mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
考虑光热电站和直流联络线灵活性的高比例新能源互联系统优化运行

根据我国资源分布的特点,高比例可再生能源发电基地通过特高压直流输电实现跨区消纳将成为我国电力系统清洁化转型的主要运行场景之一。光热发电作为一种新兴的可再生能源发电形式,具有常规电源的惯性和可调度性,其灵活的运行方式在促进可再生能源消纳、参与电网调峰等方面具有显著优势。针对含光热电站的高比例新能源送端经特高压直流连接的互联系统优化运行,以减小整个系统运行成本、调峰成本和弃电成本为目标,协调考虑光热电站与直流输电线路的灵活调节能力,建立混合整数线性规划的调度模型。以西北某省电网2025年规划系统为算例,从运行经济性、调峰效果以及绿电效益3个角度对光热电站的灵活运行效益进行量化分析,结果显示光热电站的接入降低了系统的运行成本,在改善火电机组的调峰需求和减少大气污染物排放的同时可提升风光消纳水平,实现更高比例的电能来自于清洁能源,有利于电力系统的低碳化发展。
考虑新能源不确定性和点对点交易的配网产消者分布式优化调度

交互能源(transactive energy,TE)是一种兼具市场特性和控制功能的机制,在保障系统安全灵活运行的基础上,以经济价值为控制因素实现系统供需动态平衡。首先,文章以含光伏(photovoltaic,PV)出力、储能系统(energy storage system,ESS)和可控负荷(controllable load,CL)的高渗透率产消者组成的配网为研究对象,建立允许产消者之间以及产消者和主网点对点(peer to peer,P2P)交易的交互平台,充分提高用户侧资源的灵活性。然后建立以配网运行成本最小的日前优化调度模型,其中基于截断通用分布模型准确描述光伏出力随机性成本,定量体现光伏出力预测偏差带来的经济损失,鼓励产消者提高预测精度。之后通过交替方向乘子法在保证产消者隐私的前提下进行分布式求解,通过有限的信息交互实现产消者P2P交易。最后,通过算例验证该模型的有效性。
考虑碳捕集系统的综合能源系统“源-荷”低碳经济调度

为应对环境问题,提高能效,以电-气综合能源系统为研究对象,提出了一种以储碳设备为枢纽连接碳捕集电厂和电转气设备的运行模式,建立了一种基于分时能源价格的综合需求响应机制,并构建了考虑碳捕集系统和综合需求响应的电-气综合能源系统低碳经济调度模型。首先分析了碳捕集和电转气联合运行模式对于新能源消纳、降低系统碳排放以及提升各单元运行性能的作用;其次,在分时能源价格机制下,构建了考虑同种能源时移作用的纵向需求响应,以及不同能源替代作用的横向需求响应数学模型;基于综合需求响应和低碳运行机制,构建低碳经济调度模型,实现电-气综合能源系统的低碳经济运行。经修改的IEEE 39节点电力网络和比利时20节点天然气网络耦合系统验证表明,所提出的电气综合能源系统运行模式可有效促进风电消纳、降低碳排放。
基于强化学习的增量配电网实时随机调度方法

电动汽车(electric vehicle,EV)及其他分布式资源正大规模地渗透到增量配电网中,使其调度问题成为一个充满随机性、高维的多阶段优化问题。因此基于强化学习框架,提出一种增量配电网实时随机优化调度算法。首先,将增量配电网的实时调度描述成一个多阶段随机序贯决策问题,并提出原问题的动态规划公式,构造表征当前决策对后续所有时段影响的值函数;利用决策后状态值函数代替期望值的计算,从而避免了增量配电网的随机性;利用基于时序差分TD(1)的策略迭代算法在大量模拟场景下训练值函数,得到收敛的近似值函数;将近似值函数投入在线运行进而得出配电网每时刻的近似全局最优调度方案。该算法避免了EV、可再生能源等数据预测误差的影响,有效应对各类能源随机性给优化调度带来的挑战。仿真算例表明,该算法收敛速度快,鲁棒性强,计算时间不受EV接入数量的影响,与其他算法对比更具可行性和经济性。
含风电-光伏-光热-水电-火电-储能的多能源电力系统时序随机生产模拟

