量的增加而增加，但过多施用钾肥对甘蔗品质会产生负面影响，导致糖分降低 [ 14 ] 。
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user: 3. 甘蔗对钾的吸收特点与基因型差异 3.1. 甘蔗对钾的吸收积累与分配 甘蔗对钾的吸收积累与分配在不同生育阶段、不同器官部位及不同环境条件下均有不同程度的差异。首先，随着甘蔗生育期的进展和生物量的增加，钾在甘蔗植株体内的稀释效应明显，植株含钾量(浓度)以生长前期较高，后期较低。研究表明甘蔗吸收钾不受光照的影响，不论白天黑夜甘蔗都能吸收钾 [ 7 ] 。增施钾肥后甘蔗吸钾量明显增加，新植蔗、宿根蔗对钾肥的利用率分别为34.3%~40.6%， 29.4%~31.7% [ 15 ] 。在广西的红壤土、气候、主栽品种及当地施肥水平的条件下，生产每吨原料蔗吸收的钾素量在2.06 ± 1.39 kg范围内变化，不同施肥水平、土壤肥力及栽培制度条件对结果均有影响 [ 16 ] 。不同生育期甘蔗植株钾浓度在分蘖期达到最高，之后开始下降；植株的钾积累总量随着生育期的推进而增加，伸长后期不同品种甘蔗植株钾积累量在茎中分配的比例在75.40%~90.90%之间，为最主要的积累部位，叶片中钾积累量所占的比例在3.68%~12.60%之间，叶鞘的比例与叶片接近 [ 2 ] 。低钾胁迫下，甘蔗会通过提高最大吸收速率来增加根系对钾离子的亲和力，同时随着钾的供应增加，根系干物质积累比例得到提高 [ 17 ] 。 3.2. 甘蔗钾吸收利用的基因型差异 甘蔗对钾的吸收利用存在基因型差异，不同基因型或甘蔗品种对钾的吸收利用存在显著差异。研究表明，在不同钾水平的砂培条件下，不同品种甘蔗的生物量、根系形态、光合速率都存在显著差异 [ 12 ] 。同样，在组培条件下，当培养基处于0~0.2 mmol/L的低钾胁迫下，不同基因型甘蔗组培苗的生物量、钾含量和钾积累量均存在显著差异 [ 11 ] 。另外，采用水培方法研究结果表明不同基因型甘蔗根系钾离子的吸收动力学参数存在差异，最低养分浓度临界值(C min )与对钾离子的亲和力(K m )在不同基因型中存在差异 [ 18 ] 。国外学者通过大田试验对12个中晚熟甘蔗品系进行营养效率评估 [ 19 ] ，结果表明甘蔗地上部钾的总吸收量从108.55 kg/ha到305.98 kg/ha不等，高与低之间相差近3倍，平均210.25 kg/ha。平均生产1吨甘蔗需要吸收钾2.09 kg，最少的需要1.44 kg，最多的为2.91 kg，两者相差一倍多。由于不同基因型甘蔗对钾养分吸收积累存在差异，因此对生产上的建议是施肥需要根据品种特性因种而异 [ 2 ] 。
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user: 4. 蔗田土壤钾素形态转化与肥力分级 4.1. 蔗田土壤钾素形态转化与释放 钾在蔗田土壤中存在一定程度的淋溶流失以及不同形态的转化。毛里求斯的科研人员通过连续三年两地的试验研究了甘蔗土壤钾淋溶的情况。结果发现只有极少的钾通过淋溶而流失，分期施用钾肥会导致多雨水地区的钾过剩，同时还发现钾肥使用会显著增加钙和镁的淋溶作用 [ 20 ] 。斐济甘蔗科技人员调查了甘蔗种植土壤和至少三十年没有耕作的土壤的钾状态，结果表明土壤的含钾量与土壤风化程度有关，高度风化的土壤含钾量较低，风化较低还有粘土矿的土壤全钾和非交换性钾含量都比较高，交换性钾的含量在大部分的土壤中都较低，土壤钾含量的差异主要是由于不同的钾肥使用量，以及作物的吸收和淋溶作用导致钾的流失，而有些土壤由于有很高的表面负电荷的存在使得土壤保持钾的能力较高 [ 21 ] 。