mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
长期施肥对黄泥田土壤微生物群落结构及团聚体组分特征的影响

【目的】黄泥田是中国南方稻作区主要的中低产田之一,土壤微生物和团聚体组分是影响黄泥田土壤肥力及生产力的重要因素,研究长期施肥对其影响为黄泥田土壤肥力评价与培肥技术提供理论依据。【方法】以福建省黄泥田28年长期定位施肥试验为基础,设4个处理为对照(不施肥,CK)、氮磷钾肥(NPK)、氮磷钾肥+牛粪(NPKM)、氮磷钾肥+秸秆还田(NPKS)。采集0-20cm耕层土壤样品,利用磷脂脂肪酸分析技术研究了土壤微生物群落结构,并用湿筛法测定了水稳性团聚体组分特征。【结果】与CK相比,施肥增加土壤微生物磷脂脂肪酸种类数16.67%~38.89%,提高土壤微生物总量26.71%~47.30%,其中细菌、真菌和放线菌等数值差异均达显著水平;长期不施肥(CK)易导致土壤中放线菌缺乏,而NPKM更有利于提升土壤微生物菌群种类与数量。土壤磷脂脂肪酸第一和第二主成分分析综合了89.80%方差贡献率,提取出C17:1w8(细菌G-) 、C12:0(细菌)、cy19:0w8(伯克霍尔德菌)、C17:0(节杆菌)、C18:1w7(假单胞杆菌)、C10Me17:0(放线菌)等6种主要变异信息。此外,NPKM与NPKS可增加0.25~2.0mm水稳性团聚体4.74~8.47个百分点,各施肥处理该粒径下C、N含量分别提高1.63%~32.58%和3.82%~13.74%。NPKS有利于促进>0.25mm大团粒结构形成,而NPKM更有利于提升不同粒径下C、N含量。细菌、放线菌和微生物总量与水稳性团聚体0.25~2.0mm粒径呈显著的正相关(P<0.05),与水稳性团聚体<0.25mm粒径呈显著的负相关,细菌、微生物总量与不同粒径碳含量均呈极显著正相关。【结论】黄泥田合理施肥可显著地提高土壤微生物群落数量及含量,促进>0.25mm团聚体形成,增加不同粒径团聚体C、N含量,其中NPKM对黄泥田培肥地力的效果最好。
长期施肥砂姜黑土微生物学特征差异及评价

【目的】作为安徽省主要中低产土壤类型之一,砂姜黑土不良属性严重制约旱地粮食作物稳产增产,因此本研究利用长期定位试验研究砂姜黑土微生物特征对不同施肥模式的响应,为改善砂姜黑土生态功能、提高地力可持续性等提供理论依据。【方法】基于安徽省杨柳长期定位试验(始于1981年),研究5种施肥模式,不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与化肥配施(等氮)(MNPK)、有机肥与化肥配施(高氮) (HMNPK)砂姜黑土耕层土壤可培养微生物数量、微生物生物量及酶活性等微生物学性状的变化规律,并通过主成分分析方法对不同施肥模式下的土壤微生态进行综合评价。【结果】与不施肥相比,长期施用有机肥(M、MNPK和HMNPK)可显著增加土壤微生物总数量(15.68~22.80倍),尤其是细菌和放线菌数量,二者分别于M、MNPK处理达最高值(30.50×10~5cfu/g和15.50×10~4cfu/g);长期单施有机肥对土壤真菌有明显抑制作用,单施化肥有利于土壤真菌数量的增加。施用有机肥(M、MNPK和HMNPK)可有效增加土壤微生物生物量碳、氮含量,其中MNPK处理微生物量碳含量增幅最高,达119.74%,但与M、HMNPK处理差异不明显,微生物量氮含量增幅达88.46%,显著高于M、HMNPK处理;长期单施化肥仅对微生物量碳含量有提增作用(38.87%),对微生物量氮作用不明显,其对微生物量碳的提增作用显著低于其他施肥处理。长期单施有机肥可显著提高土壤脲酶与转化酶活性,抑制磷酸酶活性,长期单施化肥的作用则相反。用主成分分析方法将9个生物指标降维提取出2个主成分,第一主成分以细菌、放线菌、微生物量碳、微生物量氮、脲酶和转化酶为主要影响因子,第二主成分以为真菌、酸性和中性磷酸酶为主要影响因子,分别代表了与碳、氮和磷循环密切相关微生物影响因子。通过综合得分把不同施肥模式下砂姜黑土微生物生态划分为3个等级,一等包括长期有机肥与化肥配施(等氮与高氮),二等包括长期单施有机肥,三等为长期单施化肥与不施肥。【结论】通过综合评价可得,砂姜黑土的微生物生态状况在长期有机肥与化肥配施条件下最佳,单施有机肥次之,而长期单施化肥与不施肥的较差。
长期不同施肥模式红壤性水稻土磷素变化

【目的】研究红壤性水稻土长期不同施肥模式下耕层土壤有效磷含量与全磷含量的变化特征,以及有效磷含量与累积磷盈亏的关系,分析不同形态磷肥对土壤磷素有效性影响的差异,找出最有效的红壤性水稻土磷素培肥施肥方式。【方法】供试土壤取自1981 2012年在江西进行的红壤双季稻稻田长期定位试验。试验自始至终保持水分、农药等日常田间管理与当地习惯相同,统一水稻品种并定期更换。试验设5个处理:施氮钾肥(NK);氮磷钾化肥(NPK);两倍氮磷钾化肥(NPK2);早稻氮磷钾化肥配施紫云英,晚稻氮磷钾化肥配施猪粪(NPKM);长期不施肥(CK)。分析了耕层土壤有效磷含量和全磷含量,计算了有效磷增量与累积磷盈亏的相互关系。【结果】试验32年后,对照土壤磷年均亏缺22.7kg/hm~2,有效磷含量在低水平下维持平衡;NK处理磷素年均亏缺27.9kg/hm~2,显著高于不施肥处理,全磷含量缓慢降低,32年累计降低了8.6%,有效磷含量呈持平趋势。NPK、NPK2、NPKM处理土壤磷素均有盈余,年均盈余量分别为33.3、39.0、41.0kg/hm~2,全磷含量分别增加了32.1%、89.4%、165.1%,有效磷含量分别增加了2.2、6.9、15.3倍,年上升速率分别为0.30、1.18、1.79mg/kg,有效磷增量与累积磷盈余呈显著正相关。NPK化肥配施有机肥处理不仅提高土壤有效磷及全磷的含量,还显著提高磷素有效性。水稻产量增加量随累积磷投入量和有效磷的增加而增加,前期增加较快后期增加较慢,有效磷含量具有明显的拐点,其值超过20mg/kg后产量就增加缓慢。【结论】红壤性水稻土在双季稻种植模式下,长期不施磷肥处理土壤全磷含量缓慢降低,有效磷含量可维持低水平下的平衡。施磷处理土壤全磷含量,有效磷含量以及磷素有效性均呈上升趋势,且无机磷肥与有机磷肥配施处理上升最快。无机磷肥与有机磷肥配合施用在提高土壤全磷含量的同时也提高磷素的有效性。土壤有效磷超过20mg/kg后相对产量提高缓慢。氮磷钾化肥与有机肥配合施用是提高耕层土壤磷素库容和提高磷素活化能力的有效措施。
长期施肥褐土有效磷对磷盈亏的响应

