mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
钢铁废水近零排放工程设计案例

江苏某钢铁企业废水深度处理设计进水规模为1.5×10~4 m~3/d,采用“超滤+反渗透+钠床”组合工艺,反渗透浓水再经浓水反渗透后进一步回收产水。超滤设计膜通量为50 L/(m~2·h),回收率≥90%,反渗透设计通量19 L/(m~2·h),回收率≥75%,浓水反渗透设计通量16 L/(m~2·h),回收率≥75%。出水经多级回用分质供水,系统产水的浓盐水送至高炉冲渣,实现了全厂无废水外排。膜系统设备投资1 600万元,成本为1.23元/m~3进水。
东北电网风电惯量及一次调频实测与分析

针对东北电网直流送端高比例风电系统频率稳定问题,国家电网东北分部组织开展了风电场惯量及一次调频全网扰动试验,首次实现了风电虚拟惯量的工程应用。基于系统频率扰动试验数据,分析了东北电网频率动态特性,计算得出了东北电网等效惯量水平和频率极值特性系数,量化了系统抵御频率扰动的能力;在介绍网源协调示范风电场惯量响应及一次调频实现方案基础上,对比分析了不同实现方案风电机组惯量响应特性,得出了不同示范风电场一次调频参数指标,试验证明了风电虚拟惯量及一次调频的可行性与有效性,对大规模风电参与系统惯量支撑及一次调频的工程应用具有指导与借鉴意义。
一种无延时单相并网变换器电流解耦控制方法

以单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器作为研究对象,以改善电流控制器的动态性能为目的,提出一种无延时控制方法。单相变换器传统矢量控制方法需要虚构正交电流分量,但传统正交信号发生器(orthogonal signal generator,OSG)在虚构出与单相电网电流正交的物理量时存在一定的延时,从而会恶化电流控制器的动态性能。针对虚构电流引起的延时问题,提出了一种无延时单相并网变换器电流控制方法。首先,建立了单相PWM变换器在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,针对矢量控制在单相系统无法直接实现的问题,介绍了几种传统的OSG算法的原理。然后,提出一种无延时正交电流虚构算法,并给出了无延时正交电流虚构算法实现框图。最后,对所提的算法与传统的OSG算法进行仿真和实验对比分析,仿真和实验结果均验证了所提算法的有效性和可行性。
虚拟电厂信息流和能量流关键线路辨识研究

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是解决分布式能源并网波动性的有效手段,对VPP关键线路进行有效辨识有利于预防VPP系统故障,提高运行安全稳定性。针对目前VPP线路评估研究较少、指标单一等问题,提出考虑静态网络流的VPP关键线路评估模型。首先,基于复杂网络理论构建以数据采集设备为主要节点的VPP多层网络模型。其次,针对VPP运行控制体系与电力网的不同业务特征,建立基于信息流、能量流的VPP关键线路评价指标体系。最后,采用最优赋权法分配指标权重对关键度指标进行融合。仿真结果表明,所提评估模型辨识出的关键线路对网络能量传播及拓扑结构有明显影响,进而验证了文章关键线路评估机制的可行性,有效量化了VPP评价策略。
计及源荷不确定性的柔性互联配电系统两阶段电压优化

为解决分布式电源及负荷不确定性导致的配电网电压越限问题,提出了柔性互联配电系统两阶段分布鲁棒机会约束优化调度方法。首先,基于Wasserstein理论确定源荷预测误差的不确定概率集合。其次,计及节点电压和支路功率的机会约束,建立基于分布鲁棒机会约束的柔性互联配电系统日前、日内两阶段电压优化模型。再次,对机会约束条件进行近似转化处理,应用混合整数随机二阶锥优化算法,以提高随机混合整数非线性模型的求解速度。最后,通过改进的IEEE 33节点系统验证模型和求解算法的有效性。算例表明,所提模型可有效提高柔性互联配电系统优化运行的安全性、经济性和鲁棒性,求解算法可有效提高计算效率。
基于云边协同的电动汽车实时需求响应调度策略

随着电动汽车(electric vehicle,EV)数量不断增加, EV接入电网后参与电网需求响应实时优化调度的时延问题变得愈加明显。时延问题不仅影响着电网响应质量,也导致用户的响应收益降低。基于此背景,该文提出基于云边协同的EV实时需求响应调度策略。首先,对EV可调度负荷模型展开分析;其次,结合EV移动特性建立云边协同任务卸载策略;最后,以中心云负荷差最小和边缘云响应收益最大为目标建立调度决策模型。为了分析存在时延情况下EV用户的响应收益,该文进一步从用户响应量和用户响应等待时间对用户收益进行建模分析。仿真结果不仅验证了该文所提方法可以有效降低负荷峰谷差和提高聚合商、用户侧的收益,还证明其在大规模EV参与实时调度过程中的优越性。
考虑设备额外动作要求的协调二级电压控制方法

随着特高压直流输电工程的不断投运,直流近区电网高/低电压问题以及交流滤波器和换流变压器的频繁动作问题已经引起广泛关注,如何实现交直流设备电压无功协调控制已成为交直流混联电网自动电压控制(automatic voltage control,AVC)策略亟待解决的关键问题,这对提升系统运行的电压安全性以及直流调压设备的动作寿命具有重要意义。在充分考虑直流系统运行方式与控制行为相对独立的基础上,以利用交流系统的控制手段改善直流换流站离散设备动作频次为主导思路,提出了一种考虑电网换相换流器高压直流(line-commuted converter high voltage direct current, LCC-HVDC)设备额外动作要求的交直流协调二级电压控制方法。所提方法具有以下特点:1)增加了控制角的安全运行约束与交流滤波器投切的死区约束,并基于计及换流器电压无功特性的交直流系统潮流方程推导了其灵敏度量化关系,从而有效降低了交流滤波器和换流变压器额外投切的风险。2)将换流母线作为附加的中枢节点,引入其电压偏差最小化为控制目标,提高了换流母线电压的稳态控制水平,增强了交直流混联系统的电压安全性。通过IEEE 39节点修正系统的算例仿真,验证了所提方法的有效性。
供用能转换促进风电消纳的综合能源系统源荷协调优化调度

针对热电联供"以热定电"约束导致的弃风问题,提出计及供用能转换促进风电消纳的综合能源系统源荷协调优化调度方法。首先,为提高供能方式灵活性,源侧引入变工况运行的空气源热泵以及含余热回收的电转气,优化电-气-热耦合关系以压缩热电联供出力空间,提高系统风电消纳水平。其次,荷侧基于热值等效原理对电、气、热用户的用能转换价值进行分析,在多类能源价格信号的引导下形成含用能转换的综合需求响应机制,协助风电并网消纳。最后,构建计及用户综合用能满意度的综合能源系统源荷协调优化模型,以最小化系统运行成本为目标优化各时段机组出力。算例结果表明,该方法在促进风电消纳的同时能够降低系统运行成本;含用能转换的综合需求响应机制对用户满意度影响较小,更符合用户的实际用能情况。
引入暂态电磁功率补偿的控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)增加并网系统惯性的同时,也带来了电网扰动下的有功振荡问题,为此,提出引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略与系统模型降阶方法。建立了系统闭环有功小信号模型,采用根轨迹法分析了暂态电磁功率补偿对VSG功率稳定性的影响,并对比了暂态阻尼策略;进一步,通过去除小信号模型中对系统稳定性影响极小的项,降阶得到系统等效二阶模型,根据二阶模型给出了系统参数的定量设计准则。所提引入暂态电磁功率补偿策略在增加系统暂态等效阻尼的同时,不影响一次调频特性,也不会造成输出有功较大超调。仿真验证和理论分析结果一致,证明了系统控制策略和模型降价方法的有效性及正确性。
基于新能源出力比例的大规模系统惯量估计