采用改进的随机生产模拟方法,研究含风电-光伏-光热-梯级水电-火电-电池储能的多能源系统的可靠性评估。首先,对于参与模拟的特殊对象光热电站和梯级水电,根据其场站特性建立时序出力模型。为表示模拟过程中光热和储能的时序状态变化,采用时序净负荷曲线修正传统的等效电量函数生产模拟方法。同时,针对评估对象为多种电源组合的情况,根据运行实际可能的发电组合,按照不同的加载次序设定模拟策略,以此进行随机生产模拟,计算各模拟策略对应的可靠性指标和可再生能源消纳指标。采用西北某省电网的实际气象和运行数据对该方法进行模拟,评估得到不同模拟策略下的指标,根据实际运行条件对比分析了所得的模拟结果,同时验证了所提出生产模拟方法的有效性。
基于电源聚合-分解模型的新能源电力系统月度发电计划优化方法

针对高比例新能源电力系统出力随机波动性强、月度机组组合优化困难等问题,提出了一种基于电源聚合-分解模型的月度发电计划优化方法。首先,在区域电网聚合框架下,建立基于相同类型火电机组和风电场、光伏电站汇集节点的电源聚合模型;然后,以新能源月度出力多场景为输入,以全网发电经济性与清洁性最优为优化目标,建立月度机组组合聚合优化模型,确定聚合火电机组和新能源场站的总运行台数和总出力;最后,考虑系统节能发电、“三公”调度、机组运行约束、场站资源特性等因素,分别建立火电机组运行状态分解优化模型、发电经济调度优化模型、新能源场站电量计划分解模型,确定满足所有新能源出力场景的火电机组最优机组组合方式和新能源场站电量计划。算例基于“三北”地区某省级电网实际数据开展测算,结果验证了所提出方法的有效性和实用性。
水利工程中金属焊缝缺陷的超声检测方法比较研究

为研究基于超声的无损探伤方法在水利工程金属结构焊缝缺陷识别中的应用,利用常规超声检测技术、超声相控阵技术、衍射时差法(Time of Flight Diffraction,TOFD)超声检测技术对水利工程金属结构焊接试块缺陷进行识别,分析了各种缺陷在超声无损探伤技术中的特征显示。研究结果表明:常规超声检测技术、TOFD检测技术均能对各种缺陷实现信号显示,超声相控阵检测技术对气孔和横向裂纹的显示不够明显,但对其它缺陷的检出效果较为明显;常规超声检测技术对操作人员的要求较高,对缺陷的定性困难,精度不高;TOFD检测结果中气孔和横向裂纹的显示呈现出一种特殊的弧形,有一定高度的内部裂纹和未熔合的信号由上下尖端衍射波组成,根部未焊透上下尖端信号不够明显;相控阵检测结果直观,可以较精确地测量缺陷的埋藏深度、自身高度、长度等,但在扫查点状缺陷或者与超声声束平行的裂纹缺陷时,检出率极低。
大规模风光并网条件下水电灵活性量化及提升方法

近年来,我国西南水电主导的电网中风光占比大幅提升,对水电灵活性提出了更高的要求。如何量化大规模风光并网后的水电灵活性,是促进水风光协同发展和大规模消纳的关键因素。为有效量化及提升水电灵活性,在供需双侧开展了量化方法研究。首先,在灵活性供给侧,结合水电站历史运行特性,提出了一种考虑可获得性的水电灵活性供给能力量化方法,定义了水电灵活性变化特征区;其次,在灵活性需求侧,基于分位点回归理论,提出了响应新能源预测误差的数据驱动水电灵活性需求量化方法;最后,通过灵活性供需关系约束,将上述量化方法耦入短期调度模型,来验证所提方法的有效性及合理性。以云南电网为工程背景,仿真结果对比表明,该方法可有效认知水电灵活性供需关系,提升水电灵活性。与其他量化方法对比表明,该水电灵活性量化方法,可兼顾多方面综合要求,可获得性更高。
基于每时晴空指数的大规模光伏电站出力多维时间序列模拟