【目的】研究长期施肥条件下土壤磷素供应能力、累积状况与土壤有效磷变化速率,阐明土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,为黄土高原旱作农业区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以农业部寿阳旱作农业示范区褐土肥力与肥料长期定位试验为研究平台,选择试验中9个处理进行研究分析,分别为不施肥处理(CK)、4个单施无机肥水平处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N_4P_4),3个有机无机肥配施水平处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3、N_4P_2M_2),单施有机肥处理(N_0P_0M_6)。以5年一个周期测定土壤0-20cm有效磷含量,明确土壤有效磷的变化规律。计算玉米收获后植株生物量以及测定磷含量,得出作物携出量与磷素年累积量,分析不同施肥处理下土壤磷素盈亏与土壤有效磷的变化特征。【结果】长期不施用磷肥情况下,土壤磷素一直处于亏缺状态,有效磷年均下降速率为0.02mg/(kg·a)。单施无机肥后,随着磷肥投入量的增加,土壤有效磷随之增加,N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N_4P_4处理年均增速分别为1.04、1.08、1.70和2.13mg/(kg·a)。有机无机配施处理土壤有效磷普遍高于单施化学磷肥处理含量,N_2P_1M_1、N_3P_2M_3、N_4P_2M_2处理年均升高速率分别达1.70、3.73和4.72mg/(kg·a)。单施高量有机肥N_0P_0M_6处理土壤中有效磷增速最高,年均升高5.63mg/(kg·a)。长期不施肥导致土壤磷素亏欠,土壤中每亏缺P100kg/hm~2,土壤中有效磷含量平均降低0.5mg/kg。施用无机肥条件下,土壤每累积P100kg/hm~2,土壤中有效磷含量可以平均提高4.3mg/kg。有机无机配施有协同作用,其土壤P每累积100kg/hm~2,土壤有效磷含量平均提高9.1mg/kg。N_2P_1M_1处理为推荐施肥处理,即每年投入P_2O_565kg/hm~2后土壤有效磷增加最多,土壤每累积P100kg/hm~2,土壤中有效磷含量平均提高17.1mg/kg。【结论】土壤有效磷随土壤磷素盈余而变化,同时与磷素投入量密切相关,当P_2O_5每年投入量为37.565kg/hm~2时,基本可以满足作物生长需求,磷肥当季利用率较高,磷素在土壤中累积量较少。当P_2O_5每年投入量达到112kg/hm~2后,会造成磷素在土壤中大量累积,不仅作物产量对磷肥几乎没有响应,还会对农田环境产生危害。
长期施肥红壤钾有效性研究

【目的】长期不同施肥可改变土壤速效钾、缓效钾含量及土壤pH,进而影响土壤钾素有效性。本研究利用始于1990年的祁阳旱地红壤长期定位试验,研究不同施肥条件下土壤钾素有效性的变化情况,为指导合理施肥提高土壤肥力提供依据。【方法】选择不施肥(CK)、施氮磷化肥(NP)、施氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)4个处理。采用生物耗竭方法,以玉米苗为供试作物,在施用氮磷肥不施钾肥的条件下连续种植5次,测定每次种植20d后玉米钾素含量及土壤速效钾、缓效钾含量。【结果】1)土壤速效钾含量随耗竭种植次数的增加而逐渐降低。22年不同施肥土壤速效钾含量存在差异,耗竭种植后土壤速效钾含量的变化表现为:CK处理在第二次种植后土壤速效钾含量降至“最低值”,NP处理在5次耗竭种植后土壤速效钾含量接近“最低值”。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤速效钾含量分别降低了45.2和41.7mg/kg,降低幅度分别为65.9%和60.4%;NPK和NPKM处理分别降低了171.0和390.3mg/kg,降低幅度为73.4%和81.3%。2)22年后不同施肥处理土壤缓效钾含量高低顺序为NPKM>NPK>NP>CK,5次耗竭种植后土壤缓效钾含量顺序未发生变化。5次耗竭种植后CK和NP处理土壤缓效钾含量分别降低了54.0和77.0mg/kg,降低幅度分别为46.0%和53.8%;NPK和NPKM处理分别降低了41.0和55.0mg/kg,降低幅度分别为27.2%和22.5%。3)玉米钾素带出总量的大小顺序为NPKM>NPK>CK>NP,NPKM处理玉米钾素带出总量是NPK处理的3.1倍,NPK处理是NP处理的1.9倍。4)采用Elovich方程对土壤钾素供应能力进行模拟得出土壤供钾能力的大小顺序与实际顺序一致,从方程决定系数和标准误差角度判断一级动力学方程对CK和NPKM处理的拟合效果较好,Elovich方程对NP和NPK处理的拟合结果较好。5)土壤速效钾(X_1)、缓效钾(X_2)、全钾(X_3)含量和土壤pH(X_4)与玉米钾素带出量(y)的多元回归方程为y=-438.90+0.33X_1+0.22X_2+22.14X_3+18.44X_4(R~2=0.995),X_1(土壤速效钾含量)与y达到显著正相关水平(P<0.05);逐步回归方程为y=-107.36+0.38X_1+25.16X_4(R~2=0.985),X_1(土壤速效钾含量),X_4(土壤pH)分别与y达到极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)正相关水平。【结论】基于耗竭种植条件下玉米钾素带出量,旱地红壤长期不同施肥后氮磷钾肥与有机肥配施(NPKM)处理的土壤钾素有效性高于氮磷钾化肥(NPK)处理,不施肥(CK)和施氮磷肥(NP)处理。土壤钾素供应能力及累积供应量的大小顺序表现为NPKM>NPK>CK>NP。旱地红壤速效钾含量和土壤pH与玉米钾素累积带出量呈显著正相关关系(P<0.05)。
长期不同施肥模式下华北旱作潮土有机碳的平衡特征

【目的】研究土壤有机碳的平衡特征,对于更好的了解土壤有机碳的稳定性和培肥效果具有重要意义。本研究以旱作潮土为研究对象,揭示长期施肥对土壤有机碳平衡的影响并探讨可持续利用的培肥模式。【方法】以旱作潮土34年长期定位试验为依托,通过田间取样和室内分析,研究不同施肥条件下土壤有机碳的含量、平衡,并通过相关分析分析土壤有机碳与施肥年限和作物产量的关系。试验处理包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、有机肥配施氮肥(NM)和秸秆配施氮肥(NS)处理。【结果】经过34年的不同培肥措施,有机无机配合施肥处理(NM、NS),施用化肥(N、NP、NPK)处理和CK处理土壤有机碳分别平均增加52.9%,29.0%和11.1%;不同施肥模式下有机碳的盈余量差异显著,施肥的各处理和不施肥处理土壤有机碳均有盈余,其中NM处理盈余量为C6.61t/hm~2,显著高于其它处理,其次是NS处理(C4.68t/hm~2),不施肥处理盈余量最低,仅为C0.21t/hm~2,显著低于其它处理; 旱作潮土有机碳的固定量与有机碳的投入量之间呈极显著的正相关性(r=0.86**);碳投入的平均转化效率为8.5%,要维持土壤有机碳的平衡,每年有机碳投入量为0.04t/hm~2。土壤有机碳含量与小麦(r=0.37**)和玉米(r=0.42**)的产量呈极显著正相关。【结论】不同施肥处理(包括CK处理)土壤有机碳总体呈增加趋势,该地区旱作潮土有机碳仍具有一定的固碳潜力,其中有机肥与化肥配合施用是提高旱作潮土有机碳的最佳培肥措施,可以使土壤有机碳呈显著性增加,其次是氮磷钾肥配合施肥处理。
长期施肥对黑土磷和锌形态转化的影响