在构建新型电力系统时,提高新能源出力比例,将降低系统惯量。为保证系统频率的安全稳定,需要根据新能源出力比例估计系统惯量,用以指导新能源装机规划及开机方式安排。梳理了常用惯量指标,选取了系统总动能作为描述系统惯量的估计指标。针对实际特定系统,根据典型量测数据给出了提高新能源出力比例后的惯量估计方法;针对没有量测数据的大规模新能源规划系统,用新能源出力比例来推断同步机的开机容量范围,综合考虑同步惯量和虚拟惯量,提出大规模系统的惯量评估关键参数及其统计方法,建立了系统惯量范围的估计模型。最后,基于某省级电网建立了不同新能源高出力比例模型,并对出力比例、惯量、频率之间的关系进行了分析研究,验证了有效性。
考虑配网潮流的多微网集中式交易定价策略

随着微网在配电侧的发展,如何在满足配电网潮流约束的基础上,实现微网的交易诉求成为关键问题。该文提出一种由配电网制定电价,微网对定价策略作出响应的集中式电能交易框架。首先,分别针对配电网与微网建立考虑其效益与约束的交易模型;然后,基于配电网与微网交易中体现的主从关系建立主从博弈模型;最后,采用双层迭代优化方法求解,为了保证迭代求解过程中配电网潮流计算的可行性,引入二阶锥松弛方法和松弛变量处理配电网模型。在IEEE 33节点系统算例中表明,相比于电网电价,该文所提定价策略,可满足配电网潮流约束,降低网络损耗,同时增加配电网交易收益与各微网运行效益。
虚拟电厂参与日前电力市场的内外协调竞标策略

多主体虚拟电厂在参与电能量市场与调峰市场时,虚拟电厂运营商与外部市场、内部资源具有双侧互动特点,运营商的竞标决策需要考虑与外部市场和内部成员的协调配合问题。提出了一种虚拟电厂运营商对外参与电能量市场和调峰市场、对内与各成员协作配合的内外协调竞标策略。运营商对内部成员进行协调管理,对储能进行运行补偿,对风光进行全额消纳,通过主从博弈进行运营商与可控分布式电源、柔性负荷的价-量动态博弈。建立运营商与内部成员的多主体双层竞标模型,并采用粒子群算法和内点法联合求解。最后通过算例分析证明了所提策略的合理性与有效性。
价格与激励需求响应下电动汽车负荷聚集商调度策略

电动汽车作为一种重要需求响应资源,在智能电网中起到重要作用。结合价格型与激励型需求响应措施,提出2种电动汽车负荷聚集商调度策略:固定签约策略及灵活签约策略。固定签约策略假定部分电动汽车用户与负荷聚集商签订固定周期激励调度协议,负荷聚集商以收益最大化及负荷波动最小化为目标进行优化。而灵活签约策略以电动汽车一次充放电过程为调度周期,考虑每个调度周期内电动汽车用户对充电方案的选择,同样以收益最大化及负荷波动最小化为目标进行优化。其次,分析了固定签约策略与灵活签约策略下参与激励调度电动汽车数量,以及不同激励折扣对负荷聚集商综合效益和电动汽车充电成本的影响等。最后,通过改进多目标粒子群算法求解该问题。仿真结果表明,固定及灵活2种签约策略均能有效提高负荷聚集商效益,而灵活签约策略更可降低电动汽车充电成本。
考虑实时调频需求的辅助服务市场机制及调度策略研究

规模化储能参与电网调频,已成为应对可再生能源并网引起频率波动的重要手段。现阶段各电网调频辅助服务基于中长期时间尺度,且日内调频需求容量及价格固定,无法反映实时调频需求波动差异。文章提出一种基于需求紧俏度的调频辅助服务补偿机制,提出可反映实时调频性能的评价模型和指标,用以引导调频资源积极参与电网实时调节;针对性地提出了此市场机制下的火储联合调度策略,以调频成本最小为目标,调频资源技术特征为约束的滚动优化控制策略,实现对各储能参与调频市场的实时经济及性能指标的可测、可控;建立了上述市场机制及控制策略MATLAB/ Simulink的仿真模型,结果表明所提市场机制及策略可以将储能日内可用时段变为100%,有效增强电网日内快速调频能力;调频紧缺时段运营商收益增加45.00%,实现多方共赢等。
考虑可信度的新能源及需求响应参与英美容量市场分析及思考

高比例新能源接入情况下,系统高峰时刻可靠容量不足会影响系统运行的安全,因此在能源转型的过程中应充分挖掘新能源及需求响应等灵活性资源在高峰时刻提供可靠容量的能力。基于美国和英国容量市场的机制设计,分别综述了新能源及需求响应资源参与容量市场及可信容量的计算方法。并结合中国的市场发展,从稳步推进容量市场化机制建设、设计适应于高比例新能源接入的容量市场化机制、构建全国各地协同的容量支持机制对我国未来建设容量市场进行了探讨。
新诊断2型糖尿病患者β细胞第一时相分泌功能与颈部动脉粥样硬化斑块的相关性研究

目的:探讨新诊断2型糖尿病(T2DM)患者β细胞第一时相分泌功能与颈部动脉粥样硬化斑块的关系。方法:选取2018年1月至2021年1月就诊于我科的新诊断T2DM患者328例,其中男性237例,女性91例,平均年龄(49.1±13.4)岁。根据精氨酸刺激试验(AST)后C肽(CP)变化[CP增值(ΔCP)],将研究对象分为低ΔCP组(n =110)、中ΔCP组(n =109)、高ΔCP组(n =109)。收集各组患者临床资料及生化指标,行彩色多普勒超声检测患者双侧颈动脉及锁骨下动脉。结果:随着空腹CP及ΔCP的降低,颈部动脉粥样硬化斑块的患病率逐渐升高,在高ΔCP组、中ΔCP组和低ΔCP组分别为43.1%、56.9%、68.2%(P <0.05);在校正其他混杂因素后进行多因素Logistic回归分析,结果显示,ΔCP下降与颈部动脉粥样硬化斑块的发生独立相关(β值=-0.332,OR=0.717,95%CI:0.571~0.902,P <0.05);与高ΔCP组比较,中ΔCP组、低ΔCP组罹患颈部动脉粥样硬化斑块的OR值(95%CI)分别为1.967(0.969~3.995)和2.681(1.256~5.721)。结论:新诊断T2DM患者β细胞第一时相分泌功能下降与颈部动脉粥样硬化斑块发生密切相关。
中国碳达峰、碳中和行动方略之探讨

中国碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)行动是一项涵盖全域国土空间、国家主导全民参与、长期持续实施的巨大系统工程,需要有明确且兼具韧性和适应性的行动方略。文章在梳理“双碳”现状的基础上,探讨了中国实现“双碳”目标的行动方略、技术途径与科技支撑等问题,认为中国“双碳”行动的基本方略应该是坚持“一个基本理念”、实现“两个宏观目标”、贯彻“三路综合”与“四举并进”的技术路径、落实全域国土空间管控和产业协同发展的“五个统筹”宏观布局,强化气候变化、地球系统碳循环科学研究及脱碳、低碳产业技术变革。面向国家“双碳”行动的全球变化和生态经济学研究需要长期持续关注的核心科学问题,构建地球系统碳循环过程、碳储量及通量的多要素-多过程-多界面-多尺度协同监测体系,系统认知和精细评估中国区域生态系统碳汇功能及增汇潜力。当前的迫切任务是构建和完善科学基础、观测模拟、能源结构转型、产业结构调整、生态保碳增汇、国家战略与路径选择、协同治理与管理政策7个方面的科技支撑体系。
翼身融合布局背撑发动机短舱-机体流动干扰机理研究