建立准确的光伏出力时间序列模型,对含大规模光伏的电力系统规划运行研究有着重要意义。提出一种基于每时晴空指数序列的多维光伏出力序列生成方法,并考虑电站间光伏出力空间关联特征进行大规模电站光伏出力模拟。首先,计算每时晴空指数序列,采用分段函数对日出、日落时段光伏理论出力进行序列平稳化,并将平稳化每时晴空指数序列作为输入进行向量自回归(vector auto-regressive,VAR)建模。其次,通过多步聚类算法对两种空间尺度进行大规模光伏电站空间最优分群,筛选出典型电站和变动电站分别进行多维光伏出力序列模拟,得到大规模光伏模拟时间序列。最后利用宁夏回族自治区内大规模集中式光伏电站的出力实测数据进行仿真测试。结果表明,与传统方法相比,该方法生成的大规模电站多维光伏出力序列更好地继承原始序列的统计特性、概率分布及自相关特性,较好地还原光伏出力波动特性,模拟精度提高了28.06%,验证了所提方法的有效性。
基于双向电价补偿的含氢储能风电和梯级水电联合优化调度

激发水电参与风电消纳的积极性,提高风电博弈能力是风水联合优化调度的瓶颈问题。为此,提出向上向下调峰均补偿的“双向电价补偿”政策激励水电参与风电消纳,在风电侧捆绑氢储能以提高风电的博弈竞价能力。建立了含氢储能风电和梯级水电联合调度的主从博弈优化模型。风电根据系统余负荷曲线,制定双向电价补偿政策,并通过氢储能调节调整上网电量,使风电效益最大;梯级水电响应“双向电价”政策,采用“以水定电”模式参与博弈,使梯级水电站发电效益最大,并在梯级水电站内部采用“以电定水”模式进行出力的梯级分配优化,使耗水量最小。采用粒子群算法求解,仿真结果表明该策略能有效促进大规模风电消纳和增加联合系统的总体收益。
考虑风光出力波动性的实时互补性评价方法

准确掌握风光出力的互补特性对指导联合发电系统的规划与安全稳定运行具有重要意义。针对现有互补性评价指标或因出力序列内部连续性被打乱,或因忽略了不同情况下风电与光伏出力波动性的差异,使其在某些情况下无法准确反映风光出力互补性的不足,提出了将风光出力波动性考虑在内的实时互补性评价指标。所提指标消除了风光出力波动性对互补性的影响,且在计算时保持了风光出力序列的时间连续性。分别以中国华北某地区风光资源数据和某风光联合发电系统为例,对所提指标在联合发电系统规划与运行阶段的应用方法进行说明。结果表明,所提指标能够体现风光出力真实的实时互补特性,且可同时应用于含风光能源联合发电系统的规划与运行中。当应用于规划阶段时,可辅助确定系统风光装机容量比例;当应用于运行阶段时,可降低联合出力的波动性,提高系统容量可信度。
含风-光-水的多能源系统的同质化耦合模型

多能源电力系统将成为主要的能源供给方式。为解决各种异质能源发电模型差异性大、相容度不高的问题,明确多种能源耦合机理和基本规律,通过风电、光伏和水电的多源数据驱动,基于因子分析法建立了多种异质能源同质化表征模型,将异质能源输出功率统一表征为“功率水平分量+波动分量+差异性随机分量+预测误差分量”之和;以此为基础,采用近邻传播(affinity propagation,AP)算法对低维特征因子聚类分析,进而建立一种计及风-光-水耦合特性的多场景发电模型,并提出了用于评价多种异质能源耦合特性的耦合度指标。算例以西北地区电网实测数据为研究对象,结果表明所构建的同质化表征模型具有有效性及可行性;基于同质化模型生成的不同场景耦合差异性特征明显,可为多能源电力系统的规划运行提供基础。
计及源荷匹配的风光互补特性分析与评价