【目的】东北黑土地为我国重要粮食生产基地,高肥力的黑土仍需施用磷肥以保障粮食高产。探讨长期施肥对土壤磷和锌形态转化机制,为确保黑土区粮食和环境安全提供理论依据。【方法】本研究以设在典型黑土区13年的长期施肥定位试验为研究对象,设不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)、施氮磷钾加不同量有机肥(NPK+OM_1、NPK+OM_2、NPK+OM_3)共5个处理,分析土壤不同形态磷和锌含量。【结果】长期施化肥对土壤有机磷含量影响不显著,但土壤无机磷含量显著增加;长期不施肥黑土有效磷含量为32.6mg/kg,长期施化肥加有机肥可显著增加土壤有效磷含量;连续13年施用磷肥,土壤中的磷每年平均累积16kg/hm~2,其主要以铝磷(Al-P)和铁磷(Fe-P)的形态在土壤中储存,其中约20%仍为有效磷;而磷肥加有机肥的3个处理,连续施用13年后,有机磷含量增加了47.2~67.9 mg/kg,无机磷含量增加253.4~410.6 mg /kg,土壤全磷平均分别以每年49.4(NPK+OM_1)、64.2(NPK+OM_2)、70.4(NPK + OM_3)kg/hm~2的量累积在土壤中,其中15%~21%仍为有效磷,主要以有效性较高的二钙磷(Ca_2-P)、八钙磷(Ca_8-P)、Al-P、Fe-P存在于土壤中,只有10%~21% 的磷以有机磷的形态累积在土壤中,并且这个比例随有机肥施用量的增加而降低。黑土长期不施肥土壤有效锌(DTPA-Zn)含量可达1.96mg/kg,长期施化肥、化肥加有机肥均可显著增加土壤DTPA-Zn含量;长期施化肥使黑土酸化,改变了土壤锌形态,增加了土壤交换态锌和无定型铁氧化物结合态锌的含量,化肥加有机肥显著增加了除矿物态锌以外的其他各形态锌的含量,其中55%~88%以无定型铁氧化物结合态锌储存在土壤中。通径分析结果显示,Ca_2-P对DTPA-Zn影响最大,Ca_8-P、Al-P、Fe-P通过Ca_2-P间接影响DTPA-Zn含量。【结论】长期施入黑土的磷,主要以有效性较高的无机态磷储存在土壤中,锌主要以无定型铁氧化物结合态储存在土壤中。黑土中磷与锌未表现出拮抗作用,且有效性高的Ca_2-P对DTPA-Zn含量的影响最大,且二者呈正相关关系。
长期施肥下黄土旱塬黑垆土供氮能力的变化

【目的】本研究以36年长期定位试验为依托,分析了不同施肥处理对黄土旱塬区黑垆土全氮、碱解氮、微生物氮以及硝态氮和铵态氮的影响,以期为黄土旱塬区耕地质量的提高和农业可持续发展提供理论依据。【方法】田间试验始于1979年,设6个施肥处理,即不施肥(CK);单施氮肥(N);氮磷配合(NP);秸秆还田加氮磷肥(SNP);单施农家肥(M);农家肥加氮磷(MNP),试验基本为4年冬小麦-2年春玉米的一年一熟轮作制。于每年作物收获后以20cm为间隔分层采集各处理0-100cm土层土壤样品,测定其土壤全氮、碱解氮、微生物氮以及硝态氮和铵态氮含量。【结果】长期施用有机肥能够明显提高旱塬区农田耕层土壤氮的总贮量,M和MNP处理的耕层土壤全氮含量较试验开始时提高了34.0%和42.7%;长期施有机肥能提高土壤中氮素养分的供应能力,SNP、M和MNP处理耕层土壤碱解氮含量比CK分别提高27.1%、34.2%和65.0%,比N处理提高了28.5%、35.7%和66.8%,比NP提高19.8%、26.5%和55.5%;长期施有机肥能够显著增加土壤有效氮的活性库,SNP、M和MNP处理的耕层土壤微生物氮比CK分别提高了217.0%、147.6%、120.2%;SNP、M和MNP处理能够有效减少土壤剖面中硝酸盐淋溶和深层累积,长期不施肥和单施化肥0-20cm耕层NO_3~--N含量显著减少,相对MNP减少了58.3%~61.7%,长期单施氮肥土壤剖面深层硝态氮累积量最大,在80-100cm处硝态氮量达到23.98kg/hm~2,是NP处理的近7倍、MNP处理的51倍,长期施用有机肥和秸秆还田大幅度提高了0-20cm耕层土壤硝态氮含量,降低了NO_3~--N向深层的转移,80-100cm土层NO_3~--N含量不足0.5mg /kg; 长期单施氮肥0-100cm剖面各层NH_4~+-N含量均高于其它处理。【结论】长期施用农家肥、农家肥与氮磷肥配施、秸秆还田与氮磷肥配施既能增加旱地农田耕层土壤氮库,又能提高土壤中氮素养分的有效性和供应能力、扩大土壤有效氮的活性库,同时又可减少NO_3~--N向土壤深层的淋移和累积,使土壤中更多的NO_3~--N保留在耕层,耕层土壤矿质氮的蓄保能力增强,提高肥料利用率高,是黄土旱塬耕地质量提高和农业可持续发展的科学施肥方式。
我国典型农田长期施肥土壤肥力变化与研究展望

【目的】施肥是农业增产的主要措施,显著影响着土壤质量的变化,因此,长期施肥与土壤质量关系一直是植物营养与肥料研究的热点。近30年来,我国农业生产投入不断增长,粮食产量自上世纪90年代起实现了“十一连增”,对土壤的养分收支影响巨大。研究我国近30年主要农田土壤质量的变化,对维持和提高土壤质量,保持粮食高产稳产有重要意义。【方法】我国持续进行的长期肥料试验约50个,覆盖了主要种植制度和土壤类型。依据本专辑论文有关长期施肥对土壤主要理化性状的影响,综述了我国长期不同施肥模式和施肥量土壤质量的变化特征,并依据研究内容和国际研究热点提出了我国今后长期定位试验研究的方向及驱动力。【结果】1)本专辑收集了论文31篇,60%以上研究内容集中在土壤有机质和磷素有效性的演变,表明土壤有机质质量和磷素库源平衡在我国农田土壤质量评估中起着决定性的作用。2)连续30年单施化肥,东北黑土有机质呈缓慢下降趋势,每10年下降1g/kg左右,其他区域稳定缓慢上升,每10年上升1.4~2.5g/kg。长期无机肥配施有机肥及秸秆还田,土壤有机质呈显著上升趋势,30年平均上升幅度西北和华北高达51%和68%,南方旱地和长江流域水田平均为24%。3)我国农田有机物料碳的利用效率平均为16.3%,呈现随水热梯度增加而降低的趋势。其中,西北和东北地区平均为22%~26%,明显高于华北的13%和南方旱地或水田的10%;4)土壤有效磷含量受施肥影响显著。每季作物施磷(P)20~33kg/hm~2,土壤全磷和有效磷可维持平衡或明显增加,年平均上升速率因土壤类型和磷肥施用量不同存在较大差异,每年最大可提高2.1mg/kg;化肥配施有机肥有助于活化土壤磷,对于有效磷有更大的提升空间,最高可达9.3mg/kg。5)施用化肥,土壤磷素以有效性较高的无机形态(Ca_2-P、Ca_8-P、Al-P、Fe-P)累积,化肥配施有机肥显著增加了活性较高的有机磷组分(活性有机磷、中活性有机磷),有利于土壤有效磷的稳定供给。【展望】我国目前集约化种植下,农田有机物料的投入仍是影响土壤有机质平衡的第一要素。我国土壤有机质和有效磷含量仍有增加的空间,还需加强有机物料的投入。土壤质量研究今后还应加强土壤生物指标和土壤生态和健康功能研究,加强土壤质量演变趋势研究,采用模型模拟、预测与预警土壤质量,并通过模型的选择和参数的确定促进模型在生产实践中的应用。
长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势