Kwong等人 [ 22 ] 的研究结果表明，施用钾肥之前，土壤水溶性钾、交换性钾和非交换性钾都很低，实际值与土壤的类型和所在气候区域都相关，土壤在施用了350 kg/hm 2 的氯化钾之后，土壤中各形态的钾含量指标都上升了，增加的具体趋势为：非交换性钾 > 交换性钾 > 水溶性钾。不同施肥条件对甘蔗吸收利用钾素以及土壤中钾素的移动和平衡均有影响，施钾处理较不施钾处理耕作层土壤钾离子淋溶量明显增加 [ 15 ] 。一般来说，施用钾肥的一半左右增加了土壤中非交换性钾的含量，增加幅度决定于土壤中阳离子交换能力和粘土含量。尽管土壤中钾在各种形态之间相互转换，但是总钾的量还是上升的，说明施用于甘蔗土壤的钾肥具有长期的有效性。土壤中的非交换性钾的释放速率开始较快，但是施用两周后的速率下降到一个稳定的范围，虽然有很多数学方程来描述土壤中钾的释放动力学，但是没有一个能很好的预测土壤非交换性钾的释放。因此，要更精确的提供甘蔗钾肥推荐使用量，还需要把钾的释放速率这个因素考虑在内，还应注重氮、磷、钾合理配施，提高肥料利用率 [ 15 ] 。 4.2. 蔗田土壤钾素肥力分级 为了给甘蔗钾肥施用提供参考依据，生产上通常会根据土壤的肥力，即土壤钾素含量水平将土壤进行分级。黄智刚等 [ 23 ] 应用地统计学方法分析了农场尺度的红壤蔗区土壤表层的土壤速效钾、缓效钾的空间分布结构。结果表明，研究区域内的土壤速效钾和缓效钾含量都存在极强的空间相关性，在整个区域的空间分布具有相似性，研究结果可为甘蔗的钾肥精准管理提供依据。甘蔗对土壤钾的响应主要决定于土壤中有效钾的含量，有效钾含量低则甘蔗的响应比较明显，评估甘蔗对钾的响应也要考虑到甘蔗作为半多年生植物的这个因素(注：甘蔗砍收之后的蔗头还能长出新的苗继续生长称为宿根蔗，且能循环持续多年)，在这样一个背景下，甘蔗能够持续挖掘土壤中的钾资源。另外平衡各种营养特别是氮和钾对于提高产量来说是不能忽视的，一般来说，甘蔗对于钾肥的响应是钾肥能提高甘蔗的产量而对糖分没有直接影响，钾肥的施用量应该是保持充分供给来使甘蔗的产量最大化和帮助调节成熟度从而使糖分的积累最大化。有人将蔗田土壤根据砂土、壤土和粘土质地对我国甘蔗第一大产区——广西甘蔗种植区土壤钾素肥力进行分级。将甘蔗种植区土壤速效钾的临界值分别为：砂土46.2 mg/kg，壤土51.4 mg/kg，粘土60 mg/kg。砂土、壤土和粘土土壤速效钾肥分级指标分别为：低级水平<46 mg/kg、<52 mg/kg和<60 mg/kg，中级水平46~90 mg/kg、52~110 mg/kg和60~120 mg/kg，高级水平>90 mg/kg、>110 mg/kg和>120 mg/kg [ 24 ] 。
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user: 5. 甘蔗钾肥合理施用 5.1. 甘蔗钾肥施用方式 关于钾肥的施用方法、时期与用量国内外做了大量相关研究，由于土壤、气候和甘蔗品种等各种因素影响，不同试验结果也存在一定差异。Mathew进行了三年的宿根甘蔗试验，来确定钾肥的施用时机和方法。试验结果显示，土壤施钾肥按当地推荐用量的75%为基肥，25%为叶面肥可以显著增加甘蔗的产量和甘蔗有效茎数，而蔗汁质量不受影响，研究表明在甘蔗宿根苗长出90天后，不管是对土壤还是对甘蔗叶片施用钾肥对甘蔗产量和质量都没有显著影响，而钾肥100%作为叶面喷施不能提高甘蔗的产量和质量 [ 25 ] 。Kwong认为从调整施肥时机来改善甘蔗钾营养和产量没有很大的发展空间，而改变施肥方式则可能更可取 [ 26 ] 。在施肥方式上应用滴灌施肥技术，可以节省钾肥的施用量。