多能互补已成为减少新能源出力波动性、促进新能源消纳的重要手段。为丰富和完善新能源互补性的分析与评价方法,从源荷匹配的角度对新能源互补性进行评价。针对已建成的新能源场站,在混合Copula建模的基础上,使用秩相关系数、尾部相关系数对多个新能源场站的负荷匹配能力进行描述,从而得到新能源出力间的互补性评价。针对待建的新能源场站,一方面使用Charnes-Cooper方法与分支定界法求解风光互补容量优化配置模型,并以最优容量的新能源渗透率、消纳率作为评价互补性的指标;另一方面,提出了描述风光总出力与负荷贴近程度的互补性指标,即负荷匹配度。研究结果表明,负荷匹配度能综合考虑消纳率和渗透率,为风光容量优化配置提供一种简便有效的方法。
多能互补发电系统储电和储热容量分层优化规划方法

随着风、光等新能源并网容量的不断增加,储能系统作为平抑功率波动的重要手段被广泛关注,是多能互补发电系统中的重要组成部分。当前电、热等储能系统均独立规划、各自设计,联合规划时系统规划模型维度高,求解困难。基于此,提出多能互补发电系统储电和储热容量分层优化规划方法,上层模型以新能源全年时间序列出力为输入,基于储能能量型约束和功率型约束,建立时序生产模拟模型,确定所需储能系统的总容量。下层模型考虑成本来平衡各储能系统充放电功率,确定储电和储热系统容量。由于新能源出力具有不确定性,引入条件风险价值方法,考虑不确定性对储能容量规划结果的影响。案例测试结果验证了所提模型和方法的合理性和有效性。
考虑灵活性供需平衡的源-储-网一体化规划方法

储能的大规模配置是应对高比例可再生能源并网后电力系统灵活性供需失衡、电力实时平衡困难的重要措施。然而,储能配置的容量及其布局会对电源与电网规划产生一定影响。因此,对电源、储能、电网的统筹规划成为电力系统规划技术的重要问题。提出了考虑灵活性供需平衡的源-储-网一体化规划方法。首先基于典型场景的时序模拟分析了风电渗透率升高对灵活性供需特性的影响,并探究了电源规划中储能配置与火电装机容量之间相互作用关系;其次,从储能不同布局对规划边界的改变,揭示了储能布局对输电网规划的影响机理;在此基础上,构建了考虑灵活性供需平衡的源-网一体化规划模型,并采用时序模拟与基于PSO的储能布局与输电网协调规划方法对所建模型求解。最后通过Garver-6节点系统与Garver-18节点系统的算例分析,验证了所提出方法的有效性和可行性。
基于光流法的固体内部声传播方向测量

目前采用光弹设备测量超声传播方向多为人眼主观观测,其误差较大,难以实现精确的定量测量。将Farneback光流法应用于光弹图像的处理,并根据帧与帧之间的光流图来计算光弹图像中的超声传播方向,可以捕捉图像中的动态声场。在实验中对不同传播方向的超声进行了测量,其绝对偏差度数最大值为2.85°,测量结果较为准确。因此,Farneback光流法可用于光弹图像中声波传播方向的判断,且具有快速、准确和直观等特点。
模拟氮沉降初期对柳杉人工林土壤动物群落结构的影响