【目的】依托中国东北典型农田设置的公主岭黑土长期培肥试验,研究长期培肥条件下黑土地区玉米产量和氮肥效应的时间演变趋势,阐明氮肥利用率和土壤养分之间的相关性,为指导我国建立长期培肥模式和提高氮肥利用率提供依据。【方法】本文选择不同有机肥用量(M0、M30和M60)下不施肥处理(CK)、施氮肥(N)、施磷钾肥(PK)和平衡施肥(NPK),共计12个处理,研究长期培肥对玉米的氮肥农学效率、氮肥当季利用率和氮肥累积利用率的影响。【结果】有机肥料和化肥(NPK)对玉米均具有显著增产效果,有机肥化肥配施可降低玉米产量的变异系数(CV)和提高可持续性指数(SYI),从而保证玉米的持续稳产高产。平衡施肥条件下的氮肥农学效率、当季利用率和累积利用率随着施肥年限的延长呈上升趋势,并且达到显著或极显著水平;常量有机肥区和高量有机肥区的土壤肥力得到显著提升,氮肥效应随时间演变趋势分别为变化不显著和显著降低趋势。氮肥利用率与土壤有机碳、土壤全氮、土壤全磷和土壤速效钾呈显著负相关。【结论】在相对较高的肥力条件下,黑土地区玉米氮肥效应呈显著下降或变化不显著的趋势,将为高肥力条件下有机肥部分替代化肥提供科学依据。
不同施肥模式对南方黄泥田耕层有机碳固存及生产力的影响

【目的】探讨南方丘陵黄泥田不同施肥对耕层土壤有机碳固存及生产力的影响,促进区域农田固碳减排和作物高产。【方法】基于32年的长期定位试验,研究不施肥(CK)、单施化肥(NPK) 、化肥+牛粪(NPKM)、化肥+全部稻草还田(NPKS)处理下,历年水稻产量、代表性年份耕层土壤有机碳含量及固碳速率的变化。【结果】NPK、NPKM、NPKS处理下水稻历年平均产量分别较CK高67.1%、88.1%和84.2%,差异显著,且NPKM、NPKS处理与NPK处理间亦具有显著差异。NPK、NPKM与NPKS处理耕层土壤有机碳历年平均含量比CK高8.9%~ 36.8%,其中NPKM最高且亦显著高于NPKS与NPK处理。与初始土壤相比,各处理有机碳含量增加1.84~5.26g /kg。以每10年为评价周期,NPKM、NPKS处理的固碳速率与CK及NPK差异均显著,其中双季稻年份NPKM与NPKS处理固碳速率分别是CK的2.38倍和1.98倍,是NPK处理的1.59倍与1.32倍,但NPK处理与CK间差异不显著。稻田系统年均有机碳输入与有机碳固存间存在极显著幂函数关系,施肥土壤有机碳含量变化与籽粒产量变化间亦呈极显著正相关。【结论】南方黄泥田化肥配施有机肥或配合秸秆还田较单施化肥稳步提升水稻产量。长期不施肥土壤有机碳仍可维持低幅度增长,随着土壤有机碳含量升高,固碳效率逐步降低。化肥配施有机肥或配合秸秆还田较单施化肥明显提高了土壤的固碳速率,二者均是提高黄泥田生产力与固碳能力的双赢措施。
不同覆盖材料及旱作方式土壤团聚体和有机碳含量的变化

【目的】研究秸秆和地膜覆盖旱作冬小麦田土壤团聚体分布规律及与有机碳的关系,为探讨覆盖方式对土壤团聚作用的影响,优化黄土高原旱作农田耕作措施提供理论依据。【方法】冬小麦覆盖试验开始于2008年,试验设计4个处理:冬小麦种植期间无覆盖对照(CK)、全年覆盖秸秆9000kg/hm~2(M1)、全年覆盖秸秆4500kg/hm~2(M2)和全年地膜覆盖(PM)。利用干筛法和湿筛法筛分了2014年收获期0-10cm和10-20 cm土层中>5 mm、5~2mm、2~1mm、1~0.5mm、0.5~0.25mm和<0.25mm粒级的团聚体,计算团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),并分析了覆盖方式对土壤总有机碳的影响及其与土壤团聚体的关系。【结果】1)秸秆覆盖显著提高了0-10cm土层>0.25mm土壤机械稳定性团聚体含量,M1和M2处理较CK处理分别提高了5.1%和2.0%;秸秆和地膜覆盖均可提高10-20cm土层>0.25mm机械稳定性团聚体含量,M1、M2和PM处理较CK处理分别提高了7.6%、4.3%和3.1%。2)秸秆覆盖有利于0-10cm土层>0.25mm水稳性团聚体的形成,M1和M2处理较CK处理分别提高了6.8%和5.0%,PM处理与CK处理无显著差异;覆盖处理对10-20cm土层水稳性团聚体影响不显著。3)秸秆和地膜覆盖均有利于0-10cm土层土壤团聚体稳定性的提高,M1、M2和PM处理平均重量直径值较CK处理分别提高47.8%、24.7%和24.6%,几何平均直径值分别提高了48.9%、34.8%和31.6%。4)秸秆覆盖有利于提高土壤有机碳含量,在0-10cm土层M1和M2处理较CK处理有机碳含量分别提高了11.9%和6.3%,在10-20cm土层分别提高4.2%和4.5%,地膜覆盖对土壤有机碳的积累无促进作用。在0-10cm土层土壤有机碳含量与>0.25mm水稳性团聚体含量呈显著正相关。【结论】秸秆覆盖处理可提高土壤大团聚体含量,提高团聚体的水稳性,改善土壤结构,同时可增加土壤有机碳含量,提高土壤肥力,且覆盖量越大效果越明显。地膜覆盖对土壤结构的改良也有一定作用,但效果较秸秆覆盖处理差。覆盖秸秆9000kg/hm~2处理优于其他处理,可以作为黄土高原旱作农田合理的耕作模式应用到农业生产中。
长期保护性耕作对土壤有机碳和玉米产量及水分利用的影响

【目的】通过研究保护性耕作对旱地春玉米土壤有机碳(SOC)、产量及水分利用的影响,分析保护性耕作的增产机制,为旱作农田耕作技术应用提供理论和技术支持。【方法】采用2003~2013年连续11年的田间定位试验,设传统耕作(CT)、少耕(RT)和免耕(NT)3种耕作措施,分析土壤0-20cm和20-40cm土层有机碳含量、土壤0-20cm含水量、作物耗水量、玉米产量和水分利用效率的年际变化和耕作处理间的差异,并对玉米产量与影响因素的相关性进行分析。【结果】1)保护性耕作能有效提高土壤有机碳含量,少耕、免耕处理0-20cm土层有机碳含量11年平均值较传统耕作分别提高了11.2%和3.4%;至2013年,少耕、免耕20-40cm土层有机碳含量分别较传统耕作增加了5.53和3.29g/kg;土壤0-20cm有机碳储量净增加速率分别为C0.365和0.754t/(hm~2·a)。2)保护性耕作具有明显的增产效果,少耕产量最高,增产效果最好,2003~2013年均产量为5.83t/hm~2,较传统耕作提高了14.7%;免耕次之,年均产量为5.39t/hm~2,较传统耕作增产6.1%。3)各耕作处理玉米产量与土壤0-20cm土层含水量之间存在显著的二次方程关系,与作物耗水量之间具有显著的乘幂方程关系。4)保护性耕作可以增加土壤水分,减少玉米生育期内的耗水量,提高水分利用效率,其中免耕土壤0-20cm土层水分含量最高,2003~2013年平均含水量为15.2%,较传统耕作和少耕提高了1.90和1.66个百分点,且生育期耗水量最少,2003~2013年均耗水量为403.5mm,较传统耕作和少耕减少了16.1mm和7.6mm;少耕、免耕的水分利用效率较传统耕作分别提高了16.1%和10.2%,降水利用效率较传统耕作提高13.9%和5.8%。【结论】长期保护性耕作可以有效地提高土壤有机碳含量、增加土壤水分、减少作物耗水量,从而显著提高了玉米产量和水分利用效率,3种耕作措施中以少耕效果最好,免耕次之,在旱作农田推广少、免耕保护性耕作措施是一种增产、节水的有效途径。
土区长期施肥农田土壤的可持续性评价