研究表明通过滴灌系统施用钾肥，用量为常规推荐施用量的一半即可获得较常规施肥高三成以上的产量，既有经济效益，又有环境效益 [ 27 ] 。 5.2. 甘蔗钾肥施用量 钾是甘蔗吸收量最大的元素，在一定范围内，甘蔗产量随着钾肥用量增加而增加，但过高则会造成糖分下降，产量降低，因此钾肥在甘蔗生产上是必需的，而具体用量则根据具体情况有所区别。研究表明，第1年新植蔗增施钾肥后，甘蔗吸钾量为466.0~723.0 kg/ha，甘蔗对钾肥的利用率为34.3%~40.6%，第2年宿根蔗增施钾肥后，甘蔗吸钾量为331.2~594.1 kg/ha，甘蔗对钾肥的利用率为29.4%~31.7% [ 15 ] 。南非过去三十多年里进行了大量的田间或者温室试验研究甘蔗的钾肥需求，众多数据也表明钾对甘蔗生产的重要性。Wood通过土壤与叶片分析、作物对钾肥的响应，以及肥料对甘蔗质量的影响之间的相互关系，基于土壤和叶片分析甘蔗需求量来推荐甘蔗的施肥量，并且根据最新的研究报道来不断的进行修订 [ 28 ] 。研究结果表明不同的土壤质地和气候因子能显著的影响甘蔗利用钾素的效率，从而影响了甘蔗大田钾肥推荐用量的可信度 [ 29 ] 。各国种植甘蔗的土壤和气候都不一样，所以大田施肥量也有所差异，报道中每公顷施用钾肥量为50~600 kg之间 [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 48 ] 。 5.3. 其他元素对甘蔗钾吸收利用的影响 其他元素对甘蔗吸收利用钾存在一定的影响。Kumar报道平衡氮、磷、钾的施肥量有利于甘蔗对养分的吸收利用，使甘蔗产量达到最大化 [ 33 ] 。Zende注意到N、P、K吸收量之间具有显著的正相关，即其中三种元素吸收量都是同步增加 [ 34 ] 。而Abayomi的研究没有发现氮肥和钾肥的明显的互作效应 [ 35 ] 。另外有研究表明，将钾和氮复合配成复硝钾施用能提高甘蔗单位面积内的有效茎数，增加单茎重，增加产量，提高蔗茎蔗糖分，降低蔗汁还原糖量，改善原料蔗品质 [ 36 ] 。马林应用同位素示踪技术和放射自显影技术研究了甘蔗苗期和分蘖期喷施300 mg/L硝酸稀土对钾素吸收、运转和分配的影响。结果表明，稀土元素处理能促进甘蔗根部及叶片对钾素(86Rb)的吸收和向外运转以及在生长旺盛部位的累积。生长盛期喷施300 mg/L硝酸稀土也能显著提高甘蔗叶片全钾量 [ 37 ] 。另外，将钾添加到生物肥中形成生物钾肥施用可以增加体内束缚水的含量，增强抗旱力，促进蔗糖积累，增加株高，增大茎径，从而大幅度地提高单位面积产量 [ 38 ] 。
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user: 6. 钾营养与甘蔗抗逆性 6.1. 钾提高甘蔗耐盐性及钠-钾替代 钾能显著提高甘蔗在耐盐胁迫方面的抗性。Ashraf利用水培方法研究施用钾对甘蔗盐胁迫(NaCl)的改善作用。结果表明氯化钠胁迫显著降低了甘蔗的茎和根的干物质量，在盐敏感基因型中表现尤为明显，盐胁迫显著抑制了甘蔗对钾和钙的吸收，而施用钾或者硅钾结合施用可以显著抑制甘蔗根茎对钠的吸收转运，增加甘蔗干物质量，提高钾的吸收量和K + /Na + 比，钙和硅的吸收量也显著的增加。钾提升甘蔗耐盐性的原因是由于降低了甘蔗体内Na + 的浓度和增加了钾浓度而改善了K + /Na + 比，这是一个评估植物耐盐性的重要指标 [ 27 ] [ 39 ] 。同样，国内也有研究利用水培方法研究了甘蔗在盐胁迫下，供给不同浓度钾对甘蔗苗期生长的影响。结果表明，在盐胁迫下供钾能促进甘蔗生长，增加甘蔗生物量、根长、株高和根冠比，提高蔗叶的保水力和SPAD值，提高K + /Na + 比，从而增强甘蔗耐盐性 [ 40 ] 。