mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
开封城市河流底泥重金属积累生态风险评价及同位素源解析

分析了开封市不同区位3条代表性河流底泥样品中重金属总量及形态.采用改进的Hakanson潜在生态风险指数法评价了不同区位河流底泥的污染情况.使用MC-ICP-MS分析了Pb、Zn和Cu的稳定同位素组成,并基于此尝试解析底泥中重金属污染来源.结果表明: ①开封城市河流底泥各重金属含量均超过环境背景值,重金属污染以Cd最为严重,其次为Zn、Cu、Pb、As、Cr和Ni.位于老工业区的化肥河底泥中重金属的平均含量明显高于老城区和新开发区.②从形态分布来看,开封城市河流底泥重金属Cd和Zn的生物有效态含量最高,具有较高的潜在风险.老工业区河流底泥中重金属的生物有效态含量高于老城区及新开发区.③潜在生态风险评价结果表明,位于老工业区的化肥河底泥重金属污染表现为很强生态风险程度的V等级,位于老城区的黄汴河和新开发区的马家河则均表现为强生态风险程度.④基于Pb-Zn-Cu同位素组成表明,老工业区底泥重金属主要来自工业活动,老城区黄汴河和新开发区马家河重金属主要来自生活污水的排放及城市地表径流.
CO_2泄漏对稻田水基础水质指标的影响研究

碳捕集与封存(CCS)技术是当前抑制大气中CO_2过快增长的有效方法,但在CCS项目实施过程中仍存在CO_2泄漏而影响地表环境及生态的风险.本研究以龙粳31号和龙稻18号为实验对象,模拟研究地质封存CO_2以不同速率泄漏对稻田水环境基础水质指标D_(CO_2)、pH、DO和ORP的影响,探讨稻田水对地质封存CO_2泄漏的响应规律.结果表明: CO_2泄漏对稻田水的D_(CO_2)、pH、DO和ORP长期影响显著,不同CO_2泄漏速率对稻田水质指标的影响差异显著.在各指标平衡后,稻田水各水质指标均呈现明显的日变化规律,其中D_(CO_2)呈早晚高、午间低的先减后增规律,而pH、DO和ORP均呈早晚低、午间高的先增后减规律.根据各指标差异性分析,建议将稻田水D_(CO_2)作为稻田系统CO_2泄漏监测的主要指标,将pH、DO、ORP作为CO_2泄漏监测的辅助指标.
大溪水库浮游植物群落结构特征及营养状态评价

在2015-2017年以月频率对大溪水库浮游植物群落结构及水体理化性质进行调查分析,以期为深入理解亚热带水库生态系统结构及功能提供理论依据,并为大溪水库及其同类型水体的生态保护提供基础数据.结果表明,调查期间大溪水库水质相关指标基本达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅱ~Ш类标准,综合富营养化指数范围为37~ 54,基本处于中营养状态(除2017年9月及10月),浮游植物多样性及均匀度指数指示水体处于较为清洁的环境.2015-2017年,大溪水库共检出浮游植物7门57种,其中绿藻门种类最多,检出24种,其次是蓝藻门;且浮游植物群落中主要以蓝藻门、绿藻门及硅藻门种类占优;浮游植物群落结构季节变化有明显的规律,为硅藻门(春季)-蓝、绿藻门(夏、秋季)-硅藻门(冬季);物种丰度及生物量变化趋势为夏季高冬季低,丰度为339.87×10~4 ~ 33075.99×10~4 cells·L~(-1),生物量为2.41 ~ 40.45 mg·L~(-1).浮游植物生物量与环境因子之间的冗余分析及Pearson相关分析结果均表明,大溪水库浮游植物群落结构变化受温度影响较大.综上,在北亚热带地区低营养水平的水库中,温度可能是影响浮游植物群落结构的关键因素.
斜外侧椎间融合术在非特异性腰椎间隙感染中的应用

目的探讨斜外侧椎间融合术(oblique lumbar interbody fusion,OLIF)显露技术下斜外侧腰椎间清创双模块植骨融合内固定治疗单节段非特异性腰椎间隙感染的安全性、技术要点及临床疗效。方法回顾性分析2016年2月至2017年3月在OLIF显露技术下采用斜外侧腰椎间清创双模块植骨融合及后路肌间隙椎弓根螺钉内固定治疗12例单节段非特异性腰椎间隙感染患者资料,男10例,女2例;年龄(65.4±9.5)岁(范围,49~79岁)。记录患者术前及末次随访时的白细胞计数、红细胞沉降率、C反应蛋白等实验室指标及住院时间、手术时间、术中失血量、术后病理报告、病原学结果及并发症。测量术前及末次随访时的椎间隙高度、病变节段角及腰椎前凸角,记录病变椎间隙的融合时间。采用视觉模拟评分(visual analogue scale,VAS)、Oswestry功能障碍指数(Oswestry disability index,ODI)评估腰部疼痛及功能障碍程度,采用健康调查简表(the MOS 36-item short-form health survey,SF-36)及Kirkaldy-Willis标准评估患者总体健康状况及临床疗效。采用t检验及方差分析进行数据分析。结果12例患者均顺利完成手术,其中6例使用双模块钛网,6例使用双模块自体三皮质髂骨块植骨。10例病原学培养阳性,阳性率83.3%(10/12),其中链球菌4例,金黄色葡萄球菌4例,大肠埃希菌1例,肺炎克雷伯菌1例。12例患者均获得随访,随访时间(16.1±5.1)个月。白细胞计数,末次随访时[(4.89±1.28)×10~9/L]较术前[(6.25±2.02)×10~9/L]降低;C反应蛋白和红细胞沉降率,末次随访时[(8.48±8.79)mg/L和(9.25±5.50)mm/1 h]较术前[(58.73±52.56)mg/L和(51.88±19.04)mm/1 h]均明显降低。腰痛VAS评分和ODI,末次随访时[(1.50±0.55)分和18.00%±2.31%]较术前[(6.67±1.63)分和72.57%±3.41%]均明显降低;SF-36评分,末次随访时[(73.73±5.86)分]较术前[(56.33±4.93)分]明显升高。椎间隙高度术后即刻为(11.68±2.64)mm较术前增加,末次随访时丢失率为3.9%;腰椎前凸角术后即刻为32.89°±14.52°较术前增大,随访过程中维持良好;病变节段角术后即刻为10.8°±8.51°较术前增大,随访过程中维持良好。所有患者椎间均融合,融合时间(9.2±3.5)个月。临床疗效优10例(83.3%),良2例(16.7%),优良率100%。 1例患者于术后第2天发生肺部感染合并栓塞,1例于术后第1天发现肌间静脉血栓形成。结论OLIF技术应用于单节段非特异性腰椎间隙感染可直接清除椎间隙及椎旁病灶,椎间隙高度恢复佳,可矫正后凸畸形,且融合率高,临床疗效满意。
柿庄南区块煤层气低产井原因分析及增产技术对策研究