【目的】施肥是实现作物增产和土壤培肥的主要途径,综合评价长期不同施肥条件下农田土壤的可持续性,可为农田合理施肥和管理提供理论支撑。【方法】依托陕西杨凌“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”长期肥料定位试验(23年),采集分析了该试验9个处理[不施肥(CK)、单施氮(N)、氮钾配合(NK)、磷钾配合(PK)、氮磷配合(NP)、氮磷钾配合(NPK)、氮磷钾配合秸秆还田(SNPK)、低量有机肥配合氮磷钾(M_1NPK)和高量有机肥配合氮磷钾(M_2NPK)]的土壤养分、微生物特性及作物产量,计算了土壤养分指数、微生物指数、作物指数和可持续性指数,综合评价了长期不同施肥处理对土区农田土壤可持续性的影响。【结果】CK和N处理土壤养分指数分别为0.75和0.87,两者之间差异显著(P<0.05), 均低于土壤养分指数临界值1.00;其余处理的土壤养分指数在1.12~3.12之间,均大于临界值,其中NP和NK差异不显著,SNPK和PK差异不显著,其余各处理间均差异显著(P<0.05)。CK、N、NK和PK处理土壤微生物指数在0.74~0.84之间,低于土壤微生物指数临界值1.00,其中CK和N差异不显著,NK和PK差异不显著,但两组之间差异显著(P<0.05);NP、NPK、SNPK、M_1NPK和M_2NPK处理的在0.98~1.21之间,接近或大于临界值,其中M_1NPK和M_2NPK差异不显著,NP、NPK和SNPK差异不显著,两组之间差异显著(P<0.05)。CK、N、NK和PK的作物指数在0.52~0.60之间,均低于作物指数临界值1.00,仅PK和N差异显著(P<0.05);氮磷配合的施肥处理(NP、NPK、SNPK、M_1NPK和M_2NPK)在0.98~1.02之间,各处理间差异不显著,但均接近或大于临界值1.00。CK、N、NK和PK的可持续性指数分别为0.49、0.54、0.74和0.99,均低于可持续性指数临界值1.30,其中CK和N差异不显著;NP和NPK处理的可持续性指数分别为1.18和1.26,两者差异不显著,接近于可持续临界值;有机无机配合的处理(SNPK、M_1NPK和M_2NPK)的可持续性指数差异显著(P<0.05), 分别为1.55、2.32和2.94,较临界值高19.5%、78.8%和126.3%。土壤养分指数的变异性(50.2%)大于作物指数(29.1%)和微生物指数(18.4%)的变异性,综合计算的可持续性指数的变异最高(62.1%)。【结论】冬小麦-夏玉米轮作条件下,长期不施肥和偏施化肥土区农田生产不可持续,化肥平衡施用(NP和NPK)基本可持续,NPK化肥配合秸秆还田(SNPK)和适量有机无机配施(M_1NPK)是实现土可持续利用的施肥模式。
长期施肥紫色水稻土团聚体稳定性及其固碳特征

【目的】探讨长期不同施肥对土壤团聚体分布及其稳定性的影响,以及团聚体中有机碳对碳投入的响应。 【方法】采集经历30年不同施肥处理后的紫色水稻土,利用湿筛法分离>2mm、0.25~2mm、0.053~0.25mm和<0.053mm团聚体组分,并分析团聚体的稳定性以及年均碳投入量和有机碳固定速率的关系。【结果】与不施肥(CK)比较,施肥(N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK)使>2mm团聚体所占比例提高了9.6%~36.1%,0.25~2mm团聚体降低了6.7%~26.3%,0.053~0.25mm和<0.053mm团聚体所占比例基本稳定;单施化肥处理(N、NP和NPK)没有显著提高土壤团聚体的稳定性,化肥与有机肥配施(MNP和MNPK)显著增加团聚体的稳定性。与CK相比,施肥显著增加土壤总有机碳和>2mm团聚体有机碳含量,其他粒径团聚体碳含量略有提高,但未达显著水平;化肥配施有机肥对团聚体有机碳含量增加效果优于单施化肥。CK和N处理土壤有机碳损失速率为0.08t/(hm~2·a)和0.02t/(hm~2·a),单施化肥(NP和NPK)、单施有机肥(M) 、化肥配施有机肥(MN、MNP和MNPK)处理土壤有机碳的固定速率分别为0.14、0.10和0.17t/(hm~2·a) 。土壤有机碳的固定速率与碳投入呈显著的线性相关关系(R~2=0.531,P<0.05),碳转化效率为3.3%;随碳投入的增加,各粒径团聚体碳含量均增加,且>2mm团聚体的碳增加速率远远高于其他团聚体。【结论】化肥配施有机肥增强团聚体稳定性效果优于单施化肥;本试验紫色水稻土的有机碳还没有达到饱和,仍具有一定固碳潜力,增加的有机碳主要固持在>2mm团聚体中。
国内外耕地培育的差异与思考

本文介绍了欧洲的种养一体化,北美的测土推荐施肥、休耕轮作、保护性耕作、法律限定以及环境约束下的耕地培育模式等; 将我国耕地培育分为耕地生产力障碍因子消除和耕地生产力因子平衡提高两个阶段。指出地力基础、农业生产目标、耕地培肥理念、管理方式和环保理念的差异导致了国内外耕地培育方式的不同。耕地培育与施肥的关系不明确、耕地培育目标不清晰、耕地培育法规不健全是我国耕地培育的主要障碍。还探讨了我国现代良好耕地的定义,如何培育良好耕地,“耕地培肥”与“耕地培育”的概念等问题。提出了划分不同耕地功能区、制订严密科学的耕地质量指标体系、健全耕地培育法律法规体系、正确引导农民科学培肥耕地是我国耕地培育发展的方向。
非富勒烯类有机小分子受体材料

富勒烯及其衍生物因具有多维电荷传输特性和与给体材料形成独特的相分离结构等特点,在有机光伏领域占据主导地位。然而,富勒烯类受体材料本身也有一些难以克服的缺点,如可见光范围内吸收能力弱、修饰困难、成本高等,进而限制了器件性能的提高和规模化使用。非富勒烯类小分子受体材料的研究引起越来越多的重视。研究者可借助丰富的化学手段,设计合成出具有特定聚集态形貌和优异性能的有机小分子及其寡聚物。本文总结了近几年关于苝四甲酰二亚胺类、吡咯并吡咯二酮类、苯并噻二唑类等几类性能相对优异的非富勒烯类有机小分子受体材料的最新研究进展,从分子结构上对其性能进行了剖析,对高性能受体材料的设计合成具有一定的指导意义。最后,讨论了提高非富勒烯类有机小分子受体材料器件性能的主要因素及其研究前景。
汉族成人特发性脊柱侧凸患者与正常人群矢状面形态比较