同时，钠也可以作为一种钾的替代元素被甘蔗吸收利用。在温室试验结果表明，一定水平的钠对增加甘蔗产量有正效应，施用125 kg/hm 2 NaCl能获得最高糖产量，这个主要是由于甘蔗的产量和蔗汁的质量得到了提升所致。有迹象表明钠是甘蔗所必需的一种元素，而且可以阻止钾在蔗汁中的积累。20%~40% KCl为NaCl所替代后对甘蔗生长没有负面影响，60% KCl (240 kg/ha) + 40% NaCl (125 kg/ha)这个处理的甘蔗糖产量最高，比全部施用氯化钾的糖产量高了很多。田间试验也表明K-Na部分替代不影响甘蔗产量和糖产，由此可见以钠部分替代钾对于甘蔗而言是可行的 [ 41 ] 。另外研究表明积累更多钾的甘蔗基因型可能比积累更少钾的基因型耐盐度更强 [ 42 ] 。 6.2. 钾提高甘蔗其他抗性 除了耐盐性，钾对甘蔗抗酸性、抗旱性、抗病性等方面也有帮助。研究表明，在水培酸性胁迫条件下，供钾不足时，甘蔗幼苗干物质量下降，株高降低，根冠比增大，根系形态参数如根总长、根平均直径、根总表面积与根总体积均显著减小，根系活力下降，植株钾含量降低。当钾水平提高到3 mmol/L时则可以恢复正常生长 [ 43 ] 。Subasinghe评估氮钾胁迫对于两个不同抗旱和耐盐性的甘蔗品种吸收硝酸根和钾离子的影响，在两个品种中，氮钾的增加都会明显改善根系对硝酸根和钾离子的亲和力从而增加吸收量。随着氮钾的供给减少，根系的干物质量分配增加，H69-8235这个品种耐干旱和耐盐性较强，表现出对营养缺乏环境的更强的适应力。这是由于其根系发达以及在氮钾胁迫下对硝酸根和钾的高亲和性，由此表明甘蔗对于多种不同的环境胁迫可能是同一种响应机制 [ 17 ] 。在抗病方面的研究表明，适量施钾可增加健株的蔗茎及蔗糖产量，又可部分减少由甘蔗花叶病导致的产量损失 [ 44 ] 。
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user: 7. 问题与展望 综上所述，国外对甘蔗的钾营养方面的研究进行了大量的工作，但是甘蔗这个大田经济作物不像粮食作物如水稻、小麦等那样种植广泛和研究深入，甘蔗的钾素相关研究相对浅而泛，没有对于甘蔗钾的某一个方面进行深入而系统的研究，对于甘蔗钾的吸收、利用和转运机制，甘蔗-土壤系统钾的循环等方面都存在许多不足。而且不同人的研究结果存在不一致的情况。除了以上所提到的相关研究外，还有很多与钾相关研究可以开展或者进一步深入。 不同栽培方式对甘蔗钾的吸收有一定影响，Bokhtiar等研究表明，与甘蔗单作相比，甘蔗间作马铃薯后消耗的土壤养分相对减少，间作土壤有机质提高33%，土壤有效钾含量提高6.9% [ 45 ] 。Imam等报道，单作甘蔗产量低于间作马铃薯的甘蔗产量，其主要原因是马铃薯收获后残留了一些利于甘蔗吸收的磷、钾元素。同时，用稻草覆盖行间可使甘蔗和马铃薯双双获得增产 [ 46 ] 。钾素快速诊断方面，利用叶片和组织钾含量来进行甘蔗植株钾素营养速测诊断方法研究也是非常具有理论和实践意义的 [ 17 ] [ 47 ] 。甘蔗生产上应用的新型钾肥以及钾肥增效剂等产品也将有更多研究 [ 38 ] [ 48 ] [ 49 ] 。在分子水平上，国内学者将拟南芥钾吸收调控基因转入甘蔗，提高了甘蔗耐低钾能力 [ 50 ] [ 51 ] 。曾巧英等利用RT-PCR技术从低钾胁迫的甘蔗根系中克隆得到钾通道蛋白基因，该基因对甘蔗耐低钾、干旱、盐胁迫具有一定的作用 [ 52 ] 。 基于国内外的甘蔗钾素研究现状，对甘蔗钾应用的研究应加强以下几个方面的探索：甘蔗钾营养高效筛选以及甘蔗钾高效分子生理机制、甘蔗钾的吸收转运分配与利用、甘蔗钾营养调控等。