准确确定出煤层气直井低产的原因并提出针对性的增产技术对策,是减少盲目投资、提高产气效益的关键之一。以柿庄南区块为研究对象,从煤储层地质资源条件、钻井工艺、压裂工艺、排采工作制度等4个方面分析了煤层气低产原因。在此基础上,通过实验室酸化解污试验、压裂参数优化模拟研究、解除煤粉堵塞工艺原理分析、降低泵挂深度增产原理分析等方法,提出了不同低产原因下的针对性技术对策。结果表明:钻井污染严重的井可采用酸化解污+常规水力压裂方式实现增产;煤体结构以原生结构+碎裂煤为主,压裂参数不合理造成的煤层气低产井,优先采用重复压裂技术;煤体结构以碎粒或糜棱煤为主的低产井,需根据顶/底板岩性及围岩补给情况,确定顶/底板压裂的可行性;泵挂深度在煤层5 m以上的且曾经有较高产气量的低产井,可通过加深泵挂实现增产;排采应力敏感的低产井,优化二次压裂泵注参数,实现裂缝转向的目的;井筒内煤粉堵塞、泵效低造成的低产井,优先选用冲洗泵等循环洗井装置洗井提高泵效,实现正常产液来提高产气量;井筒附近煤粉堵塞引起产水量、产气量急剧下降的低产井,优先选用氮气等解堵技术实现增产。现场部分增产技术的应用验证了理论分析的可靠性。该研究成果为煤层气低产井区二次改造方案设计提供了借鉴。
滇东恩洪区块地应力分布及深部煤层气临界深度预测

我国滇东恩洪区块二叠系煤层气资源丰富,该区块是今后煤层气开发的重点区域之一,地应力分布对于储层压裂改造等煤层气开发工程具有重要影响。在注入/压降试井方法实测地应力约束下,基于Anderson修正模型对恩洪区块地应力分布进行预测,总体上,水平最大主应力S_(H,max)、水平最小主应力S_(h,min)和垂向主应力S_v在不同深度段呈现不同应力机制类型,由浅至深依次表现为逆断型、走滑型和正断-走滑型。研究结果表明:在该区块二叠系宣威组内,地应力遵循S_(H,max)≥S_v>S_(h,min)的关系,呈现正断-走滑型应力机制,而宣威组煤层地应力数值较其顶底板小,表现为正断型应力机制;岩石类型与埋藏深度影响地应力分布,水平主应力随埋藏深度的增加呈线性增大,杨氏模量小的煤岩,其水平地应力值最低;滇东恩洪区块深部煤层气临界深度约为700 m;研究结果可以为滇东恩洪区块煤层气开发提供新的地质参考。
黔北地区页岩孔隙结构特征及水渗流演化规律研究

为探究页岩孔隙结构特征以及水渗流演化规律,以黔北地区牛蹄塘组页岩为研究对象,首先采用低温液氮吸附试验以及高压压汞试验分析页岩内部微观孔隙结构特征,然后在恒定围压、轴压条件下利用三轴渗流装置进行了不同有效应力条件下的三轴渗流试验,探讨页岩有效应力与渗透率之间的关系,建立了考虑孔隙结构和压缩特性联动影响的页岩渗透率模型,并通过与初始渗透率受应力状态下的页岩渗透率模型对比分析验证其合理性。结果表明:黔北地区牛蹄塘组页岩是一个从微孔到大孔的连续分布体系,5种页岩的吸附-脱附等温曲线其类型与IUPAC分类中的Ⅳ型最为接近而且进汞-退汞曲线形态近似,大孔的类型以一端封闭的不透气孔为主,中孔则以两端开放的毛细孔等开放型孔为主,微孔主要以细颈广体孔和墨水瓶孔为主;页岩孔径分布复杂,含有大量的微孔和中孔,其中微孔和中孔提供了大部分孔比表面积,而大孔则是孔体积的主要贡献者;在相同围压、轴压条件下,页岩渗透率随着有效应力的增大呈逐渐减小的趋势,且渗透率和有效应力呈指数函数关系;考虑孔隙结构和压缩特性联动影响的页岩渗透率模型计算曲线与渗透率试验所测的数据基本吻合,且能很好反映恒定围压、轴压条件下有效应力与渗透率之间的变化关系。
采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯机理研究

为了提高采空区顶板高位走向长钻孔瓦斯抽采效率,消除工作面上隅角瓦斯超限事故,以山西华晋吉宁煤业有限责任公司2102综采工作面为研究对象,采用数值模拟、理论分析与现场试验相结合的方法,利用3DEC软件模拟计算2102综采工作面回采期间采空区顶板裂隙场演化过程,根据裂隙场、应力场和应变场分布模拟结果在沿工作面推进方向上划分采空区顶板裂隙加强区范围与压实区范围,工作面推进期间煤层顶板在时间上先后经历裂隙加强区和重新压实区,处于裂隙加强区的钻孔部分为钻孔高效抽采作用区域,钻孔高效抽采段长度与钻孔高效抽采段裂隙发育程度共同决定高位走向长钻孔抽采效率,揭示了采空区顶板高位走向长钻孔高效抽采瓦斯作用机制;在此基础上,在采空区顶板裂隙带高度范围内布置多个高位试验钻孔,进行钻孔瓦斯抽采效果考察,研究结果表明:在保证高位钻孔布置于回风巷内侧顶板裂隙带前提下,最佳布孔层位为距煤层底板60 m左右,同时在高位试验钻孔作用下,上隅角瓦斯体积分数最大值由1.1%降低至0.6%,说明根据回风巷内侧采空区顶板裂隙带高度范围,布置高位走向长钻孔能显著降低上隅角瓦斯浓度。
煤层气低效井成因判识及治理体系构建研究

大量低产低效煤层气井的存在严重制约了煤层气产能转化率和资源动用率的提高,亟需开展低效煤层气井成因解剖和有效治理。基于沁水盆地柿庄南区块1 000余口煤层气井的钻井、测井、录井、压裂、排采和实验测试数据,开展了低效井判识、成因分析和治理体系构建。研究结果表明:基于不同排采阶段,以产气量为主要参数,结合动液面高度、井底流压和排采时限可定义低效井;钻井、压裂和排采等过程均会对煤层气井产能造成不同程度的影响;基于构造、含气量、储层压力、渗透率等关键地质参数叠加和模糊评价圈定了4类(Ⅰ~Ⅳ)可改造地质单元,产能预测表明Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类具有良好的改造潜力;通过递阶优选构建了低效井成因解剖体系,划分了3大类13小类低效井形成类型;提出了地质-工程-排采一体化的低效井综合治理体系,保证资源和储层的有效性,促进缝网-井筒的高效连通,做到科学排采和区域协同降压控制。能提高煤层气单井产气量和产能转化率义。
采场顶板关键层“横U-Y”型周期破断特征的试验研究

针对部分坚硬顶板矿井采动导水裂缝带处于8~ 15倍采高的高位关键层,“横O-X”破断运动引发工作面动载矿压甚至压架、临采空侧回风平巷超前100~ 200 m底鼓大变形等动力灾害的问题,采用自制的大尺度三维物理模拟实验平台,研究高位关键层的破断运动特征。结果表明:关键层发生横向破断时,首先,关键层板正面两侧长边和反面中部长轴方向同时形成破断裂隙;其次,关键层板正面两侧短边形成弧形裂隙,而反面沿中轴线端点同步形成八字形破断裂隙;再次,在板正面形成“O”形裂隙的同时反面形成“X”形裂隙,正面形成“U”形裂隙的同时反面形成“Y”形裂隙;最后,正反面裂缝贯通形成“横O-X”型初次破断和“横U-Y”型周期破断,在工作面上方形成“弧形三角板”和巷道上方形成“梯形板”的破断块体结构。统计发现,“横O-X”型初次破断步距与“横U-Y”型周期破断步距长度基本一致;横向破断形成的“弧形三角板”块体角度为75°~78°,与腰线和弧形切线形成的夹角72°~82°基本相等,近似于一个等角的“弧形三角板”。砌块模型试验结果表明,“弧形三角板”块体大幅回转过程中,因其顶点易与“梯形板”结构发生回转变形失稳而出现脱离现象,导致“弧形三角板”滑落失稳从而会引发工作面强矿压。研究成果为大采高开采工作面强矿压灾害防治提供试验基础。
特厚煤层超前采动原位应力演化规律研究