目的:比较汉族人群中成人特发性脊柱侧凸(idiopathic scoliosis,IS)患者与正常人群间的脊柱骨盆矢状面形态差异。方法:151例汉族成人IS患者及65例年龄匹配的健康志愿者被纳入本研究。151例成人IS患者中,男25例,女126例;年龄26.4±7.1岁,主弯Cobb角39.5°±16.4°(16°~102°);单胸弯41例,双胸弯11例,双主弯28例,胸腰弯15例,三主弯3例,腰弯53例。在站立位全脊柱侧位X线片上测量脊柱骨盆矢状面参数,包括骨盆入射角(PI)、胸椎后凸角(TK)、骨盆倾斜角(PT)、腰椎前凸角(LL)、骶骨倾斜角(SS)及胸腰椎交界性后凸角(TJK)。比较成人IS与正常人群间的脊柱骨盆矢状面参数的差异,比较单胸弯与腰弯患者间的脊柱骨盆矢状面参数的差异。用Pearson相关分析法检测各矢状面参数间的相关性。结果:成人IS患者与正常人群相比,PI(46.3°±10.6°与46.0°±9.5°,P>0.05)及LL(-53.3°±13.8°与-51.3°±9.0°,P>0.05)大小类似,但前者TK偏小(19.7°±12.9°与27.8°±9.8°,P<0.05),PT偏小(6.4°±8.2°与10.3°±6.3°,P<0.05),而SS偏大(39.8°±8.8°与35.7°±7.2°,P<0.05)。单胸弯及腰弯组IS患者的TK均小于正常人群(P<0.05),而单胸弯、腰弯组间TK无明显差异(P>0.05);单胸弯、腰弯组IS患者及正常人间的PI均无明显差异(P>0.05);单胸弯组的TJK小于腰弯组及正常人群(P<0.05),单胸弯组的LL大于腰弯组(P<0.05),单胸弯组的SS大于正常人群(P<0.05),而单腰弯组的PT小于正常人群(P<0.05)。单胸弯组、腰弯组及正常人群中TK均与LL明显相关(P<0.05),而LL又与PI、SS相关(P<0.05)。单胸弯组及腰弯组中PT与TK、LL明显相关(P<0.05),而正常人群中则无明显相关性(P>0.05)。结论:与正常人群相比,成人IS患者的胸椎后凸偏小,同时骨盆有前旋趋势。PI在汉族成人IS患者与正常人间以及单胸弯与腰弯IS患者间均无差异。
超轻材料

超轻材料是一类密度小于10 mg/cm~3的新型材料,具有良好的比强度和比刚度,是优异的物理化学性质和结构性能的统一体。随着人们对超轻材料强大性能的认识,国内外许多课题组都相继开展了对超轻材料的研究,并取得了一系列的成果。现有的超轻材料已经涵盖了硅系、金属及其氧化物、陶瓷、高分子聚合物、新型碳材料及其复合物等各类成分。超轻材料具有声吸收、能量吸收、减震缓冲、热绝缘等性能,在航空航天领域具有重要作用。超轻材料的性能主要取决于它的结构和组成材料的固体成分的性能,比如材料中孔隙的分布以及固体本身的硬度及强度都对性能有着重要的影响。本文根据材料结构的不同,将超轻材料分为气凝胶、泡沫材料、微点阵材料三类。本文对近年来超轻材料的材质及制备方法进行了简要的综述,并通过对各种材料的比较就该领域未来的发展进行了展望。
中性粒细胞CD64水平与急性胰腺炎病变程度关系

目的探讨急性胰腺炎(AP)患者中性粒细胞CD64(nCD64)水平与病变程度的关系。方法收集2015年1~5月南京大学医学院附属金陵医院住院的AP患者样本65例,根据急性生理和慢性健康评估评分(APACHEⅡ)、Ranson评分和CT分级等分为重度急性胰腺炎组(SAP,n=45)和轻度急性胰腺炎组(MAP,n=20);以30例健康体检者为健康对照组。用流式细胞术分别检测nCD64、C反应蛋白(CRP)和IL-6水平;受试者工作特征曲线(ROC)评估nCD64对AP和SAP的诊断效能;采用单因素相关分析和多元线性回归分析nCD64与CRP、IL-6、APACHEⅡ评分的关系。结果SAP组和MAP组nCD64水平均较健康对照组明显升高(P均<0.01),且SAP组高于MAP组(P<0.01); nCD64鉴别AP和健康对照者的曲线下面积(AUC~(ROC))为0.944(95% CI:0.901~0.987,P<0.01),鉴别SAP和MAP的AUC~(ROC)为0.925(95% CI:0.855~0.995,P<0.01),均优于APACHEⅡ评分、CRP和IL-6。AP患者nCD64水平分别与APACHEⅡ评分(r=0.382,P=0.002)、CRP(r=0.656,P<0.01)和IL-6(r=0.265,P=0.036)呈正相关。多元线性回归分析显示nCD64决定了14.3% APACHEⅡ评分的变化(β=0.398,P=0.002; r~2=0.143); CRP决定了40.7% nCD64水平(β=0.638,P=0.000; r~2=0.407)。结论AP患者nCD64水平明显升高,并与AP的严重程度相关,是潜在的AP病情评估的有效指标。
半刚接钢框架内填RC墙结构抗震设计方法(Ⅱ): 算例

作者在文献中提出了半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的两阶段抗震设计方法。该文用此方法设计了1榀6层3跨PSRCW结构,采用塑性机构法、Pushover分析方法及弹塑性时程法对设计算例进行了地震反应分析,评估了算例结构的抗震性能。结果表明:塑性机构法同采用组合斜压板带模型所得到的极限水平承载力相近,结构的整体超强系数为3.34,具有较大的抗侧能力和超强性能。在多遇及罕遇地震下结构的层间侧移比满足现行抗震规范要求,结构具有良好的抗震性能,进一步证明了PSRCW结构的两阶段抗震设计方法的合理性。
地震载荷作用下岩质边坡应力状态调整与破坏规律分析

地震载荷导致岩质边坡内部应力状态调整,引发溃崩、抛射等多种破坏形式。通过对静态与地震载荷作用下岩质边坡内部单元体及结构面应力状态分析,研究了边坡内部应力状态调整规律。以岩石抗拉强度准则和摩尔-库伦强度准则为判据,推导出用于描述完整岩石和含结构面岩体破坏规律的公式。结合地震动力学理论,得到了边坡在地震作用下坡肩拉破坏与坡脚剪破坏的破坏机制,讨论了含结构面边坡的启滑条件与动态滑移过程。地震载荷施加于单元体上的附加应力正负交替,主平面轴动态旋转,边坡不同部位岩体出现拉、压不同的应力状态,破坏形式具有成层性,地震载荷扩大了诱发滑坡的结构面倾角范围。实例分析表明,应力状态分析方法能较好地反映边坡震害演化过程,为边坡震害分析与防治提供新思路。
模块化多电平型高压DC/DC变换器的研究

模块化多电平型(modular multilevel)高压DC/DC变换器采用模块化结构,能够很容易通过子模块串联的方法得到较高的电压和功率等级,适用于高压大功率直流变压场合。该DC/DC变换器采用由两个模块化多电平换流器MMC (modular multilevel converter)组成"面对面相连"的结构,其本身具有直流侧故障保护的功能,无需采用直流断路器进行保护,变压器的存在可实现了电气隔离。目前针对此拓扑结构的研究尚处于起步阶段,其基本运行方式仍是研究的重点和难点。本文具体描述了模块化多电平型高压DC/DC变换器的拓扑结构,并且分析了其本身具有直流侧故障保护功能的作用机理。在此基础上,从调制策略、电容电压平衡策略及功率控制策略三方面对控制器进行设计。最后,通过建立仿真模型和搭建单相结构的实验平台,验证了所提基本运行方式的有效性。
一种模块化多电平换流器分布式均压控制策略

应用于柔性高压直流输电领域的模块化多电平换流器,其桥臂级联功率模块数量通常多达数百个;而现有的阀控系统电容排序均压策略存在运算量大、硬件实现困难等问题。针对该问题,首先提出了一种分布式模块电压均衡控制策略;然后通过将桥臂中的功率模块分组,把桥臂电容电压平均值作为参考值。分组模块电压平均值作为反馈值,对各分组功率模块导通数动态调整,在保证电压均衡效果良好的前提下,有效降低控制系统处理器的运算量。该策略中所有功率模块均能实现故障冗余,而不会降低换流器整体冗余能力。最后在PSCAD/EMTDC中构建HVDC系统进行仿真验证,仿真结果证明了该策略的正确性和有效性。
模块化多电平变流器实验样机的设计