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user: 摘 要 用分子生物学的方法对湖南省桂阳县烟区TMV常发地田间土壤样品及对应烟株进行了TMV检测，同时进行了实验室试验。结果表明：35个土壤样品中，有25个检测出TMV，TMV检出率为71.43%；相对应的烟株，带毒土壤TMV的传播率为88.0%。实验室试验表明：带毒土壤TMV的传播率为83.33%。由此说明，田间土壤中烟草TMV带毒是烟株TMV发病的重要传播途径。 关键词 :土壤，烟草普通花叶病，带毒与传播 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 明确烟草病毒病的传播途径是控制烟草病毒病害的重要环节。TMV主要靠病汁液侵染微伤口传播，在农事操作中沾染病株汁液的手或工具通过接触幼苗的微伤口的侵入 [ 1 ] 。种子带毒 [ 2 ] ，混有病残体的肥料、土壤和田间带病的其他植物及野生植物，丢弃在烟田的带病烟顶、烟杈、烟根、烟叶等都可以成为病害的初侵染源。有研究指出，在漂浮育苗过程中，被TMV污染的漂浮盘、基质和营养液不是TMV在漂浮育苗期间传播的主要途径，但却是病毒病传播的主要初侵染源 [ 3 ] 。这些初侵染源及移入大田的带病烟苗，通过各种摩擦接触引起再侵染，使病害在田间大面积发生。另外，地下害虫危害严重的烟田病毒病发生相对严重。土壤中的病残体传播病毒一直被视为转播TMV的途径之一，但至今鲜有试验明确证明这一途径的存在，也没有关于土壤病残体传播TMV效率的报道。本文通过田间试验和室内试验充分证实土壤病残体可以传播TMV，并分析了其传播效率。对今后采取合理的控制烟草普通花叶病毒病措施提供了借鉴。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 田间样品检测结果 (1) 提取的土壤(见图2)、叶片(见表3)RNA经反转录，TMV特异性引物PCR扩增后，1%的琼脂糖凝胶电泳，成像后，图片中的大小750 bp的特异性条带，清晰明亮，与目标片段大小一致，阳性条带清 图2. BM2000; 1：阳性；2~18：样品；19：阴性 图3. BM2000; 1：阳性；2~17：样品；18：阴性 晰，阴性无条带。 (2) 经过对35个土壤样品，以及每个土壤样品相对应的35株烟叶片检测(见表3)。35个土壤样品中，有25个检测出TMV，其中罩防虫网的22个，不罩防虫网3个，TMV检出率为71.43%，土壤带毒率较高。相对应的烟株，罩防虫网30个样中有22个样品检测出TMV，有19株为根基土壤带毒植株；不罩网处理的5个样中，有4个样品检测出TMV，其中有3株对应根部土壤带毒，有1株为根基土壤不带毒，以25株土壤根基带毒为总体，则带毒土壤传播TMV的传播率为88.0%。另外10株根基土壤不带毒的，有4株也携带有TMV病毒，分别是C1-3、A2-2、C2-2、C3，可能为植株之间相互摩擦而传播的。也有3株根基土壤带毒，而烟株不带毒，分别是E1-1、C2-1、D2-3，可能个体烟株抵抗力强或未造成伤口而未感染病毒。经过样品的检测结果认为，土壤携带TMV后，对烟株有较高比例的传播率。 3.2. 温室试验样品检测结果 为了进一步印证田间试验所得的结果，还进行了实验室试验。本实验对温室内处理1 (见图4)，处理2 (见图5)，处理3 (见图6)，植株叶片进行RT-PCR检测，电泳图结果显示，处理1带毒土壤中试验组6株植株，有5株检测出TMV目标条带，传播率83.33%；处理2 (不带毒土壤) 7株植株，有2株显示出TMV目标条带；处理3 (不带毒土壤) 6株植株，有2株显示TMV CP目标条带；实验均在温室内进行，隔绝外界传播条件的干扰，只有处理1的土壤中含有TMV毒源，由实验结果可以看出处理1传毒很明显；处理2、3虽均有植株检测出TMV，但发病率较低，分别只有2株。分析原因，可能是其他人员进行温室实验的时候，有碰到过该植株叶片，摩擦传播，或昆虫传播。 综合大田、温室内试验结果，可以得出，土壤带TMV毒源对TMV有较高传播率。