针对翼身融合布局背撑发动机与机体的流动干扰问题,以西北工业大学设计的300座级翼身融合民机构型NPU-BWB-300为研究对象,基于CFD方法研究了背撑式短舱对高低速典型状态布局流动特性的影响,揭示了背撑式发动机短舱与机体之间的流动干扰机理。结果表明:背撑短舱主要影响BWB布局高速流动特性,对低速特性影响不大;布置背撑式发动机后,高速状态短舱与机体之间流动干扰严重,易产生强激波并诱导流动分离。造成上述流动干扰的机理主要有2点:①短舱外表面易出现大范围超声速区,易形成激波,并对机体上表面流动产生强烈干扰,诱发激波和流动分离;②机体和短舱之间形成了收缩-扩张流动通道,出现“喉道”流动效应,产生激波和流动分离。
基于扰动补偿和非奇异终端滑模器的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机滑模控制中系统的全局渐进稳定性,设计了基于非线性滑模面的非奇异终端滑模速度环控制器,保证了系统有限时间的收敛,同时避免了系统的奇异问题,减小了系统的抖振,提高了系统的稳态精度。为了提高系统的抗干扰能力和控制精度,设计了扰动观测器,并将观测扰动值反馈到速度控制器中。针对位置传感器安全性、可靠性等问题,设计了滑模位置观测器,实现了位置信号的实时快速精确跟踪。仿真结果表明,提出的控制策略能够有效地提高系统的控制精度与响应速度,增强了系统的抗干扰能力。
香蕉对低pH和铝毒胁迫的响应

香蕉是世界重要的热带亚热带水果,在热带经济的发展中占有重要的地位。我国是世界香蕉重要生产国之一,总产量仅次于印度,位居世界第二。低pH和铝毒是香蕉生产中面临的重要限制因子,严重影响香蕉的产量和品质。明确低pH和铝毒胁迫对香蕉生长和养分吸收的影响,为调控酸性土壤提供重要的理论依据。本研究分别在盆栽和水培条件下开展试验,盆栽试验设置pH 3.7和6.5两个梯度,选择‘威廉斯B6'‘巴西'和‘南天黄'3个香蕉品种,对比不同品种香蕉对低pH响应的差异性。试验结果显示,低pH显著抑制香蕉生长和养分吸收。种植在高pH 6.5土壤上的3个香蕉品种的生物量及不同部位(根系、假茎和叶片)养分含量(磷、钾、钙和镁)显著高于种植在低pH 3.7土壤上的香蕉。与高pH相比,生长在pH 3.7的土壤上,生物量平均下降77%,氮、磷、钾、钙、镁等养分吸收量下降73%~604%;而相同pH条件下,不同品种间总体上差异不显著。水培试验设置0、25、50、100 μmol/L四个铝浓度,香蕉根尖苏木精染色结果显示,随着铝浓度的增加,香蕉根尖颜色逐渐加深,出现明显铝毒现象。香蕉地上部生物量和养分含量(氮、磷、钙和镁)随着铝浓度的增加呈下降趋势。100 μmol/L铝浓度显著降低了香蕉根系的生长速率、地上部生物量、叶缘与叶中心SPAD值及钙和镁的吸收量。本研究表明蕉园土壤低pH和铝毒显著影响了香蕉的生长和养分吸收,不同品种间表现出相同的趋势,研究结果为酸性土壤调控提供重要参考,有助于促进香蕉产业提质增效与绿色发展。
不同遗传背景香蕉品种间轮作控制香蕉枯萎病的效果分析

香蕉种质资源丰富,不同香蕉品种对各个枯萎病生理小种的耐受性不同,利用遗传背景差异大、抗性不同的香蕉品种进行轮作可能达到防控香蕉枯萎病的效果。本研究选取华南地区常见的香牙蕉、粉蕉、龙牙蕉、贡蕉等栽培蕉类型作为研究材料,通过对24个香蕉品种的遗传多样性进行分析,结合生产应用,筛选遗传背景不同并且具有一定抗枯萎病的品种,进行香蕉品种间轮作模式对香蕉枯萎病的防控效果研究,以筛选高效栽培模式。利用29对SRAP引物对24份香蕉资源进行遗传多样性分析,选择属于不同遗传类群的5个抗病品种:‘粉杂1号'(第1类群)、‘海贡' (第2类群)、‘农科1号'(第5类群)、‘抗枯1号'(第5类群)和‘南天黄'(第5类群)进行品种轮作模式研究,统计土壤中枯萎病菌的数量以及枯萎病的田间发病率。试验筛选出29对扩增清晰、多态性好的SRAP引物,对24份香蕉资源进行遗传多样性分析,聚类结果表明,遗传相似系数变异范围为0.1~1.0,遗传差异较大,构建的聚类树状图在相似性系数为0.80时,可以将24个香蕉品种分为6类,分类结果与传统的形态分类基本一致,同时发现香牙蕉品种具有一定的遗传分化,可见SRAP分子标记适用于亚种或者更细的香蕉分类。在连作‘农科1号'的蕉地上分别轮作1 a‘粉杂1号'‘海贡'‘抗枯1号'‘南天黄'后,‘粉杂1号'和‘海贡'的根围土壤中的枯萎病菌数量显著降低;再种回‘农科1号',轮作处理组的枯萎病发病率均降低,并且‘农科1号'–‘粉杂1号'1 a –‘农科1号'1 a、‘农科1号'–‘海贡'1 a –‘农科1号'1 a这2种轮作模式的枯萎病发病率显著降低,是控制香蕉枯萎病发生的有效栽培模式。可见采用遗传背景差异大的抗病品种进行合理轮作可以有效降低土壤中枯萎病菌的数量和香蕉枯萎病的发病率,达到防病的效果。
东昆仑造山带波洛斯太地区晚三叠世中酸性火山岩锆石U-Pb年代学、地球化学及地质意义

东昆仑造山带东段波洛斯太地区出露一套晚三叠世中酸性火山岩,对研究古特提斯洋关闭及碰撞造山过程具有重要意义.通过对该火山岩进行详细的锆石U-Pb年代学、地球化学和Hf同位素研究来确定其形成时代、岩石成因和构造环境.研究结果表明,英安岩加权平均年龄为233.4±1.3 Ma和234.7±1.5 Ma,形成时代为晚三叠世.火山岩SiO_2含量为64.57%~ 71.27%,全碱含量(ALK)为7.53%~8.07%,Na_2O/K_2O值为0.84~1.01,Mg~#值为35.66~45.39,A/CNK为1.0~1.1之间,表现为弱过铝高钾钙碱性系列.岩石轻、重稀土元素分馏明显,表现为轻稀土富集、重稀土亏损的特征,具有弱的负Eu异常.英安岩的锆石ε_(Hf)(t=235)为-4.81~+0.09,对应的二阶段模式年龄为1 059~1 309 Ma,岩石成因研究表明英安岩为陆壳富长石杂砂岩和少量基性岩部分熔融的产物.综合区域地质资料认为该英安岩形成于后碰撞构造环境,进一步说明东昆仑造山带于晚三叠世早期古特提斯洋已关闭,并转化到后碰撞构造演化阶段.
桂花新品种‘金灿'