特厚煤层超前采动应力演化规律是顶板控制的基础,但目前缺乏现场采动过程应力演化的研究成果。依托同煤集团同忻矿8309工作面,进行了特厚煤层采动应力演化规律原位实测研究。现场试验结果表明:随着工作面推进,前方煤岩扰动强度不断增大,支承压力由原岩应力逐渐上升至峰值强度,然后随着煤岩的破坏开始下降至残余强度;侧向水平应力则呈现出阶段性稳态降低的趋势。根据支撑压力规律,工作面前方煤岩具有扰动分区化特征:该试验点工作面前方200 m以上为未扰动区域;工作面前方100~200 m为弱扰动区域;工作面前方50~100 m为强扰动区域;工作面前方50 m以内为剧烈扰动区域,结合工作面前方不同区域扰动强度提出了针对性的分区支护措施建议。研究成果可为室内开展扰动应力路径加卸载试验和特厚煤层现场安全高效开采提供指导。
我国煤矿粉尘防治理论与技术20年研究进展及展望

近年来,随着矿井开采机械化、自动化、智能化水平日益提高,作业环境粉尘污染日益严重。为了进一步提高矿井清洁化生产水平,推动煤矿安全保障能力和职业健康水平,分析了我国煤矿粉尘防治的研究现状,总结了20年来粉尘防治理论及技术取得的成果,并提出了未来发展方向。全面阐述了现有的防尘基础理论,主要包括:粉尘弥散污染规律、粉尘微观润湿理论、尘雾凝并湿式除尘理论、湿式喷射混凝土除尘理论。基于上述理论,国内高校、科研院所研发了综采工作面局部雾化封闭与空气幕隔离、综掘工作面风雾双幕协同增效、煤层注水强渗-增润、矿山湿(潮)喷作业系统、高效环保抑尘剂等不同尘源控除尘技术工艺。同时针对现有研究的不足,在智能化防尘、煤层注水减尘、采掘作业环境降尘、抑尘材料等4个方面给出了下步研究展望。研究与实践表明,我国煤矿已经初步形成了粉尘防治的理论和技术体系,未来要以智能化防尘为抓手,实现粉尘高精度传感-传输-评估与预警,开发集雾化除尘、干式、干湿混合式、小型化、吸风量大等于一体的组合式除尘器,实现综掘工作面、综采工作面等广域复杂空间微细粉尘高效通风控除尘技术与装备体系;同时,在低渗煤层水力强渗-增润技术、智能化防尘机器人、化学抑尘等技术与装备方面实现突破。以此来实现矿山粉尘的分源高效治理,提升矿井的清洁化生产水平。
微生物菌剂对新疆棉花连作障碍的消减研究

通过田间试验研究微生物菌剂对新疆棉花连作障碍的消减作用。试验结果表明,施用菌剂对连作棉田棉花黄萎病有明显的抑制作用,有效地降低发病指数和发病率的同时能够减弱病情,防效可达50%左右,能够达到9.64%~26.21%的增产幅度。施用微生物菌剂可显著提高棉花连作土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为15.4%、36.8%、19.8%;且微生物菌剂处理后连作土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性显著提高,通过酶活等代谢活动降低土壤pH值,增加土壤中磷钾的有效性并减少土壤对新施用磷钾肥的固定;施用未灭活微生物菌剂能显著降低棉花根系丙二醛含量40.9%,提高根系活力18.8%~68.8%,从而减轻连作对棉花的自毒作用,消减棉花连作障碍。
采前喷施氯化钙与醋酸钙对冬枣品质和贮藏性的影响

钙对果树果实品质有重要改善作用,而品质又决定了其商品价值和种植效益。研究钙对冬枣品质和果实贮藏的影响作用,对于改善冬枣商品性能,促进冬枣产业发展具有重要意义。然而,针对冬枣施用钙肥效应的研究鲜见报道,尚未有研究对醋酸钙等有机钙肥的应用效果进行探讨。通过在果实白熟期对冬枣叶果喷钙,研究单喷施氯化钙、醋酸钙以及两者配合喷施对冬枣品质指标以及常温下贮藏性能的影响。结果表明,采前喷钙可显著提高冬枣可溶性固形物、可滴定酸、Vc、钙、总黄酮含量和果实硬度,改善了冬枣品质;与单喷施氯化钙相比,采前喷施醋酸钙可显著提高可溶性固形物、钙和总黄酮含量;氯化钙与醋酸钙配合喷施处理对枣果品质的改善效果与单施醋酸钙的效果相似。在常温贮藏条件下,采前喷施醋酸钙促进了冬枣可溶性固形物含量的升高,加速了酸度降低,减缓了Vc消耗,同时减轻了贮藏期间软化现象。与单喷施氯化钙相比,喷施醋酸钙处理更有利于冬枣保持水分,延长其货架期。综合分析认为,在冬枣白熟期喷施醋酸钙是改善果实品质和耐藏性能的有效措施。
磷肥用量对土壤中溶磷青霉菌P8接种效果的影响

溶磷微生物对土壤中难溶无机磷的转化具有重要作用,在生产中,磷肥的施用是否会对溶磷微生物的接种效果产生影响,如何实现溶磷菌肥和磷肥的合理施用,是值得深入探讨的问题。以玉米、花生、小麦为试验作物,在使用磷肥的条件下,通过溶磷菌株青霉菌P8对作物生物量、吸磷量和土壤有效磷含量影响的研究,探讨磷肥对青霉菌P8接种效果的影响。结果表明,盆栽试验第1茬,与单施磷肥相比,施用磷肥同时接种青霉菌未明显增加玉米、花生的生物量,但是接种青霉菌P8促进了对磷素的吸收;盆栽试验第2茬,在土壤有效磷降低的情况下,青霉菌P8显著增加了玉米、花生的生物量和吸磷量,而且青霉菌P8具有较强的溶磷后效,接种青霉菌P8的土壤有效磷含量高于不接种处理的土壤;在小麦盆栽试验中,接种青霉菌P8增产作用显著,随着P8菌剂用量的增加小麦生物量逐渐提高,青霉菌与磷肥配合施用可以有效地提高小麦吸磷能力;使用磷肥能够提高青霉菌P8在土壤中的存活数量,灭菌土壤青霉菌P8的生存效果高于非灭菌土壤。
我国秸秆资源养分还田利用潜力及技术分析

我国秸秆资源量丰富,且含有大量的养分,将这些养分还田利用,不但可以减少化肥的投入,还可以避免资源浪费,保护生态环境。通过资料收集和数据统计,对我国的秸秆资源状况、空间分布、养分利用潜力及养分还田技术进行了分析。结果显示:2017年我国秸秆资源量约为8.55亿t,秸秆全量还田养分输入量分别为758.66万t(N)、238.84万t(P_2O_5)、1 316.36万t(K_2O),分别可替代当年约34.15%的氮肥、29.95%的磷肥、212.40%的钾肥。根据当年秸秆综合利用情况和养分还田率,还田的养分可替代约19.38%的氮肥、23.28%的磷肥、166.81%的钾肥。相比秸秆全量还田,实际还田养分的可替代化肥率还有较大的提升潜力。此外,秸秆中还含有34 238.94万t的有机碳(未包括棉花秸秆),按30%的转化率计算,将有超过10 000万t的有机碳进入土壤。选取我国秸秆养分量最高的3个区域,对其秸秆养分还田技术进行分析,并提出在东北地区应以秸秆粉碎翻耕或旋耕还田为主,定期进行深翻作业;黄淮海地区应以小麦秸秆粉碎后覆盖以及玉米秸秆粉碎后旋耕或深耕还田为主,增加耕翻深度,及时将秸秆还田,定期进行深翻或深松作业;长江中下游地区应以秸秆粉碎旋耕混埋还田技术为主,严格控制机械切碎长度和旋耕深度。此外,在东北和黄淮海地区应将过腹还田与堆沤还田作为机械化直接还田的重要补充,在长江中下游地区应推广秸秆腐熟还田技术。
湖南省柑橘园土壤pH和主要养分特征及其相互关系