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user: 4. 结论与讨论 (1) 董红红 [ 4 ] 研究认为除TMV和CMV可以通过土壤传播外，PVY也可以通过土壤传播，仅TMV存活时间最长，TMV在土壤中至少可以存活5个月，而CMV和PVY在土壤中的存活时间相对较短。TMV可以通过土壤传播与研究结论一致。 Table 3 Samples of field soil and corresponding tobacco plant TMV test result 样品编号 土壤 烟叶 TMV TMV A1-1 + + A1-2 + + A1-3 + + B1-1 + + B1-2 + + B1-3 + + C1-1 + + C1-2 + + C1-3 − + D1-1 − − D1-2 − − D1-3 − − E1-1 + − E1-2 + + E1-3 + + A2-1 + + A2-2 − + A2-3 + + B2-1 + + B2-2 + + B2-3 + + C2-1 + − C2-2 − + C2-3 − − D2-1 − − D2-2 + + D2-3 + − E2-1 + + E2-2 + + E2-3 + + A3 + + B3 − − C3 − + D3 + + E3 + + 表3. 田间土壤样品及对应烟株TMV检测结果 图4. BM2000；1：阳性；2~7：样品；8：阴性 图5. BM2000；1：阳性；2~7：样品；8：阴性 图6. BM2000；1：阳性；2~8：样品；9：阴性 (2) 用分子生物学的方法对烟草TMV常发土壤及对应烟株进行了TMV检测，并明确了土壤是TMV传播途径，对TMV是否会由土壤传播得出了肯定的依据，为生产实际中防控TMV有现实的指导意义。
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user: 摘 要 本文针对静水法在大型土渠测渗中的应用开展研究，以河套灌区沈乌灌域分干渠为试验实例，分析了静水法在大型土渠中的应用过程，主要参数的计算方法，以及其中存在的问题和改进方法。实验表明：静水法在大型土渠上的运用是可行的，且精度较高，但产生的费用较大，对试验设备要求较高。 关键词 :静水试验，大型土渠，渠道渗漏 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 开展以节水为中心的大型灌区续建配套与节水改造工作已经成为21世纪实现灌区水资源可持续利用和经济社会可持续发展的重要战略举措。灌区节水改造的主要方式就是田间节水和渠道衬砌，目前在田间节水措施实施范围较小的前提下，渠道衬砌节水量被视为大型灌区节水的主要来源。因此渠道衬砌前后真实渗漏量的测算成为了大家关注的重点，同时也关系到节水改造方案中渠道衬砌前后理论节水量的精度。 《渠道防渗工程技术规范GB 50600-2010》中规定，渠道有下列要求时，应进行渗漏测验：对比各种渠道渗漏损失；检验渠道防渗效果，对施工质量进行评价；推算渠系(渠道)水利用系数；进行渠道防渗技术的试验研究与材料防渗性能检验。并规定渠道渗漏损失测验宜采用静水法或动水法。然而动水法要求渠道的具有一定的长度、沿程顺直、沿程闸门关闭不漏水，并结合水流条件、运行调度方案、仪器配备和人员分配进行综合评价是否采用。