【目的】桂花(Osmanthus fragrans)是我国十大传统名花之一,通过优良品种的选育可推动桂花产业发展。【方法】以桂花金桂品种群实生苗为选育材料,对发现的特异单株进行DUS测试。【结果】‘金灿'(‘Jincan')属于金桂品种群,叶片条状披针形或条形,花色金黄,已获得植物新品种权(品种权号:20190248)。【结论】‘金灿'符合植物新品种特异性、一致性和稳定性要求,具有较高观赏价值。
浙江省公益林中杉阔混交林群落组成与环境解释

【目的】分析浙江省公益林中对杉阔混交林和阔杉混交林群落组成及其分布影响最为显著的环境因子,为亚热带杉木人工林珍贵化改造和珍贵树种保护提供合理的科学依据。【方法】采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,针对分布于浙江省的427个杉阔混交林和阔杉混交林样地进行物种组成及群落结构分析。【结果】杉阔混交林可划分为5类群丛,阔杉混交林可划分为6类群丛。在杉阔混交林的5类群丛中与杉木伴生的树种主要为青冈(Quercus glauca)、木荷(Schima superba)、马尾松(Pinus massoniana)和黄山松(Pinus taiwanensis)等;土壤厚度、坡向和坡度等是影响杉阔混交林群丛分布的主要环境因子。在阔杉混交林的6类群丛中,与杉木伴生的树种分别为马尾松、板栗(Castanea mollissima)、青冈、木荷、毛竹(Phyllostachys edulis)等;林龄、坡度和海拔等因素是影响阔杉混交林群落分布的主要环境因子。在杉阔混交林中,小叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinifolia)、红楠(Machilus thunbergii)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、甜槠(Castanopsis eyrei)和光皮桦(Betula luminifera)等珍贵树种与杉木对生境的选择较为接近;在阔杉混交林中,甜槠、天竺桂(Cinnamomum japonicum)、小叶青冈、柳杉(Cryptomeria japonica)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)和青冈等珍贵阔叶树种与杉木对环境的选择较为接近。【结论】选择与杉木生境接近的伴生珍贵阔叶树种进行补植改造,可以有效提高造林成活率,有利于促进杉木人工林阔叶化进程。
林隙大小和隙内位置对小兴安岭蒙古栎林内红松光合能力的影响

【目的】确定红松(Pinus koraiensis)幼树在次生林生境中生长的最适林隙面积及林隙内位置,为恢复温带地带性顶极植被阔叶红松林提供科学依据,同时为优化抚育经营措施提供支持。【方法】以黑龙江小兴安岭红松幼树(15 a)为试验材料,采用CIRAS-2光合仪分别测定蒙古栎(Quercus mongolica)次生林4种林隙[大(206.1 m~2)、中(116.9 m~2)、小(52.4 m~2)、林内(对照,12.6 m~2)]内3种位置(中心区、过渡区与边缘区)生长的红松幼树光合参数(最大净光合速率、光饱和点、光补偿点和蒸腾速率等)、叶绿素含量和微环境因子(透光率、气温),采用带有180°鱼眼镜头的Nikon CoolPix 4500数码相机采集林隙照片并计算出各样地透光率。通过比较不同大小林隙及隙内不同位置红松幼树光合能力之间的差异,分析林隙大小及隙内不同位置对红松幼树光合能力的影响。【结果】①红松幼树的光合能力在中、小林隙内显著提高,中、小林隙使其最大净光合速率较在林内(对照)显著提高20.0% ~60.7%,且中林隙又显著高于小林隙9.2% ~15.1%,而大林隙对其无显著影响;②在各大小林隙内红松幼树最大净光合速率沿林隙中心区至边缘区微环境梯度均呈规律性递减(92.7% ~22.5%);③在中、小林隙内红松幼树的光饱和点高于林内,但光补偿点却低于林内;在中林隙内其蒸腾速率、气孔导度和胞间CO_2浓度高于林内,而叶绿素含量低于林内;在各林隙内沿中心区至边缘区微环境梯度,红松幼树的光饱和点降低而光补偿点提高,蒸腾速率和气孔导度呈递减趋势,而叶绿素含量呈递增趋势。【结论】红松幼树在蒙古栎林中林隙(116.9 m~2)内的中心区光合能力较强。建议在阔叶红松林恢复实践中创建适宜大小的林隙,充分利用林隙内的中心位置来加速其恢复进程。
南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m~2,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m~2)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m~2的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m~2的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~ 20 cm与≥20~ 40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~ 2 000 m出现峰值(7.32 kg/m~2,4.94 kg/m~2);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0 ~ 20 cm与≥20 ~ 40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m~2和3.05 kg/m~2,农田分别为2.75 kg/m~2和2.00 kg/m~2(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。
不同碳补贴机制下杉木人工林最优轮伐期和碳汇成本分析

【目的】探讨不同碳补贴机制下最优轮伐期及碳汇成本的变动规律,为提高碳汇供给和降低碳汇成本提供理论依据。【方法】实地调研福建洋口国有林场杉木人工林经营和营林实践,推导不同碳补贴情境下杉木最优轮伐期和碳汇成本模型,分析立地条件、碳价格、贴现率对最优轮伐期和碳汇成本的影响。【结果】理想情境下,贴现率由2%上涨至7%时,优、中和劣等立地的碳汇成本分别下降了31.42%、32.03%和33.15%,最优轮伐期均缩短4 a。碳价格由20元/t增加至350元/t时,优、中和劣等立地碳汇成本上涨了19.24、19.43和19.38倍,最优轮伐期分别延长了8、9和10 a。年给付情境下,贴现率由2%上涨至7%时,优、中和劣等立地的碳汇成本分别下降了70.35%、70.66%和71.14%,最优轮伐期均缩短4 a。碳价格由20元/t增加至350元/t时,优、中和劣等立地的碳汇成本上涨了15.79、15.82和16.50倍,中等立地和优等立地最优轮伐期均延长1 a,劣等立地最优轮伐期维持不变。【结论】两种碳补贴情境下,碳汇成本和最优轮伐期均与贴现率负相关,与碳价格正相关。在理想情境下,中等立地碳汇成本对碳价格变动的敏感性最强,但在年给付情境下,劣等立地碳汇成本对碳价格变动敏感性最强。总之,在研究区,理想情境更有利于发挥森林生态功能,实现森林生态效益。
低密实度基础月壤的钻进压力建模及试验验证

基于钻采过程中月壤颗粒的运动规律提出了一种钻具与月壤相互作用区域的等效方法,并由此从宏观角度建立了一种新型月壤钻进压力解析模型。通过70%密实度基础月壤地面钻采试验验证了该模型对低密实度月壤钻进压力的预测能力,得到了相关修正系数与钻进比之间的关系并分析了模型的可扩展性。该建模方法为复杂工况下钻具-土体相互作用建模提供了新的角度和思路,为月球及其他地外天体土壤钻采技术的研究提供了理论支持。
夏季奶牛场生物气溶胶分布规律与环境影响因子研究