探究湖南省柑橘园土壤养分丰缺情况,为科学施肥管理提供理论依据。采集湖南省84个柑橘主产区的土壤样品,通过测定其pH、有机质和矿质养分,运用分组回归方法分析了土壤酸碱性与土壤肥力间相关性,研究了果园土壤养分的缺素问题。结果表明,湖南省柑橘园土壤酸化严重,土壤有机质和碱解氮含量适宜,三分之一果园土壤有效磷、速效钾含量偏低,交换性钙和交换性镁缺乏比例分别为43.75%和56.25%,其中69.88%、87.50%、65.63%和64.06%样品的土壤有效硫、铁、锰和铜过量,76.56%样品的土壤有效锌含量适宜,而85.94%样品的有效硼含量缺乏。土壤pH值与有效态养分含量关系复杂,Pearson相关分析发现,柑橘园土壤pH值与交换性钙、交换性镁含量间呈极显著正相关,而与有机质、有效磷和有效硫含量呈极显著负相关,与有效铁含量呈显著负相关。各养分含量在不同土壤pH组间存在极显著差异,曲线回归方程求解出柑橘园土壤pH值在5.6 ~ 6.3时,土壤中矿质养分含量较高。调节土壤pH值,控制氮、磷、钾肥的施用量,补施钙、镁和硼肥是今后果园土壤管理的关键。
皖东江淮丘陵县域农田土壤有机质空间变异特征

基于皖东江淮丘陵滁州市7个县域农田土壤有机质数据,运用传统统计学和地统计学方法,分析了皖东江淮丘陵县域农田土壤有机质的空间变异特征。研究结果表明,滁州市各县域农田土壤有机质平均含量介于15.16 ~ 19.90 g·kg~(-1)之间,土壤有机质含量总体水平较低。变异系数为11.0% ~ 22.4%,均为中等程度变异。但不同县域农田土壤有机质的空间自相关程度和结构性影响因子存在差异。空间自相关程度方面,南谯、来安、明光、凤阳和全椒5个县域为强烈空间自相关,而定远和天长两个县域为中等空间自相关。结构性影响因子方面,南谯、全椒和明光3个县域主要受土壤质地影响,而定远、凤阳、来安和天长4个县域主要受土壤类型影响。皖东江淮丘陵各县域应结合其土壤有机质空间变异特点对土壤资源进行合理利用与保护,以提高土壤有机质含量,改善土壤质量。
X射线荧光光谱法在测定土壤及植物矿质养分方面的应用

X射线荧光(XRF)光谱分析法有快速、无污染、分析成本低且可多元素同时分析和原位检测等优点,已经成为土壤、植物矿质养分测定的重要手段。文章介绍了应用X射线荧光光谱仪测定土壤植物矿质养分的基本原理与工作原理,重点综述了X射线荧光光谱仪在土壤及植物体矿质元素测定方面的研究进展及影响因素,并对X射线荧光分析方法在农业方面的应用前景进行了展望。X射线荧光光谱仪测定的元素范围是元素周期表中从钠到铀。该仪器广泛应用于艺术品鉴定、考古学、食品安全、能源、矿产勘探、电子材料和土壤重金属的研究。使用XRF仪器定量测定土壤、植物矿质元素时,其测定结果受到仪器本身、样品含水量、样品颗粒大小以及土壤有机质含量等因素的影响。有研究证明,通过使用大量的校准样本集对光谱仪进行校准,XRF可用作土壤中元素总浓度的快速测定,还可以实现便携式X射线荧光(pXRF)光谱仪在实验室、田间原位条件下,对植物体矿质元素进行定量分析。
激光约束电弧熔丝增材制造构件表面粗糙度研究

通过研究不同工艺参数下激光调控电弧的行为,发现激光可以压缩电弧,使得电弧稳定,激光对电弧有调控作用;进而分析不同工艺参数下激光对堆积层稳定性的影响以及激光约束电弧熔丝增材制造构件的表面粗糙度。研究发现相较于熔化极活性气体保护电弧焊(Metal Active Gas Arc Welding,MAG)作用而言,激光作用后,堆积层稳定性得到提高,并且小规范参数下,构件表面粗糙度Ra值由150.178 μm降低到53.521 μm;中等规范参数下,构件表面粗糙度Ra值由71.328 μm降低到41.498 μm;大规范参数下,构件表面粗糙度Ra值由110.163 μm降低到82.352 μm。
一种新的等级测评综合得分算法研究

信息安全等级保护测评报告模版(2015版)给出了信息系统等级测评综合得分算法,但该算法存在计算工作量大、计算结果不影响测评结论的问题。针对2015版等级测评综合得分算法存在的不足,文章提出了一种新的等级测评综合得分算法,该算法缩小了测评项符合程度的得分取值范围,简化了测评项加权得分的计算方法,大幅度降低了等级测评的计算工作量,实现了对信息系统等级测评结论的定量判定。实验结果表明,新的等级测评综合得分算法能够对信息系统进行合理评价,有效提高了等级测评结论的准确性和科学性。
水稻外观品质性状QTL分析

为发掘控制水稻外观品质相关性状的稳定QTL,利用籼稻品种‘贵9B'(Gui 9B)和粳稻品种‘热研2号'(Reyan No.2)为亲本,构建了包含100个家系的重组自交系群体为作图群体。分别于2014年12月和2015年5月将该群体种植于海南三亚和贵州贵阳2个不同生态环境,对稻米粒长和垩白粒率等外观品质性状进行了QTL分析。结合相应的分子连锁图谱及完备区间作图定位方法,对外观品质性状进行QTL定位分析。QTL检测结果表明:2个环境中共定位到16个外观品质QTL,分布在第1、第2、第3、第5、第9、第10和第11条染色体上,LOD值介于2.50~10.98之间,贡献率介于7.64%~19.89%之间。其中,有8个QTL为首次发现,有2个影响粒长的QTL在2个环境下均被检测到。本研究有利于推动水稻外观品质性状基因遗传研究和分子辅助育种。
蓖麻赤霉素受体蛋白RcGID1B的生物信息学分析

赤霉素受体GID1 (gibberellin insensitive dwarf1, GID1)是一种可溶性蛋白,是赤霉素信号转导途径中与赤霉素结合的关键蛋白。根据KEGG数据库得到的蓖麻赤霉素受体蛋白RcGID1B氨基酸序列并对其进行生物信息学分析。结果表明:RcGID1B是由345个氨基酸组成的不稳定亲水蛋白,等电点为6.42,无跨膜结构,含组氨酸和丝氨酸活性位点,有Abhydrolase-3保守结构域,属于Abhydrolase家族。进化树聚类分析显示蓖麻与同为大戟科植物的木薯、橡胶树和麻风树聚类到了一起,符合生物学分类。本实验对RcGID1B进行生物信息学分析,旨在为蓖麻赤霉素信号转导途径的研究和蓖麻矮化研究提供参考基础。
褐煤粉煤灰中汞的赋存状态

用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)及电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),结合热力学计算、热处理及连续浸出法定性和定量地研究了内蒙古某电厂褐煤粉煤灰中汞的赋存状态。结果表明,粉煤灰中汞可能的赋存状态有HgCl_2, HgO, HgS和HgSO_4。随温度升高,粉煤灰中汞含量逐渐降低,温度为500℃时,汞已挥发90%以上。粉煤灰中的汞以HgCl_2和HgS为主,分别约占汞总量的35%和42%。
甜菜M14品系与二倍体栽培甜菜耐盐性的比较研究