【目的】为了解氮沉降初期对柳杉人工林土壤动物群落结构的影响。【方法】以NH4NO3进行模拟施氮,设置CK:0g/(m~2·a)和T1:5g/(m~2·a)、T2:10g/(m~2·a)、T3:15g/(m~2·a)、T4:20g/(m~2·a)5个浓度梯度。分别在施氮2个月和4个月后,采用大型土壤动物手捡法和干、湿漏斗分离法对各样地中的土壤动物群落特征进行调查。【结果】结果显示:试验共捕获4037只土壤动物,隶属于2门9纲30目。施氮处理2个月后,各样地土壤动物的平均密度排序为:T2>CK>T1>T4>T3,类群数大小排序为:T3>CK=T2=T4>T1;施氮处理4个月后,各样地土壤动物的平均密度的排序为:CK>T1>T4>T2>T3,类群数大小排序为;CK>T3>T1=T2>T4。施氮2个月后,各样地间土壤动物的平均密度和类群数差异均不显著(P>0.05),但施氮处理4个月后,各样地间的土壤动物的平均密度和类群数差异均达到极显著(P<0.01)。土壤动物类群分布具有表聚性特征,同时,氮沉降降低了各层土壤动物类群数。施氮处理总体上增加了土壤动物的多样性指数和均匀度指数,降低了优势度和丰富度,其中,T3样地的多样性指数和均匀度指数均显著高于其它样地(P<0.05),而优势度指数显著低于其他样地(P<0.05)。【结论】氮沉降初期减少了柳杉人工林土壤动物数量和类群数,且适当浓度的氮沉降会使土壤动物多样性增加,对柳杉人工林土壤动物群落结构产生了一定的影响。
纳米肥料助剂与氮肥配施对白菜生长、产量、品质及土壤酶活性的影响

以宁夏主栽“小义和秋”白菜为研究对象,设置345 kg·hm~(- 2)氮肥(CK,常规施肥) 、37.5 kg·hm~(- 2)纳米肥料助剂+ 345 kg·hm~(- 2)氮肥(T1) 、75 kg·hm~(- 2)纳米肥料助剂+ 300 kg·hm~(- 2)氮肥(T2,减氮13%) 、112.5 kg· hm~(- 2)纳米肥料助剂+ 255 kg·hm~(- 2)氮肥(T3,减氮26%) 、150 kg·hm~(- 2)纳米肥料助剂+ 210 kg·hm~(- 2)氮肥(T4,减氮39%)共5种处理,以常规施肥为对照,探究灌淤土上纳米肥料助剂与氮肥配施对白菜生长、产量、品质及土壤酶活性的影响。结果表明,较CK相比,白菜干物质量、株高、外叶数、球纵径、横径、单株毛菜质量、产量涨幅分别增加1.22% ~ 6.31%,1.67% ~ 4.80%,6.98% ~ 15.90%,12.19% ~ 56.60%,1.22% ~ 25.91%,0.68% ~ 27.89%和3.98% ~ 32.24%,白菜可溶性固形物较CK增加- 2.49% ~ 1.88%,不同处理之间可溶性糖与Vc含量影响不明显,硝酸盐含量较CK降低2.46% ~ 4.54%,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性分别增加1.72% ~ 13.79%,- 25.65% ~ 1.07%,和11.99% ~ 18.80%,碱性磷酸酶活性降低了5.61% ~ 18.36%。同时,较CK相比,苗期SPAD值无影响,莲座期、结球前期及结球后期的外叶和中叶SPAD值有一定差异,并在结球前后期SPAD达到峰值,成熟期各处理叶片SPAD值无显著差异。综合白菜成熟期各因子T2处理表现最佳,在银川平原灌於土上以减氮肥13% + 75 kg·hm~(- 2)纳米肥料助剂对复种白菜生长与增产较为适宜。
牵引式作业机具自动调平控制系统的研究