为探究典型季节下的奶牛场生物气溶胶的分布规律和多元环境因子对其影响程度,对天津市某规模化奶牛场生物气溶胶、环境参数进行连续采集,分析了夏季奶牛场生物气溶胶浓度和载体粒径的时空分布规律,同时筛选出对其浓度具有重要影响的环境因子。结果表明,在空间分布上,牛场近地面1 m高度处的生物气溶胶浓度显著高于近地面4 m高度处浓度(P <0.01) 。在粒径分布上,各采样点的分布规律无显著差异(P >0.05),不同粒径粒子所占比例接近且存在粒径越小所占比例越小的趋势,粒径大于2.1 μm的粒子约占总数的80 %。运用随机森林模型得到了10个影响因子对生物气溶胶浓度的影响程度,其中风向(WD)、温度(T)、紫外辐射强度(UV)、悬浮颗粒物浓度(PM_(10)0)等对浓度影响较大。为进一步探究影响因子之间的关系,通过层聚类的方法分析各影响因素之间的共线性关系,发现PM_(10)、PM1与PM_(2.5)之间以及UV与GHI之间具有强共线性关系,可以去除强共线性影响因子,保留组内一种环境因子为代表,以节约采集成本。本研究可为国内牛场空气环境污染排放测定提供参考。
动态水压对迷宫流道滴头抗堵塞性能影响与机理分析

为缓解浑水灌溉中滴头堵塞的问题,评估了3种水压模式(恒定水压、台阶波形水压、三角函数波形水压)对滴头堵塞的控制效果,并对不同水压模式下滴头内堵塞物质、滴头排出物质的级配和粒径进行分析。结果表明:动态水压处理滴头使用寿命延长了79.06%,滴头抗堵塞性能优于恒定水压处理;波形对滴头抗堵塞性能影响较小,两种不同波形动态水压处理滴头的使用寿命仅相差2.77%。动态水压处理流道内水流紊动剧烈,能更好地移除沉积、附着在迷宫流道内的堵塞物质,与恒压处理相比,滴头内黏粒、粉粒堵塞物质分别减少了22.19% ~ 36.75%和13.22% ~ 25.06%。动态水压处理下滴头排出泥沙的粒径增大,最大粒径比恒定水压处理增大了44.34%,动态水压处理迷宫流道内水流流线时刻发生变化,水流的挟沙能力增强,大颗粒泥沙更容易从滴头排出。
基于改进YOLO v5的夜间温室番茄果实快速识别

为实现日光温室夜间环境下采摘机器人正常工作以及番茄快速识别,提出一种基于改进YOLO v5的夜间番茄果实的识别方法。采集夜间环境下番茄图像2 000幅作为训练样本,通过建立一种基于交并比的CIOU目标位置损失函数,对原损失函数进行改进,根据计算函数anchor生成自适应锚定框,确定最佳锚定框尺寸,构建改进型YOLO v5网络模型。试验结果表明,改进YOLO v5网络模型对夜间环境下番茄绿色果实识别精度、红色果实识别精度、综合平均识别精度分别为96.2%、97.6%和96.8%,对比CNN卷积网络模型及YOLO v5模型,提高了被遮挡特征物与暗光下特征物的识别精度,改善了模型鲁棒性。将改进YOLO v5网络模型通过编译将训练结果写入安卓系统制作快速检测应用软件,验证了模型对夜间环境下番茄果实识别的可靠性与准确性,可为番茄实时检测系统的相关研究提供参考。
基于K-means聚类和RF算法的葡萄霜霉病检测分级方法

针对自然环境复杂背景下葡萄霜霉病检测分级困难的问题,提出了一种基于语义分割结合K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法,实现对葡萄霜霉病快速分级。构建了葡萄霜霉病数据集,采用HRNet v2 + OCR网络建立葡萄叶片语义分割模型,提取复杂环境下葡萄叶片;采用K-means聚类算法将葡萄叶片分解为若干子区域图像,并标记少量数据集进行随机森林算法学习,实现葡萄叶片病斑分割与提取;同时在叶片提取和病斑提取过程中,设计一种像素尺寸变换方法,解决图像分辨率引起的精度低问题。基于HRNet v2 + OCR网络的葡萄叶片分割模型的准确率为98.45%,平均交并比为97.23%;融合K-means聚类和随机森林(RF)算法的葡萄叶片正面、反面和正反面霜霉病病害分级准确率分别为52.59%、73.08%和63.32%,病害等级误差小于等于2级时的病害分级准确率分别为88.67%、96.97%和92.98%。研究结果表明,基于K-means聚类和随机森林算法的葡萄霜霉病检测分级方法能够准确地分割自然环境复杂背景下的葡萄叶片和葡萄霜霉病病斑,并实现葡萄霜霉病分级,为葡萄霜霉病精准防治提供了方法和模型支持。
基于离散元法的三七仿生挖掘铲设计与试验

为减小三七收获过程中的挖掘阻力,以三七根茎及种植土壤为研究对象,测定本征物理参数,设置Bonding键参数建立三七根茎的离散元模型,分析根土粘结机理,利用Hertz Mindlin with JKR建立三七根茎种植土壤离散元复合模型;建立并分析挖掘铲的理论力学模型,确定仿生挖掘铲设计尺寸(长×宽×厚)为:360 mm × 150 mm × 8 mm、入土角30°、铲尖半角60°;采集野猪头三维模型的点云数据,确定仿生铲的结构曲线方程,建立仿生挖掘铲的三维模型;开展仿生挖掘铲与平面挖掘铲的仿真对比试验,追踪颗粒位移流向得平均位移以及平均挖掘阻力,分析颗粒的速度矢量明晰了挖掘铲面的减阻机理,得仿生挖掘铲的仿真试验减阻率为19.15%;利用高速摄影和阻力采集设备开展土槽试验,结果表明土壤颗粒流向与仿真趋势一致,仿生挖掘铲和平面挖掘铲的平均挖掘阻力为1 207.23、1 594.49 N,仿生挖掘铲减阻率为24.29%,与仿真试验减阻率十分接近,验证了离散元模型准确可靠、挖掘铲力学模型构建准确,仿生结构设计合理。
反向旋抛式油莎豆起挖装置设计与试验

针对油莎豆挖掘装置以正向旋转挖掘方式为主,其漏豆率高、易拥堵、根系环抱体土壤难破碎,导致后续清选分离困难,联合收获工作效率极低等问题,应用离散元仿真分析方法,建立油莎豆根系-块茎-土壤离散元模型,分析油莎豆根系-块茎-土壤之间相互作用对油莎豆根系土壤环抱体碎裂的影响机理,设计一种反向旋抛式油莎豆起挖装置,并应用单因素和正交旋转中心组合试验方法,研究反旋挖掘装置旋耕刀相位角和安装间距对性能指标埋果率和土壤破碎率影响规律和优化参数组合,试验结果表明,反向旋抛式油莎豆起挖装置的最佳组合参数为:相位角61°、安装间距150 mm,此时土壤破碎率为94.10%、埋果率为1.39%,在相同参数设置下与普通旋耕刀组合进行田间验证试验,结果表明,埋果率降低了13.33%,土壤破碎率提高了3.15%,满足油莎豆机械化收获部颁标准技术要求。研究结果为进一步提升油莎豆收获机具研发提供了理论依据。
农田排水改良盐渍化土壤效果与环境污染研究