动水法条件限制较多，精度较差(尤其在衬砌之后渗漏量很小的渠道)。因此实用静水法是目前精确测验渠道渗漏量的主要方式。结合实际工作发现，静水法虽然精度较高，但仅适合较小渠道。另外，静水法可以测算渠道由初渗到稳渗的过程，较动水法可以更加精确的反映渠道渗漏规律。 90年代，国内开展了大量的静水试验工作，用以测算灌区的渠系水利用系数。其中山西省水利厅，山西省水利科学研究院组成了渠系渗漏测验组，对全省18个万亩以上灌区开展了静水试验，摸清了灌区渠道渗漏状况 [ 1 ] ，可以看出静水法在灌区渠道渗漏测算中的大面积应用。此后针对于静水法与动水法的比较、静水法变水位阶段、基于静水法的渠系水利用系数等开展了大量的试验研究 [ 2 ] - [ 13 ] 。更加深入的研究了静水法在各类渠道不同条件下的应用。然而静水法在大型土渠中的应用研究比较少，且均是一笔带过，没有细致的应用过程论述。鉴于此，本文针对静水法在大型土渠中的应用做了细致的过程说明，可为今后静水法在大型土渠中的应用提供方法上的参考。 静水法测验渠道渗漏量过程中主要分为恒水位和变水位两个过程。恒水位是在试验初期，保持试验渠段水位在测验水位和下降水位之间变动，直到判定渠道达到稳渗为止(该过程分为称量法和水位下降法，鉴于实施过程中注入水量的大小进行选择)。之后进入变水位测验阶段，该阶段是按照固定时间内试验渠段中水位下降的变化反映不同运行水深时的渗漏量。在较大的渠道中，因为注入的水量较大，因此通常选用水位下降法进行渗漏量的测量。
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user: 2. 静水法试验方法与原理 静水法的主要监测项目由测试段水量差、降雨量观测和蒸发量观测 [ 14 ] 。以上三者和入渗量的关系见式1： Q = ΔW + P − E 式1 式中：Q表示两次水位观测期间，测试段单位渠长的入渗量(m 3 )；ΔW表示两次水位观测期间，试验段单位渠长实测的水体变化量(m 3 )；P表示两次水位观测期间，根据实际雨强计算出的，进入测试段m 3 的降水量(m 3 )；E——为两次水位观测期间，根据原测蒸发强度计算的每米试段的蒸发量(m 3 )。依据水量平衡原理的静水法试验区见图如下： 由图1可以看出，试验区主要由四个土坝，三个渠段组成。其中土坝的规格在筑坝时尽量保持一致，试验区两侧的土坝中间要有防渗层，且防渗层的宽度应在渠道两侧各自超出渠宽至少1米，以防各个区间发生渗漏和绕渗。两个平衡区的作用是为了防止试验区段纵向水力坡度的干扰，试验期间三个区间的水位始终保持一致。
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user: 3. 试验方法 试验的主要设施即测试渠段，附助设施有水尺、蒸发皿、雨量计、计时器、注水管、水泵、水表、输水带、记录本和供水水源等。本次试验的渠道选择地点为内蒙古河套灌区沈乌灌域的建设一分干，渠道宽度达8 m，长度为50 m，位于一号分水闸上游2 km处。试验开始时间为2015年10月12日下午15点左右，前后历时9天，准备2天，正式注水至变水位结束为7天。土坝由挖掘机加人工夯实筑成，两个平衡区和试验区中水尺经过全站仪测量均保证在一条水准线。降水量和蒸发量由磴口县气象局提供。
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user: 4. 监测要素 静水法的监测要素见表1所示。 大型土渠试验同小型土渠或者衬砌之后的渠道最大的试验难度就是不同测量水深下的渠段水体体积(因为大型土渠横断面变化比较大，不同水深对应的断面面积和渠段水体体积难度较高)。