建立了倾角传感器在不同工况下的数学模型,并通过卡尔曼滤波模型结合陀螺仪与加速度计数据,精确测量其机具的倾斜角度。牵引式作业机具自动调平控制系统使用自主研制的倾角传感器,并进行了卡尔曼滤波的静态和动态试验。静态试验结果表明,倾角传感器静止时,卡尔曼滤波后数据最大误差0.05°,误差平均值0.01°,均方根误差≤0.014°。当开启旋耕刀后,传感器底部垫有海绵卡尔曼滤波后的数据最大误差0.3°,误差平均值0.12°,均方根误差≤0.023°,相比垫有塑料或泡沫稳定性有一定提升。动态试验结果表明,未遇障碍情况下,最大误差0.86°,误差平均值0.264°,均方根误差≤0.267°。单边履带遇到10 cm障碍时,最大误差0.62°,误差平均值0.375°,均方根误差≤0.163°。遇到20 cm障碍时,最大误差1.09°,误差平均值0.587°,均方根误差≤0.33°。
烤烟颜色特征值对卷烟主流烟气有害成分影响的BP神经网络构建

为研究初烤烟叶颜色特征值对烟气有害成分的影响,对南阳市属县(市)的174个中部叶C3F等级的烟叶样品进行颜色特征值、卷烟主流烟气有害成分测定,建立BP神经网络模型,对卷烟主流烟气中的有害成分进行分析。结果表明,因分析的6个主因子的累计贡献率达到92.2%,所构建的BP神经网络模型训练样本的真实值与预测值的决定系数均达到了0.97以上,验证样本的主流烟气中CO真实值与预测值的决定系数达到0.934 2外,其余6种有害成分真实值与预测值的决定系数均达到了0.96以上。由此可见,所建立的网络模型的鲁棒性较好,能够在一定程度上用烤烟的颜色特征值来表征卷烟主流烟气中的有害成分含量。
烟草转录因子NtMYC2对激素及非生物因素胁迫的响应

为探究烟草转录因子NtMYC2对逆境胁迫的响应,以烟草幼苗为试验材料,用50 μmol·L ~(- 1) MeJA,100 μmol·L ~(- 1) ABA,200 mmol·L ~(- 1) NaCl,20 % PEG 6000,4 ℃和黑暗条件下分别进行激素诱导、高盐、模拟干旱、低温和暗胁迫处理,并取处理1,3,6,12,24和48 h时的烟草叶片提取RNA,反转录为cDNA后利用qRT - PCR技术分析NtMYC2的表达情况。结果表明,NtMYC2的表达受MeJA、ABA、干旱、高盐、低温和黑暗胁迫的诱导,且表达模式随激素和胁迫处理的不同而不同。NtMYC2的表达量随MeJA处理时间的延长呈先下降后上升的趋势,随ABA和黑暗处理时间的延长呈逐渐上升的趋势,都在48 h时达最高表达水平,但ABA诱导的表达水平最高,是对照的17.31倍。盐胁迫1 h时,NtMYC2的表达量是对照的3.95倍,随后下降,6 h后与对照相当。低温诱导NtMYC2表达上调,在处理6 h时表达量最高,48 h时最低(与对照无明显差异);模拟干旱胁迫48 h可显著提高NtMYC2的表达水平。此外,利用PlantCARE软件分析NtMYC2启动子区域,结果显示启动子区域包含有脱落酸、生长素、低温、干旱、光等多种非生物胁迫相关顺式作用元件。
PEG-6000模拟干旱胁迫下不同基因型小麦品种萌发期抗旱性的综合鉴定

为了研究不同基因型小麦品种萌发期的抗旱性,以20个小麦品种为材料,采用质量分数为20%的PEG - 6000溶液处理模拟干旱胁迫,测定了芽长、主胚根长、芽鲜质量、根鲜质量、发芽率、发芽势、发芽指数和萌发抗旱指数等指标,通过主成分分析和综合评价值(F值)法对供试材料的抗旱性进行综合评价,并通过测定相关生理指标对评价结果进行了验证。结果表明,PEG - 6000胁迫处理后的芽长、主胚根长、芽鲜质量、根鲜质量、发芽率、发芽势、发芽指数均受到抑制,但不同品种的降幅存在显著差异。主成分分析表明,晋麦47、运旱618、长治6406、石4185和旱选10号抗旱性明显强于F值较低的京冬18、石家庄4号、石优20、郑麦366和郑麦9023。相关生理指标测定结果表明,F值较高的晋麦47、运旱618和长治6406的抗旱性要显著高于F值较低的京冬、石家庄4号和郑麦366。这说明基于形态指标的综合评价值法可以有效地对小麦萌发期抗旱性进行鉴定,供试材料中抗旱性较强的品种有:晋麦47、运旱618、长治6406、石4185和旱选10号,抗旱性较差的品种有:京冬18、石家庄4号、石优20、郑麦9023和郑麦366。
引黄入冀补淀工程白洋淀补水方案研究