为探讨河套灌区在农田排水过程中对盐渍化土壤的改良效果和环境污染的影响,于2019-2020年在河套灌区乌拉特灌域暗管排水综合试验区选择典型支渠灌溉控制区,针对作物各灌溉时期的水文过程、污染物的转化、迁移和汇集过程开展了系统试验。结果表明:利用DRAINMOD模型能较好地模拟农田排水量,模拟值与实测值相对误差(RE)为4.12%~13.44%、相关系数(R)为0.80~0.92、效率系数(NS)为0.82~0.90,均在误差范围内。利用马斯京根法对斗沟和支沟排水过程进行了演算,并在此基础上对NH_4~+、NO_3~-、还原性物质、盐分的迁移、转化和汇集过程进行了分析,排水过程和NH_4~+、NO_3~-、还原性物质、盐分浓度模拟结果与实测值较为一致,表明该方法能够在宏观上描述灌区不同排水组成所形成的环境污染过程。试验区主要污染物排放总量由大到小依次为还原性物质、NO_3~-、NH_4~+,分别为349.47~363.10 kg、80.56~87.79 kg、6.79~7.18 kg。经过2年灌溉淋洗后,土壤脱盐率在土体中自上而下降低。暗管排水试验区0~20 cm土壤脱盐率为67.56%,较20~40 cm和40~100 cm分别高5.12、16.84个百分点;明沟排水试验区0~20 cm土壤脱盐率为34.54%,较20~40 cm和40~100 cm分别高12.90、15.58个百分点。淋洗之后土壤盐分由表聚型向均匀型变化,暗管排水和明沟排水在2020秋浇之后土壤电导率(EC)分别在2.20~2.63 dS/m、0.61~0.65 dS/m之间。试验区中度盐渍化土壤和盐土类型面积均有所下降,中度盐渍化土壤面积下降2.94个百分点,盐土面积下降29.42个百分点,非盐渍化土壤、轻度和中度盐渍化土壤分别增加2.94、8.83、20.59个百分点。盐土对试验区土壤脱盐率贡献最大,为126.78%。
基于AquaCrop模型的冬小麦咸淡轮灌制度模拟与评价

为探寻适宜冬小麦的咸水灌溉方法,针对拔节期、抽穗期和灌浆期开展了不同咸淡轮灌方式(淡淡淡(A0)、咸淡淡(A1)、淡咸淡(A2)、淡淡咸(A3),咸水矿化度为10 dS/m)及单次灌水量(40 mm(I1)、60 mm(I2)、80 mm(I3)、100 mm(I4))的田间试验,利用AquaCrop模型对咸淡轮灌下土壤水盐和冬小麦生长生产进行校验,并通过情景模拟优化了咸淡轮灌方案。结果表明:AquaCrop模型可以较好地模拟咸淡轮灌下土壤水盐状况及冬小麦生物量和籽粒产量,率定时土壤含水率、土壤含盐量、冠层覆盖度、累积蒸发蒸腾量、生物量和籽粒产量的均方根误差(RMSE)分别为1.06%~2.09%、0.03~0.27 dS/m、4.2%~11.0%、14.95~52.17 mm、0.57~0.86 t/hm~2和0.28 t/hm~2,验证时最终生物量和籽粒产量的RMSE分别为0.51 t/hm~2和0.33 t/hm~2,且各指标决定系数(R~2)均大于0.70,一致性指数(d)均大于0.75。利用校准后的模型模拟64种咸淡轮灌情景下的籽粒产量,对咸淡轮灌方案进行优化:咸水含盐量为2~14 dS/m时,抽穗期或灌浆期灌1次咸水获得95%和90%最大产量所需单次灌水量范围分别为79.3~93.1 mm和66.1~79.9 mm、79.6~90.8 mm和67.0~78.1 mm,抽穗期和灌浆期均灌咸水则需单次灌水量为80.4~102.6 mm和67.3~89.5 mm。
基于弱监督语义分割的灯盏花无人机遥感种植信息提取

为及时掌握种植空间信息,保护和利用灯盏花,针对灯盏花垄间边界模糊,精细标记训练数据集获取困难问题,提出一种基于结合RGB波段最大差异法和弱监督语义分割的无人机遥感灯盏花种植信息提取方法。首先,对灯盏花进行边框级标记,制作弱标记数据集,减少标记时间成本;然后采用轻量级U-Net网络对弱标记数据集进行弱监督语义分割,实现灯盏花粗提取;最后,采用RGB波段最大差异法去除粗提取结果中的非灯盏花,实现灯盏花种植区精细提取。实验结果表明,提出方法在选取的3个灯盏花场景中交并比(Intersection-over-union,IoU)分别为90.55%、90.74%、86.63%,精度均高于面向对象分类法和最大似然法,并通过消融实验验证了方法的有效性。
基于高光谱图像的叶绿素荧光F_v/F_m图像预测方法

叶绿素荧光参数F_v/F_m在植物逆境胁迫研究中具有重要意义,当前获取方法需要对植物进行暗适应处理,难以实现实时测量。为实现F_v/F_m的实时获取,本文以4种水分胁迫水平下的辣椒为研究对象,基于高光谱成像及特征波段筛选方法对F_v/F_m进行预测。采用中值滤波对F_v/F_m图像去噪,并基于二维坐标变换实现高光谱图像与叶绿素荧光图像的匹配。对比标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)和Savitzky-Golay卷积平滑(SG)3种光谱预处理算法,并基于连续投影(SPA)算法筛选特征波长。基于效果最优的SG预处理算法,分别以偏最小二乘回归(PLSR)、分析误差反向传播(BP)神经网络、径向基函数(RBF)神经网络对比建模精度,其中BP算法建立的模型精度相对较高,其测试集决定系数为0.918、均方根误差为0.011。研究表明,SG-SPA-BP的建模方法在实现预测精度的同时降低了模型复杂度,为基于高光谱图像对F_v/F_m图像的实时准确预测提供了方法。
仿形进阶式天然橡胶自动割胶机设计与试验

为解决我国天然橡胶割胶工作强度高、技术难度大及割胶工紧缺等问题,本文设计一种仿形进阶式天然橡胶割胶机,通过分析割胶轨迹得到割胶轨迹方程,设计采用丝杠传动实现竖直运动和圆柱齿轮啮合传动实现椭圆运动的复合运动为割胶运动方式。工作时,整机通过可调式捆绑机构固定于橡胶树上;利用Arduino开发板控制电机的动作顺序,采用直流推杆控制割胶机进刀退刀动作,采用减速步进电机完成割胶机复合割胶运动,采用步进电机完成移位动作。为验证该机性能,利用Design-Expert软件设计并进行林间试验。结果表明:当割胶机在减速步进电机转速21 r/min、刀具角度25°和拉簧预紧力20 N时,割胶质量最佳且耗电量最低,前5 min排胶量为6.29 mL、平均耗电量为1.07 W·h,满足设计要求。
四杆平移式大豆小区育种排种器设计与试验

针对大豆小区育种清换种作业操作繁琐的问题,本文设计了四杆平移式大豆小区育种排种器。采用平行连杆机构配合可旋转的排种盘完成清换种作业,根据大豆小区育种作业要求对整机关键部件进行了设计,通过理论分析确定了大豆充种下限角度与排种盘转速的关系,以及排种器的排种盘直径、型孔尺寸、型孔数量、毛刷角度等结构参数数值。采用离散元软件进行仿真,模拟了排种器的排种过程,首先分析并验证了排种盘转速与下限角度的关系,进而在此试验基础上分析了种箱厚度对残余种子数的影响,试验结果表明:下限角度随排种盘转速增大逐渐减小,残留种子数随种箱厚度增加先减小后增大,并确定了下限角度119°、种箱厚度11 mm为排种器的优化结构参数。在最优参数下的田间试验表明:在理论粒距下排种器顺利清换种,作业结束后种箱内无种子残留,同时在作业速度3.6 km/h时粒距平均合格指数87.61%、重播指数6.63%、漏播指数5.75%,均达到优等品标准。
温室叶菜种苗双排移植手稀植部件设计与时序优化试验