MMC已经成为工业界与学术界的研究热点,仿真分析虽然灵活方便,但有时与实际工况存在差距。首先设计了三相9电平MMC实验样机;然后遵照模块化的原则,设计了子模块;控制系统使用分层的构架,实现了不同层级的控制与保护;再利用载波移相、电压均衡控制及PR调节器实现了电容均压及环流抑制。最后通过实验验证了样机的性能。利用该平台能够为MMC的研究提供一个方便有效的手段。
MMC-STATCOM的2N+1单载波调制方法

合理的多电平调制策略及模块电容电压平衡控制是保证MMC-STATCOM安全可靠运行的基础。针对MMC-STATCOM无直流侧功率传输的特点,提出一种适用于MMC-STATCOM的单载波调制策略,其特征在于上、下桥臂调制波与同一载波进行比较,得到移相的上、下桥臂的模块投入数,实现2N+1电平的输出电压,从而提高补偿电流波形质量。同时,为保证变换器的稳定运行,提出一种基于功率模块开关状态反馈的电容电压平衡控制方法,无需模块电容电压排序,而且避免繁复的功率模块开关状态判断,有效降低控制系统复杂度。最后通过实验验证了所提调制策略的有效性。
模块化多电平换流器MMC的环流抑制技术综述

模块化多电平换流器(MMC)的结构特点带来了内部环流问题,这将直接影响MMC的系统损耗和内部运行特性。最近几年中,关于MMC环流问题的研究取得了重大进展。首先概述了MMC环流理论分析的进展,在讨论相应的环流控制面临的挑战基础上,综述了前沿的环流抑制技术和发展趋势,并就未来研究方向进行了探讨。
基于三电平子模块的倍电平复合式MMC变换器

为了降低模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的接线复杂度和通信失效故障概率,ABB提出了采用压接式IGBT串联的级联两电平CTL(cascaded two-level)变换器。由于桥臂子模块数由数百降为几十,CTL变换器输出电压电平数较少,需要在交流侧安装滤波器。为此,提出了基于三电平TL(three-level)子模块的倍电平复合式MMC变换器VLD-HMMC (voltage-level-doubler hybrid MMC)。每个桥臂有TL、半桥HB(half-bridge)子模块混合组成,且交流侧串联有一个全桥FB(full-bridge)子模块,输出电压电平数提高了1倍,从而省去了交流滤波器。各子模块具有脉冲自主触发功能且其功率开关由压接式器件串联组成,降低了桥臂子模块数,简化了控制器与主电路之间的接线复杂度,降低了通信故障的概率。单个功率开关短路故障不会影响系统正常运行,并且可避免了子模块电容的过度放电,保护电容器和功率开关,提高变换器的可靠性及故障穿越能力。所提拓扑结构实现了直流故障穿越运行,为HVDC换流站的设计提供了技术参考。
单相交/交MMC的简化模型及电容电压平衡

单相AC/AC模块化多电平(MMC)可以直接连接于25 kV的牵引供电网,无需笨重的50 Hz工频变压器,极大地减小了整个系统的体积以及成本。MMC的子模块(SM)电容电压平衡仍然是一个主要的技术问题,为此,提出了一种桥臂内和桥臂间电容电压平衡的方法。所提出的桥臂内电压平衡方法结合了传统载波移相脉宽调制(CPSPWM)和载波层叠脉宽调制(PDPWM)下电压平衡法的优点,桥臂内子模块电容电压平衡只需要2个比例调节器,极大地减小了控制系统的计算量;提出的桥臂间电压平衡通过连接上下桥臂的功率通道实现,避免了与输入/输出电压和电流的相互影响,解决了传统桥臂间电容电压平衡法中共模电流注入电网的问题。同时,建立了MMC的简化数学模型,该模型可以被看作背靠背的PWM变换器,并且清晰地揭示了功率流向。最后,仿真和实验证实了所提出电压平衡法的有效性以及数学模型的正确性。
模块化多电平变换器与级联H桥变换器在中高压变频器应用中的对比研究

级联H桥型变换器CHB(cascaded H-Bridge)由于其笨重、复杂的多绕组移相变压器,限制了其向更高电压/功率等级电机驱动中应用。而模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)的拓扑结构相比CHB可省去其笨重、复杂的移相变压器,因而更希望能够采用MMC来实现更紧凑、更灵活的电机驱动解决方案。但需要指出,MMC与CHB实际上存在很多不同之处,至今还没有文献对这两种拓扑各方面性能进行过系统的比较。为此,文中首次详细对比了MMC与CHB在电路结构、工作原理、元件数量、PWM调制方法、谐波性能等方面的优缺点,并探讨了MMC在电机驱动应用中需要面对的电容电压平衡问题、环流问题、启动预充电问题、以及低频运行时的电容电压波动等问题,并给出了相应的解决方法与一些基本的实验验证,旨在为模块化多电平换流器在电机驱动应用中的推广提供一点抛砖引玉的作用。
基于模块化多电平换流器的牵引供电负序治理

为解决牵引变的负序问题并补偿无功功率,采用两组单相模块化多电平换流器MMC背靠背连接构造铁路功率调节器RPC,直接接入牵引网。首先,建立了单相MMC数学模型;然后通过二阶广义积分构造正交虚拟分量,将其转换到旋转坐标系下,设计双闭环控制器,并以V/v牵引变为例,定量分析并补偿有功和无功;最后,在Matlab中搭建了基于MMC-RPC向V/v牵引变提供负序治理及无功补偿的仿真系统。仿真结果证明了MMC运用到RPC的可行性以及控制策略的有效性。
机载光电平台目标交会定位

根据直线交会测量原理,构建了机载光电平台目标定位数学模型。首先建立5个坐标系,确定了坐标系之间的变换关系,在地心直角坐标系下,根据光电平台观测目标的方位和俯仰角度参数,结合飞机的位置和姿态测量参数,通过坐标变换确定从光电平台到目标之间的观测直线方程。选择一组目标观测直线建立目标交会测量目标函数,根据最小二乘原理,建立关于直线交会点坐标的线性方程组。解出直线交会点的三维坐标并根据从地心直角坐标系到大地地理坐标系的变换关系,计算目标的大地经纬度和高程坐标,通过样本数据进行交会定位精度实验。实验结果表明,本文方法定位结果和实际测量数据接近,经度误差为0.65″,纬度误差为0.82″,高程误差为5 m,验证了本文方法的准确性。本文方法有效可行,对机载光电平台目标定位具有实用价值。
微弱日盲紫外电晕自动实时检测方法

针对目前商用日盲紫外/可见光双谱段电晕探测仪对故障的判定效率低且容易受噪声干扰问题,本文提出了一种微弱日盲紫外电晕自动实时检测方法。在分析电晕目标和噪声时间域统计特性的基础上,该方法利用电晕目标在时间域连续的特点,首先完成灰度图像二值化、形态学膨胀等预处理,其次将N帧连续图像累加后阈值化,最后进行特征提取,获取电晕位置、面积等特征信息,实现电晕的自动实时检测。在完成设备辐射标定的基础上,可立即回溯得到故障的光子计数参考值。建立了该方法的探测概率、虚警率数学模型。将其在高速数字处理平台TMS320DM642上实现并输入测试视频,结果表明:在典型参数情况下该方法单次检测虚警概率为2.85 × 10~(- 5),处理时间小于120 ms,可实现微弱日盲紫外电晕的实时检测。
CO_2探测仪1610 nm通道光谱仪的精细定焦