【目的】甜菜属于耐盐碱作物,通过比较两个优质甜菜材料的耐盐性,为甜菜育种提供科学依据。 【方法】本试验以甜菜M14品系(18+1条染色体)和来自同一亲本分离得到的二倍体栽培甜菜(18条染色体)为试验材料,在正常和200 mmol/L NaCl胁迫条件下进行水培试验。在处理0、1、3、5、7天后,采集幼苗样品,测定株高、根长,分析K~+、Na~+、丙二醛(MDA)和甜菜碱含量,测定主要抗氧化物酶基因(SOD、CAT、 APX、GR)和甜菜碱合成基因(CMO、BADH)的转录水平及以上6个基因编码酶活性。【结果】1)正常条件下,两个甜菜材料的株高和根长均无明显差异;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,M14品系的株高和根长均优于二倍体。2)正常条件下,M14品系与二倍体的根吸收K~+和Na~+的能力相似,代谢过程中产生甜菜碱的量相当; 200 mmol/L NaCl胁迫条件下,两个甜菜材料根中的K~+、Na~+含量差异不显著,而M14品系根中的甜菜碱含量高于二倍体。3)正常条件下,两个甜菜材料根中的SOD、CAT、APX、GR、CMO和BADH基因转录水平差异均不显著;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,M14品系根中的SOD和GR基因转录水平均在第1天时高于二倍体,CAT、APX、CMO和BADH基因转录水平在第3~5天显著高于二倍体。4)正常条件下,两个甜菜材料根中SOD、CAT、APX、GR、CMO和BADH活性差异不显著;200 mmol/L NaCl胁迫条件下,M14品系根中各酶活性均显著高于二倍体。【结论】在200 mmol/L NaCl胁迫条件下,甜菜M14品系根部的甜菜碱含量较高,抗氧化物酶基因转录水平及酶活性均显著高于二倍体,表现出更高的耐盐性。
深耕结合秸秆还田提高作物产量并改善耕层薄化土壤理化性质

【目的】小麦–玉米轮作区土壤耕层变薄,直接深耕往往导致土壤肥力降低。在存在该类问题的土壤上,研究不同耕作方式和秸秆还田对作物产量和土壤理化性质的影响,以期实现在增加耕层厚度的同时维持作物产量,并提升土壤肥力。【方法】试验于2012—2016年在华北平原南部濉溪县进行,供试土壤为砂姜黑土。在人工剥离5 cm土层的耕层薄化土壤上开展试验,设旋耕(RT)、深耕(DT)、旋耕 +秸秆还田(RTS)、深耕 +秸秆还田(DTS) 4个处理。在每年玉米和小麦成熟期进行田间测产;在第4季小麦收获后采集0—10和10—20 cm土层土样,分析土壤有机碳各组分和土壤养分含量、土壤团聚体分布。【结果】与旋耕(RT)相比,单纯深耕(DT)不能明显提高玉米和小麦产量,显著降低土壤总有机碳含量、0—10 cm土层有机碳各组分含量和土壤速效钾含量,并显著降低10—20 cm土层胡敏酸与富里酸比值及各土层粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例。深耕配合秸秆还田(DTS)处理玉米和小麦4季平均分别增产7.72%和8.06%,旋耕配合秸秆还田(RTS)处理分别增产7.55%和7.05%。在0—10 cm土层,DTS和RTS处理均明显提升土壤胡敏酸与富里酸比值,提高总有机碳及多数组分碳含量、提高土壤养分含量,RTS处理效果好于DTS处理;而在10—20 cm土层,DTS处理显著提高土壤胡敏酸、全氮和有效磷含量,效果好于RTS处理。DTS和RTS处理均可以显著提高粒径 > 0.25 mm水稳性团聚体的比例,在0—10 cm土层,以DTS处理效果最高,比RT处理增加23.09%,而在10—20 cm土层,以RTS处理效果最好,相比RT处理增加6.32%。【结论】在耕层薄化处理的土壤上,单纯深耕提升作物产量的效果不显著,也不利于土壤有机碳及各组分含量、土壤养分含量的提升,还破坏了土壤团粒结构。秸秆还田配合深耕或者旋耕均能显著提高作物产量,秸秆还田配合旋耕能有效培肥0—10 cm土层土壤,但对10—20 cm土层土壤肥力改善效果有限;秸秆还田配合深耕在增加耕层厚度的同时,还改善了土壤养分状况,明显减弱了单纯深耕对10—20 cm土层土壤结构稳定性的不利影响。
东北典型县域稻田土壤肥力评价及其空间变异

【目的】明确东北典型县域稻田土壤肥力空间变异特征,为该区域稻田土壤合理培肥管理提供科学依据。【方法】以黑龙江省方正县为研究区域,2017年在该研究区域采取114个代表性点位的稻田土壤,选取容重、pH、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、有机质含量和阳离子交换量作为土壤综合肥力评价指标,采用相关系数法确定各个指标的权重,根据东北稻田土壤特征,选择隶属度函数曲线,并确定隶属度函数转折点,依据模糊数学法的加乘原理,利用各土壤肥力指标的权重值和隶属度值计算土壤综合肥力指数;采用GIS和地统计学相结合的方法,确定各项肥力指标和综合肥力指数的空间变异特征和分布格局;通过主成分分析探究土壤肥力差异的主控因子。【结果】描述性统计分析表明,方正县稻田土壤综合肥力指数在0.18~0.99,平均值为0.60。土壤容重和pH的变异系数分别为9.15%和5.69%,属于弱变异强度,其他肥力指标的变异系数在20.01%~36.18%,属于中等变异强度。地统计学研究表明,土壤容重、全氮含量、有机质含量和阳离子交换量的块金系数在39%~50%,它们具有中等强度的空间自相关性,土壤pH、有效磷含量、速效钾含量和综合肥力指数的块金系数均在25%以下,它们具有强烈的空间自相关性。方正县土壤综合肥力指数值在0.70以上的稻田占16%,在0.60~0.70的稻田占45%。各个肥力指标中,土壤有效磷含量和速效钾含量的分布特征与综合肥力指数相似,呈南高北低的分布格局;土壤pH和阳离子交换量由稻区中部向南北方向逐渐降低;土壤容重由西北向东南呈逐渐降低的趋势;土壤有机质和全氮含量均表现为由东南向西北逐渐降低的趋势,土壤有机质含量在30 g/kg以上的稻田占比为97%,土壤全氮含量在1.5 g/kg以上的稻田占比为84%;其中北部蚂蚁河沿岸土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量相对较低。利用主成分分析得到各项肥力指标的综合得分值由大到小依次为:土壤有效磷含量、速效钾含量、有机质含量、阳离子交换量、全氮含量、pH和容重。【结论】方正县61%的稻田土壤肥力处于中等及以上水平,稻田土壤肥力整体呈现出南高北低的分布格局。土壤有效磷和速效钾含量是造成土壤肥力差异的主要因子。
小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016—2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0—50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。 【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40—50 cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0—10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20—40 cm土层中的速效养分含量。在0—20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20—40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC(67.99 mg/kg)和SMBN(45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30—40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0—20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0—20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20—40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0—10 cm土壤速效养分含量、0—20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20—40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30—40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0—20 cm)土壤微生物熵。
影响山核桃林地土壤生产性能的主要肥力因子及其临界区间