水培叶菜培育过程中需要将穴盘中的种苗稀植到栽培槽内,传统人工作业劳动强度大、效率低,为此设计了一种温室叶菜双排移植手变间距稀植移栽部件,可实现穴盘内双排自动取苗和栽培槽变间距植苗作业。设计了一种具有二次夹紧功能的取苗移植手,并进行刚柔耦合仿真试验分析,确定最佳取苗深度为48 mm。根据稀植移栽作业工况分析,拟定双排移植手3种稀植取苗策略,优选双排(第1排和第7排)间隔取苗纵向位移最小的运动策略。开展稀植移栽动作时序优化分析,优选交叠动作时序时间点,并进一步开展12种作业时序优化移栽对比试验,试验结果表明移动和横向变间距展开、纵向变间距分离和下降时序并行时动作组合为最优,移栽平均效率为4836株/h,移栽成功率为95.8%。
地磁模拟法测量舰船感应磁场的数值模拟

地磁模拟法测量舰船感应磁场具有测量速度快、实施方便等优点,但感应磁场测量精度受模拟地磁场均匀度所限制,研究其影响规律对推广应用地磁模拟法具有重要意义。从地磁模拟法原理出发,借助COMSOL多物理场有限元仿真平台,设计椭球壳解析算例来验证该仿真平台分析地磁模拟法测量感应磁场的有效性。设计某舰船算例进行数值模拟研究,定量分析了地磁模拟法测量舰船感应磁场的精度受模拟地磁场均匀度影响的变化规律,以及舰桥结构对感应磁场测量精度的影响程度。结果表明:当模拟地磁场均匀度达到91%时,感应磁场测量精度优于90%,若继续增加均匀度,则感应磁场测量精度提升效果变缓,工程效费比降低;舰桥结构对均匀度评估的影响程度为0.2%,对感应磁场测量精度的影响程度为2.7%,且当整体均匀度高于91%后,其影响程度降至2.5%,可忽略该结构对感应磁场测量的影响。研究结论为实际舰船消磁中进一步推广应用地磁模拟法提供了依据,也为地磁模拟线圈的优化设计提供了一定的参考。
山东省自然生态空间系统化识别与差异化管控研究

在城市化背景下,生态系统受到来自人类社会日益严重的威胁,自然生态空间遭到破坏。对自然生态空间进行识别与管控可以更好地建设和保护国土空间生态资源,促进生态保护与社会经济耦合协同发展,保障区域的生态安全。融合多源数据及方法,从生态服务重要性和生态环境敏感性两方面评价和识别生态源地的空间范围;基于最小累积阻力模型(Minimum Cumulative Resistance,MCR)提取关键和优化生态廊道,系统化识别山东省自然生态空间并进行差异化管控。研究结果表明:山东省生态源地集中分布在鲁中山区和胶东半岛地区,总面积为21165.10 km~2,关键生态廊道和优化生态廊道长度分别为1078.32、511.25 km,土地利用类型以耕地和林地为主,主要分布在鲁中山区和鲁北平原区,可形成联系紧密的生态网络。本研究将自然生态空间划分为生态源地、生态保育区、其它生态用地三种类型,根据不同空间类型提出具有针对性的分类管控措施,为自然生态空间的系统化识别与管控提供理论参考和方法保障,能够更好地实现省级国土空间规划的战略性、协调性目标。
近20年来西南地区植被净初级生产力时空变化与影响因素及其对生态工程响应

植被净初级生产力(NPP)是研究陆地生态系统中物质和能量转换的重要指标,NPP的空间分布与区域气候、植被生长以及人类活动等因素息息相关,其变化能反映植被群落的生产能力,是生态系统功能和结构变化的重要表征。近20年来,中国西南地区植被NPP呈现增长趋势。然而,目前对NPP时空变化格局及潜在原因尚不清楚。因此,利用2001-2018年间MODIS-NPP、岩性、气候、土地利用、造林面积和石漠化治理情况等数据,对西南地区植被NPP的时空变化趋势及其成因进行了分析。结果发现:(1) 2001-2018年间,中国西南地区植被NPP总体呈增长趋势,突变分析结果显示,2012-2018年间NPP的增长速度(5.13 gC m~(-2)a~(-1))比2001-2011年更快(1.78 gC m~(-2)a~(-1)),在两个时段,岩溶区NPP增长速度都高于非岩溶区;(2)对西南地区植被NPP变化与气候因子的相关分析结果显示,2001-2011年与2012-2018年两个时间段内NPP与温度的平均相关性(R =0.19,0.26)要高于NPP与降水的平均相关性(R =0.07,0.05),表明西南地区植被NPP更容易受到温度的影响;(3)对两个时期土地利用变化下NPP总量的变化情况的研究结果显示,2001-2011年期间城市用地面积增加使得NPP总量下降,而2012-2018年未利用地面积增长造成了NPP总量下降;(4)2001-2018年西南地区累计造林面积与NPP存在显著正相关性(R =0.7,P<0.05),说明“退耕还林”工程实施促进了西南地区NPP增长。对石漠化面积统计结果表明,2011年后石漠化面积显著减少,这与NPP的突变点一致,表明石漠化治理对西南地区NPP增长有重要促进作用。
陕西省生态恢复综合效益评估

开展区域内生态恢复综合效益评估工作,将为地区生态恢复成果梳理及生态系统管理提供决策支持,为未来生态恢复工作的开展提供理论依据。以陕西省为研究区,基于空间遥感数据和生态模型模拟,从生态系统结构、质量和服务3个方面综合评估区域内2000-2015年生态恢复效益。研究结果表明:1)近16年间陕西省土地利用类型呈现林地增加,耕地减少的态势,同时关中地区建设用地大量增加。陕西省87.95%和72.72%的区域分别呈现植被覆盖和生态系统服务总值增加的趋势,尽管区域内人类活动占地增加,但整体生态恢复效果明显。2)陕南地区植被覆盖及生态系统服务总值相对较高,特别是秦岭地区,生态环境较为优越。陕北地区植被覆盖及生态系统服务均值虽相对较低,但均呈现显著增加趋势,未来区域范围内生态环境有着较大的发展潜力。3)尽管不同生态工程基本覆盖了陕西省全境,但受气象因素影响,生态系统服务总值在关中及陕南地区仍呈现出了一定的下降趋势。在未来相关区域的生态恢复资源投入中,应注意干旱环境对生态恢复效果的影响,因地制宜地选取适宜生态工程措施,以保证生态恢复的有效性和持续性,将生态恢复资源的成效最大化。
喀斯特生态脆弱区典型小生境土壤团聚体稳定性比较研究

为探究喀斯特小生境类型对土壤团聚体稳定性影响,揭示小生境土壤团聚体主要失稳机制,选取研究区内石缝、石沟、石槽、石土面和土面5种典型小生境为研究对象,采用干筛法、Elliott湿筛法和Le Bissonnais法测定土壤团聚体稳定性。结果表明:湿筛后,团聚体分布以水稳性团聚体(WR_(> 0.25))为主,含量在81.26%以上,团聚体破坏率(PAD)介于8.93%-17.39%之间,平均重量直径(MWD)在1.94-2.85 mm间,均小于干筛,团聚体稳定性表现为石槽最好,土面最差,石土面次之。LB法处理后, MWD值变化趋势为慢速湿润(SW)>预湿润后扰动(WS)>快速湿润(FW),即小生境土壤团聚体最大破坏机制为大雨或暴雨时快速湿润FW产生的消散作用,团聚体稳定性同样以石槽最好,土面最差,石土面次之。相关性分析显示,LB法测定的MWD均与湿筛法的WR_(> 0.25)呈显著正相关,与PAD呈显著负相关,即LB法和湿筛法具有良好的相关性,LB法用于测定喀斯特地区土壤团聚体稳定性是可行的(P<0.05)。LB法FW处理的MWD值与有机质呈显著正相关,即有机质对团聚体稳定性有重要影响;全氮、全磷、全钾与WR_(> 0.25)、SW处理的MWD值呈显著正相关,与PAD呈显著负相关,即稳定的团粒结构对养分蓄积有正向效应(P<0.05)。综合不同测定方法的结果表明,土面、石土面易造成土壤流失,应加强雨季对喀斯特生态脆弱区土面、石土面小生境的防护。
2020年西北太平洋和南海台风预报精度评定