通过对白洋淀入淀水量主要来源及补水途径的分析,论述了引黄入冀补淀工程的重要性。利用白洋淀十方院水文站97年(1920—2016年)的年平均水位资料,采用M-K突变性检验出白洋淀水位变异点为1963年、 1965年,1983年后下降趋势显著。分析1980—2016年白洋淀水位特征,计算白洋淀不同频率下月最低水位,结合年内展布法得到逐月水位过程,选择年内不同水位过程下的典型年,提出了针对于引黄入冀补淀工程的白洋淀补水方案:当白洋淀10月1日水位为6.96 m时,可不向白洋淀补水;当白洋淀10月1日水位分别为6.44、 5.66 m时,通过本工程向白洋淀补水1.21、1.76亿m~3;当白洋淀8月16日水位为5.34 m时,立即启用本工程进行引水,向白洋淀补水1.58亿m~3,于11月初结束,至次年1月继续补水0.42亿m~3。
花生和玉米前茬根系分泌物对冬小麦幼苗生长及抗旱性的影响

为探明花生和玉米根系分泌物对小麦幼苗生长的化感作用,通过室内盆栽模拟茬口种植,研究了花生和玉米根系分泌物对冬小麦幼苗及根系生长、种子萌发过程及幼苗抗旱生理响应的影响。结果表明,相较于玉米茬口和清水对照,花生茬口可显著促进小麦幼苗地上及地下部分的生长,根冠比相较于对照提高了25.0%,根系总根长、根表面积、根投影面积、根体积分别较对照提高了43.8%、34.5%、37.1%、48.3% (P < 0.05),而玉米茬口与清水对照之间各生长指标无显著差异。种子萌发试验表明,花生根系分泌物对冬小麦种子发芽率无显著影响,但显著提高了胚根长和胚根生长速率,化感指数较玉米分别增加了0.20和0.16。此外,在干旱胁迫前期,花生茬口处理下的小麦叶片相对含水量相对较高,而在干旱胁迫后期叶片相对电导率和MDA含量则显著低于玉米茬口。综合分析表明,花生茬口处理下,其根系分泌物能够促进冬小麦幼苗生长尤其是对根系发育有正向促进作用,同时可以提高小麦幼苗的抗旱性。
农村有源配电网自动化终端布局规划方法

针对农村配电网接入微电网使配电自动化终端优化进一步复杂化的问题,提出了1种含微电网配电系统终端布局规划方法。首先用蒙特卡洛时序模拟各元件状态、分布式电源出力和时变负荷,采用递归搜索算法按照含微网搜索原则计算各负荷点的停电时间。然后计算配电系统平均供电可用率和年停电损失费用。最后以终端初期投资、终端年运行维护和系统停电损失等费用的总和最小为目标函数,以给定的配电系统平均供电可用率为约束条件,采用遗传算法对终端布局进行优化。通过改进的IEEE RBTS Bus6-F4算例计算,验证了该方法的有效性和有无微电网时终端优化配置的合理性。
青岛崂山次生植物群落物种分布及多样性特征