【目的】土壤养分是植物生存的必要条件,探讨山核桃(Carya cathayensis Sarg.)主产区林地土壤肥力因子及其对土壤生产性能的影响,为山核桃的栽植和可持续发展、土壤培肥提供科学依据。【方法】在浙江省山核桃主产区,随机选择58个典型乡镇的山核桃林采集土样,测定了pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌、有效硼12个肥力因子水平,运用主成分分析和回归分析方法,分析了它们对山核桃生长、感病等级、产量等级的影响以及丰缺临界区间。【结果】主成分分析前5个因素(PC1、PC2、PC3、PC4、PC5)的累计贡献率达78.49%。PC1的主要荷载为土壤pH、有效钙和有效镁含量, PC2的主要荷载是微量元素和有效磷含量,PC3是有机质和碱解氮含量,PC4和PC5分别是有效硼和速效钾含量。林分生长性状中,生长势等级与pH、速效钾、有效钙、有效镁、有效铜、有效锌显著负相关(P < 0.01),干腐病感病等级与pH、有效钙、有效镁显著负相关(P < 0.01),产量等级与pH、有效钙、有效镁、有效磷、有效锌显著正相关(P < 0.01)。回归模型分析得出,土壤pH、速效钾和有效钙、有效镁、有效铜、有效锌是当前栽培措施水平下影响山核桃生长的关键土壤肥力因子。综合评价后发现,研究区现有约57%的山核桃林地土壤综合肥力低于平均水平。【结论】对山核桃林地土壤生产性能影响最大的因素是土壤pH、有效钙和有效镁含量,其次是微量元素和有效磷含量,有机质、速效钾含量也有一定的影响。山核桃主产区的林地土壤关键指标丰缺范围:pH 5.19~5.70、速效钾87~129 mg/kg、有效钙817~1374 mg/kg、有效镁93~145 mg/kg、有效铜1.36~4.39 mg/kg、有效锌0.78~2.33 mg/kg。
我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量及还田替代钾肥潜力

【目的】粮食作物秸秆中钾养分含量及其还田后的当季释放率均较高,调查我国主要粮食作物秸秆钾养分资源量,为秸秆还田条件下农田钾素养分管理提供科学依据。【方法】基于最新统计数据和文献资料,采用草谷比法估算了我国不同省份和农区主要粮食作物秸秆的钾养分资源量,及其在还田条件下的钾肥替代潜力。 【结果】2015—2017年在我国主要粮食作物种植区域,水稻、小麦和玉米秸秆的年均产量分别为23212万t、 17083万t和39918万t,三大粮食作物秸秆主要分布于华北、长江中下游和东北农区,分别占全国总量的33.6%、25.4%和22.8%。水稻、小麦和玉米秸秆可以提供的年均钾养分资源量分别为529万t、216万t和568万t,长江中下游、华北和东北农区三大粮食作物秸秆钾养分资源量居于全国前列,分别占全国总量的30.4%、28.2%和22.0%。各省单位耕地面积水稻秸秆还田当季可提供的钾养分量均较高,为K_2O 115.0~209.5 kg/hm~2。小麦秸秆还田替代钾肥潜力较大的省份有河南、河北、山东、安徽和江苏,占全国小麦总播种面积的71.1%,钾肥替代潜力为K_2O 82.3~97.1 kg/hm~2。对玉米秸秆还田来说,其钾肥替代潜力为K_2O 67.2~170.7 kg/hm~2。从全国范围来看,单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供钾养分量分别为K_2O 152.6、82.4和124.4 kg/hm~2。 【结论】我国水稻、小麦和玉米秸秆还田当季可提供的钾养分量分别为K_2O 449万t、193万t和479万t。我国单位耕地面积水稻、小麦和玉米秸秆还田当季的钾肥替代潜力分别为K_2O 152.6、82.4和124.4 kg/hm~2,充分利用秸秆资源,可基本满足我国粮食作物生产的钾素需求,维持土壤钾素平衡。
优质樱桃番茄高效水氮耦合管理

【目的】水分和氮素是限制作物产量和品质的最重要因素,合理的水肥管理是农业生产高产高效的关键。结合同位素技术研究最优水氮耦合模式,为樱桃番茄生产中合理灌水和施氮,提高番茄果实品质及水分利用效率(WUE)提供科学依据。【方法】以樱桃番茄品种‘千禧'为试验材料,结合稳定同位素技术进行水肥耦合盆栽试验。试验设置3个灌溉水平(W)和3个氮素水平(N),灌溉水平包括90%土壤持水量(充分供水, WH),70%土壤持水量(中度水分胁迫,WM)和50%土壤持水量(重度水分胁迫,WL);氮素水平包括高氮(0.23 g/kg,NH),中氮(0.16 g/kg,NM)和低氮(0.08 g/kg,NL)。试验采用完全随机设计,共9个处理。在灌溉施肥处理60天后收获,分析测定了植株不同部位的生物量及碳、氮、氧同位素含量。【结果】在WH和WM条件下,增加氮素用量使番茄地上部干物质量和叶面积显著增加,增幅分别为19.8%~45.4%和29.4%~106.8%;相同氮素水平下,WH和WM的地上部干物质量和叶面积比WL分别增加24.7%~83.4%和17.6%~90.4%。WHNH处理干物质量和叶面积最高,WMNH处理次之,但后者耗水量低,具有最高的WUE。在WH和WM下,随着氮素用量的增加番茄植株的WUE和氮素含量同步增加。土壤水分水平下降提高了植株的WUE以及δ~(13)C和δ~(18)O,而WUE提高的主要原因是由于叶片气孔的优化调控,植株叶片的δ~(13)C和δ~(18)O可以用于表示灌溉施肥条件下长时间尺度上的WUE信息。WLNM处理提高番茄的糖分含量,而WHNM处理能降低番茄的有机酸含量,从而使番茄口感更好,提高番茄品质。【结论】中度水分胁迫和高氮处理(WMNH)能在促进番茄生长和提高氮素吸收和利用效率的同时减少水分用量,提高番茄的水分利用效率,为本试验的最优水氮耦合处理。
氮肥运筹对黄土塬区春玉米产量、效益和氮肥利用率的综合效应

【目的】研究氮肥种类、施氮量、施肥方式及施肥位置对春玉米产量、氮素吸收、氮肥利用率和经济效益的综合效应,为黄土塬区雨养春玉米氮肥减量和轻简化施肥提供理论与技术支撑。【方法】本研究在黄土高原中南部陕西长武县进行,共设两个试验。1)肥料效应试验(2017—2018),供试作物为春玉米(品种为‘先玉335'),一年一熟制,耕作方式为平作半膜覆盖。设8个处理:不施氮(N0);常规施氮(N225,分次施肥,膜间施肥);减量施氮(N180,分次施肥,膜间施肥);普通尿素减量一次性膜间基施(B-N180);硫包衣尿素减量一次性膜间基施(B-SCU)和膜内基施(B-SCUi);基质缓释尿素减量一次性膜间基施(B-MU)和膜内基施(BMUi) 。生育期内测定耕层土壤矿质氮(NH_4~+ + NO_3~–)含量及植株地上部氮素累积量,收获后测定产量及0—200 cm土壤剖面中矿质氮(NH_4~+ + NO_3~–)残留量等指标。2)肥料氮素释放试验,与2018生育季肥料效应试验同时同地进行,不种植玉米。设6个施肥处理:普通尿素膜间(U)和膜内(Ui)、硫包衣尿素膜间(SCU)和膜内(SCUi)、基质缓释尿素膜间(MU)和膜内(MUi)。测定施肥区单位土体(5 cm × 6 cm × 100 cm)中矿质氮量,土体中矿质氮增量被视为肥料释放氮。【结果】氮肥种类、施氮量和施肥方式对春玉米产量、氮素累积量、氮肥利用率和经济收益等有显著影响,矿质氮在土壤剖面中的分布及其肥效受生育季降雨量及降雨分布的影响。施N 180~225 kg/hm~2可显著增加黄土塬区春玉米产量,增产幅度为49.47%~84.73%。与N225处理相比,B-MU、 B-MUi和B-N180等处理2个生育季均无减产效应,但氮肥利用率较常规施肥增加4.41%~23.61%,经济效益增加346~1586 yuan/hm~2,同时减少了土壤矿质氮的残留;而B-SCUi处理产量显著下降,其氮素累积量、氮肥利用率及经济效益也均有所降低;N180处理2017生育季无显著减产效应,2018生育季减产23.31%,减少经济效益5623 yuan/hm~2。膜际种植条件下,膜间施肥效果优于膜内施肥。基质缓释尿素的养分释放规律与当地水热条件和植株吸氮规律较匹配。【结论】黄土塬区氮肥全部膜间基施有利于雨养春玉米喇叭口期前吸收足够的氮素营养,减少氮肥追施可能带来的氮素损失或干旱季节无法追肥的风险,提高生产效率和氮肥利用率。基质缓释尿素所释养分与玉米根系在土壤中的分布匹配性较好,减少20%的氮肥投入量无减产效应,是当地轻简化施肥的推荐氮肥种类;硫包衣尿素在玉米生育前期养分释放量过少,不适宜一次性基施。
有机无机肥配合生化抑制剂抑制土壤有机碳的转化