对2020年西北太平洋和南海海域23个编号台风的定位定强精度以及路径、强度、登陆点预报精度进行了评定。评定结果表明:2020年,中央气象台的平均定位误差为22.7 km,平均定强误差为1.3 m·s~(-1),与2019年相比定位误差略偏大,定强误差则略偏小。自2013年以来,72 h以内的主观和客观台风路径预报性能并没有实质性改进,并且到了2020年,路径预报误差极端偏大样本的误差平均值却仍能达到年平均误差的2.3~3.0倍。中央气象台在72 h以内的强度预报性能位居所有官方台风预报机构的前列。2020年各预报方法较成功地预报出了热带风暴鹦鹉在广东阳江海陵岛的登陆点,部分模式也精准预报出了强台风黑格比在浙江乐清以及强热带风暴浪卡在海南琼海的24 h登陆点。
东北黑土不同开垦年限稻田土壤有机氮矿化特征

【目的】分析东北黑土自然荒地开垦种稻后土壤矿化氮含量、氮净矿化速率和氮净矿化率,探讨土壤供氮能力及其特点,揭示土壤氮素的演变规律,为东北黑土的合理利用和培肥提供理论依据。【方法】以东北黑土自然荒地(0 a,为对照土壤,原始自然草甸植被)和不同开垦年限(12、35、62和85 a)的稻田(地形、种植制度、施肥和水分管理等大致相同)土壤为研究对象,采用长期淹水密闭-间歇淋洗培养方法,研究黑土自然荒地开垦种稻后土壤有机氮矿化的特征。【结果】在培养初期(约1个月),各年限土壤累积矿化氮量迅速增加,之后呈缓慢增加趋势;在淹水培养结束(297 d)时,土壤累积矿化氮量为212.43—388.11 mg·kg~(-1),各开垦年限土壤累积矿化氮量大小顺序为0、12、35、85和62 a。土壤有机氮矿化过程可用混合模型(Special模型)很好地进行描述,并可将土壤有机氮库分为增量氮库和其他组分氮库,与对照土壤(0 a)相比,各年限稻田土壤增量氮库的氮矿化势(NF)均呈下降趋势,其中,开垦12 a与开垦35、62和85 a稻田土壤的NF之间均无显著差异(P>0.05),但开垦12和35 a稻田土壤的NF显著高于开垦62和85 a稻田土壤(P<0.05),而矿化速率常数(kF)均呈上升趋势,但各年限田土壤的kF之间均无显著差异(P>0.05);开垦12和35 a稻田土壤其他组分氮库的矿化速率常数(k0)无显著变化(P>0.05),但开垦62和85 a稻田土壤的k0则显著下降(P<0.05)。各年限土壤氮净矿化速率在培养4 d时为最大,之后逐渐下降,在淹水培养结束(297 d)时,土壤氮净矿化速率大小顺序与其累积矿化氮量的大小顺序相一致;各年限土壤氮净矿化率在淹水培养初期较高,之后缓慢增加,在培养结束(297 d)时,土壤氮净矿化率为78.60—101.82 mg·g~(-1),各开垦年限土壤氮净矿化率的大小顺序为0 a、35 a、12 a、85和62 a;土壤全氮和C/N是影响土壤矿化氮量和氮净矿化速率的重要因素(P<0.05)。土壤初始矿质氮与NF之和可用来表征当季稻田土壤供氮能力大小,与对照土壤(0 a)相比,各年限稻田土壤的供氮能力显著下降(P<0.05),开垦12和35 a稻田土壤的供氮能力显著高于开垦62和85 a的稻田土壤(P<0.05)。【结论】黑土自然荒地开垦种稻85 a间,稻田土壤的供氮能力均有所下降,种稻大于35 a时下降显著,因此在稻田土壤地力培育中应注重土壤有机质含量的提高。
陆地棉遗传标准系TM-1的特性及其耐冷性

【目的】通过系统调查TM-1农艺性状及纤维品质,研究芽期和苗期的耐冷性,以及对其在低温胁迫条件下的耐冷相关基因进行实时荧光定量分析,深入挖掘其耐冷机理,为该种质利用提供理论依据。【方法】在田间,以中棉所35为对照,以人工调查方式对TM-1进行表型鉴定,依据国际校准棉花标准(HVICC)测定纤维品质,同时采用卡那霉素筛选和分子鉴定进行Bt检测。以抗冷品种豫2067和冷敏感品种衡棉3号为对照,对TM-1芽期和子叶期进行耐冷性鉴定,4℃低温处理,然后正常条件下恢复生长7 d,调查芽期相对子叶平展率及子叶期植株受胁迫后的冷害级别,计算冷害指数和耐冷指数;使用便携式叶绿素仪进行叶片活体测定,以SPAD值代表相对叶绿素含量;在三叶期进行4℃低温处理24 h,利用实时荧光定量方法进行耐冷相关基因在叶片中的表达测定。【结果】表型鉴定结果显示,TM-1叶片较大,颜色深绿,生育期较长,约135 d,霜前籽棉产量为2 791.50 kg·hm~(-2),株高94.60 cm,霜前籽棉产量、株高、单株果枝数和单株结铃数均高于中棉所35,其他农艺性状与中棉所35接近,纤维品质中等水平。卡那霉素和试纸检测结果表明TM-1与中棉所35均不含Bt。芽期耐冷性鉴定结果表明,与对照处理相比,TM-1叶片的相对叶绿素含量极显著下降,株高极显著降低,低温胁迫极显著抑制了棉花下胚轴的伸长,并且抑制了叶片叶绿素的合成;低温处理后,TM-1的主根受到了伤害,恢复生长后侧根却比较发达,侧根生长优于对照。TM-1芽期耐冷级别达到高抗冷。苗期抗冷性鉴定结果表明,与对照相比,TM-1的相对叶绿素含量显著下降,株高极显著降低。TM-1子叶期耐冷指数为85.32%,显著高于抗冷材料豫2067,耐冷级别达到抗冷。TM-1三叶期受低温胁迫24 h后,在叶片中,有9个耐冷相关基因上调表达,上调表达倍数显著或极显著高于衡棉3号;其中,脱水素基因在叶片中上调表达,表达倍数与其在豫2067叶片中的表达倍数相近,是衡棉3号叶片中表达倍数的4.69倍,LEA3在TM-1叶片中的上调表达倍数显著高于豫2067和衡棉3号。总之,TM-1属于中晚熟品系,纤维品质中等,不含Bt;芽期和子叶期均比较抗冷,属于比较抗冷的类型;与耐冷相关的基因在TM-1的叶片中受低温诱导表达,拥有特别的表达模式。【结论】TM-1具有稳定的农艺性状,纤维品质达中等水平,不含Bt,可用作转外源基因的良好受体;因为其良好的耐冷特性,TM-1可以作为棉花耐冷性育种改良的重要亲本来源和基因克隆的基因源。