基于能量集中度的装调方法采用一套由可调谐激光器、积分球、平行光管和数据采集处理软件等组成的精细定焦系统,以确定CO_2探测仪1 610 nm通道光谱仪的最佳焦面位置并完成探测器的精确安装,以像元光谱响应曲线(ILS)的全高半宽度(FWHM)作为聚焦评价函数,通过调整探测器方位遍历搜寻该函数最小值并作为正焦的最终评价依据,进而完成光谱仪的精细定焦任务。定焦结果显示:探测器获得的光谱响应曲线平均半宽度为0.128 1 nm,与理论值吻合良好。该系统不仅操作简单、结构紧凑且具有较高的定焦精度,也为光谱仪定标等后续工作提供了实验保障。
天目山景区客流季节性波动特征及影响因素

季节性是经营森林型旅游景区面临的挑战之一。为准确把握景区客流季节性波动特征及影响因素,指导景区有效监控客流动态、保障游客体验质量,制定缩减淡旺季差异措施,基于浙江省天目山景区1997-2013年年度及2005-2013年月度游客接待数据,利用基尼指数、季节指数、TRAMO/SEATS方法、HP滤波法等方法,探讨天目山景区客流季节性波动特征及成因机制。结果表明:①天目山景区受经营管理体制改革事件的影响,客流年度的演变基本上呈现2个阶段,其中2004年之前属于起步发展阶段,2005年进入企业特许经营之后,进入快速增长阶段。其中1998年、2003年受突发事件影响,呈现2个低谷。②年内客流变化呈现"三峰三谷"形态,季节性不均匀,淡旺季差异明显,呈现"冬冷夏热"特征;③气候条件、公共假期制度、游客出行习惯等因素是天目山景区季节性波动特征变化的重要因素。同时注意到,旅游地发展阶段和门票价格会影响景区客流的年际变化。最后,针对气候因素是影响森林型旅游地客流波动的主导因素及由季节性引起的淡旺季差异将继续存在的趋势,建议天目山景区对外通过联合其他景区形成大区域的旅游产业集聚,降低季节性风险;对内不断强化自然资源特色,培育景区发展的多维动力,形成多元驱动的旅游地成长机制,促进森林旅游地的可持续发展。
'赣州油1号'等5个油茶新品种主要经济性状

为探讨'赣州油1号''赣州油2号''赣州油3号''赣州油4号''赣州油5号'油茶Camellia oleifera新品种的经济性状,以这5个8~10年生油茶新品种2011-2013年的调查数据为材料,对其果实主要经济性状及相关性进行了分析和评价。结果表明:'赣州油'1~5号油茶新品种果实性状指标的差异明显,果形以桃形、球形、橘形等3种为主,果色主要有红色、黄色和青色,果实越大,果皮越厚,500 g鲜籽个数越少,平均果形指数为1.07;产油量是由含油率及产果量决定,鲜果含油率大小依次为'赣州油3号'>'赣州油2号'>'赣州油4号'>'赣州油5号'>'赣州油1号',666.67 m2产油量分别为'赣州油1号'>'赣州油2号'>'赣州油3号'>'赣州油4号'>'赣州油5号';果实经济性状指标间相关性显著,果径与果皮厚度之间(r = 0.944 3);果形指数与500 g鲜果数(r = 0.858 0),鲜果出籽率(r = 0.807 1),干出籽率之间(r = 0.849 7);500 g鲜果数与500 g鲜籽数(r = 0.842 6),干出籽率(r = 0.896 3),鲜果含油率之间(r = 0.837 4);500 g鲜籽数与干出籽率(r = 0.800 4),种仁含油率(r = 0.804 3),鲜果含油率之间(r = 0.946 4);鲜果出籽率与干出籽率之间(r = 0.892 2);干出籽率与鲜果含油率之间(r = 0.917 8),均存在极显著正相关关系(P<0.01)。果形指数与鲜果含油率之间(r = 0.650 6);500 g鲜果数与鲜果出籽率之间(r =0.684 2);鲜果出籽率与鲜果含油率之间(r = 0.666 0,);种仁含油率与鲜果含油率之间(r = 0.656 4),都存在显著正相关关系(P<0.05)。果高与500 g鲜籽数(r =-0.748 4),种仁含油率之间(r = -0.812 4);果径与果形指数(r = -0.746 0),500 g鲜果数(r = -0.977 0),500 g鲜籽数(r =-0.932 3),干出籽率(r = -0.863 9),鲜果含油率之间(r = -0.889 4,);果皮厚度与果形指数(r = -0.847 0),500 g鲜果数(r = -0.958 9),500 g鲜籽数(r = -0.872 7),鲜果出籽率(r = -0.803 3),干出籽率(r = -0.981 3),鲜果含油率之间(r = -0.934 6),存在极显著负相关关系(P<0.01)。果径与种仁含油率之间(r = -0.663 4)存在显著负相关关系(P<0.05)。
不同割龄橡胶树PR107产胶量的月变化特征

采用统收统测的方式对20个割龄的橡胶Hevea brasiliensis PR107无性系树位5-12月产胶量进行测定分析,以研究PR107无性系单株、单位面积干胶产量的月变化规律。结果表明:不同割龄的株产干胶量和公顷产干胶量的月变化曲线除1 a和12 a表现为多峰型外均表现为双峰型;夏季的6或7月是PR107产胶的高峰期,秋季11月是PR107产胶的另一个高峰期。在4或5月和9月应加强肥水供应以提高树体养分的蓄积。PR107的8个中低割龄和12个高割龄的月株产干胶量与月公顷产干胶量均具有极显著的线性相关(P<0.01)。PR107中低割龄的月株产干胶量与月公顷产干胶量在5月和7,12月分别有极显著(P<0.01),显著(P<0.05)的线性相关;其他月份中低割龄和5-12月高割龄PR107的月株产干胶量与月公顷产干胶量相关性均不显著(P>0.05)。综上可见,不同割龄PR107橡胶树的干胶产量显著受采收期影响。
白桦子代家系幼林期生长表现及适应性分析

林木子代家系的多点试验是研究其适应性及稳定性的重要环节。以6个白桦Betula platyphylla三倍体家系、4个二倍体家系为材料,分别在尚志、辉南、凌海、丹东等4个试验点营造子代测定林,对3年生树高和地径等性状进行多地点联合分析。结果表明:树高在各试验点均达到差异显著水平(P<0.01);地径仅在丹东、凌海试验点各家系达到显著水平(P<0.05)。尚志试验点最优三倍体家系为314和319;辉南试验点为318和320;凌海试验点为314,316和320;丹东试验点为316,318和319。采用生产力指数法及基因型分组法将参试家系分为3种类型,即高产非稳产型家系,包括202,314和320;低产稳产型家系,包括201,318和319;低产非稳产型家系,包括203,204和315。各试验点入选的优良家系分别属于高产非稳产型家系及低产稳产型家系。研究结果不仅为白桦三倍体家系的早期推广提供参考,而且也为高世代三倍体制种园的改建提供重要依据。
基于MODIS的长江中下游地区植被净第一性生产力时空变化规律

基于中等分辨率成像光谱仪(MODIS)数据产品,分析了长江中下游地区的植被净第一性生产力(net primary production, NPP)的时空分布规律,并探讨了气候和土地覆被变化对它们的影响。研究结果表明: 在2001-2010年间,研究区植被净第一性生产力的数值主要集中在420~670 g·m~(-2)·a~(-1)(以碳计),平均值为562 g·m~(-2)·a~(-1)(以碳计)。从时间角度来看,植被净第一性生产力的年际波动大,且大部分地区的植被净第一性生产力呈现随时间逐渐降低趋势。从空间角度看,植被净第一性生产力呈南高北低、沿海高于内陆的分布规律。研究区内植被净第一性生产力的变化受到了气候因子的综合作用,与年均气温和日照时数呈正相关,与降水量呈负相关(P<0.05)。同时,土地覆被类型的转变也是导致植被净第一性生产力产生时空变化的重要因素。