【目的】有机肥部分替代化肥是确保土壤地力提升、兼顾农田养分高效利用的有效途径。脲酶和硝化抑制剂可有效抑制尿素水解和土壤硝化过程。研究硝化抑制剂[2-氯-6(三氯甲基)-吡啶(nitrapyrin, CP)]和脲酶抑制剂[正丁基硫代磷酸酰胺(N-butyl thiophosphamide,NB)]对土壤有机碳素转化的影响,为有机无机肥配合施用提供科学依据。【方法】在25℃和35℃条件下进行土壤培养试验。试验共设不施肥对照(CK)、单施尿素(U)、尿素+牛粪(UM)、尿素+牛粪+NB(UM_(NB))、尿素+牛粪+CP(UM_(CP))、尿素+牛粪+NB+CP(UM_(NB+CP)) 6个处理。除CK外,所有处理氮素用量一致,均为N 0.35 g/kg,除单施尿素处理,其余处理中牛粪氮的比例均为40%。在培养第7、32、81天取样,测定土壤有机碳组分含量,分析土壤蔗糖酶、纤维素酶、β-D-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶4种酶活性。【结果】在25℃和35℃条件下,培养后第7、32、81天UM_(NB)、UM_(CP)和UM_(NB+CP)处理的土壤有机碳量(SOC)与UM间无显著差异,但均显著高于单施尿素处理;与UM相比,UM_(NB)、UM_(CP)、UM_(NB+CP)处理的土壤易氧化碳(EOOC)平均分别降低了7.6%、5.4%和15.4%;UM_(NB)、UM_(CP)、UM_(NB+CP)处理的微生物生物量碳(MBC)平均值为190 mg/kg(25℃)和286 mg/kg(35℃),与UM相比分别降低了47%(25℃)和13.9%(35℃)。在25℃条件下,培养第7和81天时,UM_(NB)、UM_(CP)、UM_(NB+CP)处理的EOOC值与UM差异不显著,而在第32天时,均显著低于UM,3个抑制剂处理间差异不显著;在35℃下3个抑制剂处理与UM处理差异未达显著水平,只在32天时UM_(NB+CP)处理显著低于其他两个抑制剂处理(P < 0.05)。微生物生物量碳下降的幅度在3个培养期和两个温度下,均表现为UM_(NB) < UM_(CP) < UM_(NB+CP);在25℃下,第7天和32天时UM_(CP)和UM_(NB+CP)的MBC量显著低于UM_(NB);在35℃下,仅在第7天时UM_(CP)和UM_(NB+CP)显著低于UM_(NB),而UM_(CP)和UM_(NB+CP)间MBC量差异不显著。与U和CK相比,4个添加牛粪的处理均可提高土壤β-D-葡萄糖苷酶和多酚氧化酶活性,但却显著降低了纤维素酶活性。不同处理间的土壤转化酶活性无明显差异。在25℃和35℃条件下,加抑制剂处理表现出抑制纤维素酶活性的趋势。【结论】在有机肥替代40%化肥的常规氮用量下,添加脲酶抑制剂(NB)和硝化抑制剂(CP),特别是CP,虽然不影响土壤总有机碳含量的增加,但显著降低了与有机碳矿化相关的土壤微生物量和酶活性,特别是纤维素酶活性,因而抑制了土壤中有机碳的转化。同时添加两种抑制剂对有机碳转化的抑制效果更强。因此,在用有机物料替代化肥的生产实践中,脲酶和硝化抑制剂的使用应慎重。
壮秧影响不同节氮水平下早稻产量及氮肥吸收利用

【目的】培育壮秧和施用分蘖肥是促进水稻早发的重要措施,但增施分蘖肥易导致水稻无效分蘖增加和氮素流失。研究双季稻区早稻壮秧和分蘖肥节氮条件下产量形成和氮素吸收利用特性,以期为早稻节氮控污和丰产栽培提供科学依据。【方法】以超级杂交早稻‘淦鑫203'为材料,采用壮苗育秧(状秧)和普通育秧(普秧)两种方式培育秧苗。于2014—2015年进行大田试验,设置壮秧常规施氮(VS+100%N)、节氮10%(VS–10%N)、节氮20%(VS–20%N)、节氮30%(VS–30%N) 4个处理,以普秧常规施氮(NS+100%N)处理和不施氮空白(NS+0N)处理分别作对照,共6个处理。减施的氮肥均在分蘖肥中扣除,除不施氮对照外,各处理基肥氮(72 kg/hm~2)和穗肥氮(54 kg/hm~2)均保持不变。分析早稻拔节期、齐穗期和成熟期SPAD值、光合速率、硝酸还原酶活性和各器官氮素含量,并测定成熟期水稻产量及其构成,明确了植株总氮积累量、氮素转运量、氮表观转运率、氮素利用效率等。【结果】与NS+100%N处理相比,壮秧条件下分蘖肥节氮10%~30%对叶片SPAD值和光合速率无显著影响,但壮秧能促进分蘖发生和成穗,在生育中后期可逐渐弥补分蘖肥节氮对分蘖期干物质积累的不利影响,成熟期VS–10%N和VS–20%N处理干物质积累量较对照NS+100%N增加,产量分别增加了8.5%和1.5%;VS–30%N处理干物质积累量和产量则呈下降趋势。同时,壮秧有利于提高早稻叶片硝酸还原酶活性、各器官氮含量和氮积累量,与NS+100%N处理相比,VS+100%N处理成熟期氮素积累量显著增加了6.9%,VS–10%N和VS–20%N处理无显著变化,VS–30%N处理显著下降了9.7%。壮秧处理氮素回收率和氮素农学效率较NS+100%N处理分别显著提高了12.1%~22.4%和9.9%~24.7%(P < 0.05)。【结论】双季稻区早稻壮秧可以促进分蘖早发,提高叶片的干物质生产能力和氮代谢性能,弥补分蘖肥减氮后对水稻前期生长的不利影响,提高后期的干物质生产量和氮运转量。通过培育壮秧,分蘖肥减施总施氮量的20%以内,早稻产量不会下降,可实现水稻的节氮、丰产和节本栽培,有利于提高氮素利用效率和减少氮素流失对环境的污染。
河北省电镀制版厂土壤重金属污染特征及生态风险评价

以河北省5家电镀制版厂厂区内及周边土壤为对象,探究电镀场地土壤中As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni等6种重金属的污染特征。通过与背景值和污染风险筛选值比较,分析超标污染物的种类、含量及特征。利用主成分分析揭示重金属污染来源。采用Hakanson潜在生态危害指数法及地累积指数法对土壤中重金属的污染现状及潜在生态危害风险进行评价。结果表明:电镀废水、废气、废渣等长期污染导致研究区土壤重金属不同程度累积,Cd、Ni、Cu的平均含量高于河北省土壤背景值,其中Cd污染程度最高,为背景值的3.89倍。但所有重金属指标均未超过建设用地土壤污染风险筛选值。主成分分析结果显示,Ni、Pb与Cu,Cd与Hg具有相似的自然或人为污染源。电镀制版厂附近土壤平均潜在生态危害指数为157.57,存在“中等”生态危害风险,其中Cd的风险最为显著,需重点关注。地累积指数评价结果显示,Cd是主要污染因子,达到“偏中度”污染水平。
基于积极团队情感基调的情感机器人协作任务分配拍卖算法

多机器人系统(Multi Robot System,MRS)通过引入机器人个体情感因素,可以有效提高个体的自主协作能力、决策能力以及多机器人系统的整体智能化水平。然而,以往研究主要集中于个体情感状态(情绪、个性等),缺乏从团队情感层面来探索积极团队情感基调(Positive Group Affective Tone,PGAT)对团队协作能力和团队有效性的影响。为了发挥PGAT在任务分配中的积极作用,降低因为团队成员情绪衰减而导致团队解散的风险,并增加团队协作能力和团队有效性,提出了基于PGAT的情感机器人协作任务分配拍卖算法。仿真追捕对比实验表明,相对于基于焦虑情感模型的改进合同网协议多机器人任务分配算法和基于自主意识的分布式情感机器人任务分配算法,基于PGAT的情感机器人协作任务分配拍卖算法的追捕成功率分别提高了269.3%和6.5%,任务分配成功率分别提高了138.7%和5.1%,平均追捕时间分别缩短了14.5%和26.3%,并且在150场追捕对比实验中,追捕时间小于对比算法的场次占比分别达到87.3%和90.7%。
基于结构相关性的自适应图像修复

针对传统的Criminisi修复算法中优先函数计算的不足,以及修复后图像质量下降的问题,文中提出了一种基于结构相关性的自适应图像修复算法。首先,引入结构相关性,对优先权计算进行改进,增加优先权计算的可靠性;然后,自适应选择样本块大小,使修复更加准确并提高修复效率;最后,引入HSV颜色空间,根据样本的色度、亮度来搜寻最佳匹配块,减少修复误差,完成图像恢复。实验结果表明,所提算法在主观视觉上有明显提升,并且在峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)方面均有一定提高,修复效果明显,与传统的Criminisi修复算法相比,其峰值信噪比提高了1~3dB,结构相似度更接近1。所提算法利用结构相关性和自适应选择样本块大小对彩色破损图像进行修复,优先权计算更加合理准确,修复效率有所提高,修复效果可视性更佳,有利于实际应用。
一种基于自注意力的句子情感分类方法

注意力机制近年来在多个自然语言任务中得到广泛应用,但在句子级别的情感分类任务中仍缺乏相应的研究。文中利用自注意力在学习句子中重要局部特征方面的优势,结合长短期记忆网络(Long Short-Term Model,LSTM),提出了一种基于注意力机制的神经网络模型(Attentional LSTM,AttLSTM),并将其应用于句子的情感分类。AttLSTM首先通过LSTM学习句子中词的上文信息;接着利用自注意力函数从句子中学习词的位置信息,并构造相应的位置权重向量矩阵;然后通过加权平均得到句子的最终语义表示;最后利用多层感知器进行分类和输出。实验结果表明,AttLSTM在公开的二元情感分类语料库Movie Reviews(MR),Stanford Sentiment Treebank(SSTb2)和Internet Movie Database(IMDB)上的准确率最高,分别为82.8%,88.3%和91.3%;在多元情感分类语料库SSTb5上取得50.6%的准确率。
面向超大规模并行模拟的LBM计算流体力学软件

格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)是一种基于介观模拟尺度的计算流体力学方法,已被广泛用于理论研究和工程领域。提高LBM计算流体软件的并行模拟能力,是高性能计算及应用研究中的一项重要内容。该研究基于"神威·太湖之光"超级计算系统,设计并实现了一套高效扩展的LBM计算流体力学软件。针对国产众核处理器SW26010的架构,文中设计了以下几种提高SWLBM方针速度和可扩展性的多级并行技术,包括面向19点stencil的数据复用、碰撞过程向量化、主从异步并行通信计算隐藏等。基于以上并行优化方案,文中测试了高达56000亿网格的数值模拟,SWLBM软件持续浮点计算性能达到4.7PFlops,软件模拟速度提高了172倍。相比百万核心10000*10000*5000网格风场模拟,SWLBM整机千万核心的并行效率可达87%。测试结果表明,SWLBM有能力为工业应用提供实用的大规模并行模拟解决方案。
原子动力学蒙特卡洛程序MISA-KMC在反应堆压力容器钢辐照损伤研究中的应用

材料科学领域的快速发展,使得核材料(反应堆压力容器钢)微观结构在受到强辐射时产生辐照损伤的问题成为了重点研究对象。采用动力学蒙特卡洛方法,可以模拟反应堆压力容器钢中溶质析出行为。为了给研究核材料在长期服役后微观结构演化及性能变化提供理论依据,文中介绍了自主开发的MISA-KMC程序的并行策略及大规模测试结果。在验证程序正确性的基础上,利用MISA-KMC程序研究了反应堆压力容器钢中多种溶质原子的析出过程。结果表明,经过长时间演化,溶质原子会发生聚集,形成富Cu团簇,富Cu团簇是引发反应堆压力容器钢脆化的主要微观结构之一。MISA-KMC程序模拟结果的准确性、可支持模拟规模大小以及模拟元素的多样化,为后续的材料性能变化研究提供了保障。
基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法

无人机飞行受到气动阻尼扰动,从而导致控制稳定性不好。当前采用翼型截面气动参数调节的方法进行无人机抗扰控制,以扭角以及振动方向等参数为约束指标,参数调节的模糊度较大,对气动姿态参数调节的稳定性不好。文中提出基于气动参数调节的无人机抗扰动控制算法。该算法根据无人机的飞行工况构建各阶模态对应的气弹耦合方程,在速度坐标系、体坐标系、弹道坐标系三维坐标系下构建无人机的飞行动力学和运动学模型;采用卡尔曼滤波方法实现对无人机飞行参数的融合调节和小扰动抑制处理,并采用末端位置参考模型进行无人机飞行轨迹的空间规划设计;在卡尔曼滤波预估模型中实现对动力学模型的线性化处理,采用气弹模态参数识别方法进行无人机的飞行扰动调节;将姿态控制作为内环,获得位置环状态反馈调节参数;以无人机的升力系数和扭力系数作为气动惯性参数进行飞行姿态的稳定性调节,从而实现无人机抗扰动控制律的优化设计。采集飞机的俯仰角、横滚角和航向角作为原始数据在Matlab中进行仿真分析,仿真结果表明,采用所提方法进行无人机抗扰动控制的稳定性较好,对气动参数进行在线估计的准确性较高,航向角误差降低12.4%,抗扰动能力提升8dB,收敛时间比传统方法缩短0.14s,无人机飞行的抗扰动性和飞行稳定性得到提高。所提方法在无人机飞行控制中具有很好的应用价值。