【目的】为明确山东崂山地区森林群落的组成结构和多样性特征及其与环境因子的关系,为生物多样性保护和森林管理提供理论依据。【方法】用物种累计曲线验证抽样是否充分,根据物种重要值矩阵将崂山森林群落划分为不同的群落类型,用典范对应分析法(CCA)研究不同群落类型、不同层次植被的分布与地形及土壤条件的关系,并通过局部加权回归散点平滑法(LOWESS)拟合植被物种多样性与地形及土壤条件的相关性回归曲线。【结果】50个标准样地抽样较为充分;通过WARD聚类法可将调查样地划分为10种群落类型;排序结果显示海拔、坡位、坡向和土壤pH值均与群落的分布具有显著相关性,从物种分布来看,只有海拔因子是显著的影响因子。在11个地形和土壤因子中,海拔和土壤速效磷含量与群落总体物种多样性具有显著相关性;随着海拔的升高,乔木、灌木、草本植物的Shannon-Wiener指数均表现为先增加后减小的趋势;乔木、灌木的Pielou指数随海拔的升高略微增加;当速效磷含量达到30 mg/kg时,Shannon-Wiener指数和Pielou指数均显著下降,随后基本保持平稳。【结论】地形和土壤条件对崂山群落类型的分布具有一定的影响,证明了生境过滤的作用。土壤速效磷含量和海拔是崂山森林群落物种多样性的重要限制因子。
高温蒸煮耦合木聚糖酶酶解麦麸制备低聚木糖条件优化

低聚木糖是一种效果优良的益生元,被广泛应用于各种食品中。以丰富的麦麸为原料,采用高温蒸煮耦合木聚糖酶处理制备低聚木糖具有较好的应用前景。本文以还原糖得率为指标,采用单因素实验分别研究了温度、转速、pH、酶浓度和酶解时间对木聚糖酶解效果的影响。随后,采用正交实验对温度、酶浓度和酶解时间进行组合优化,确定最佳酶解条件为:温度为65 ºC,转速为180 r/min,pH为5.5,酶浓度为105 U/mL,酶解时间为4 h。在最优条件下,还原糖得率为22.3%,低聚木糖得率为6.0%,主要由聚合度为2和3的低聚木糖组成,其比例分别为62.4%和24.9%。本文通过高温蒸煮耦合木聚糖酶对麦麸进行酶解处理制备低聚木糖具有一定的应用前景。
基于Budyko理论定量分析窟野河流域植被变化对径流的影响

【目的】植被变化可影响流域下垫面条件,改变水文过程和水资源可持续利用量。揭示植被时空变化格局,明确其对径流变化的贡献是流域水资源管理规划的前提,也是植被恢复工程实施效果评价的依据。【方法】本研究以植被恢复的典型半干旱区窟野河流域为研究区,基于遥感植被指数NDVI和水文、气象数据,通过基于Budyko假设的弹性系数法,分析了1982-2015年植被变化对径流变化的影响。【结果】(1)径流突变点在1998年左右,突变点前后,径流和人类取耗水变化率分别达到-55.5%和92.3%,存在显著性差异(P <0.05);降水、干燥指数分别增加2.6%和1.9%,前后两个时段差异不显著(P >0.05)。(2)流域植被指数NDVI在突变点前后差异显著,88.7%以上区域呈显著增加趋势(P <0.001),尤以下游明显,表明植被得到了极大恢复。Budyko弹性模型中表征流域属性信息的参数最优值为2.37,拟合出来的参数系数和常数项分别为20.407和-1.868(P <0.05),表明拟合效果较好,适用性较强。(3)植被变化对径流的贡献率达到84.9%,气候变化和人类活动影响分别为9.3%和5.8%。【结论】窟野河流域内植被得到了极大的恢复;植被变化成为决定径流变化的主导因素,其次为气候变化和人类活动。植被变化的长期生态水文效应有待进一步加强研究,本研究结果可为生态恢复工程实施和政策制定提供参考依据。
城市冠层粗糙度对暴雨云团运动和降雨落区的影响

城市下垫面因其特殊的动力学和热力学特性,会对降雨产生影响。该研究以雄安新区为例,利用中尺度气象模式(WRF)对2016年7月20日的大规模暴雨事件进行模拟,采用不同城市冠层粗糙度方案设置,研究城市冠层粗糙度对暴雨云团运动和降雨落区的影响。结果表明,城市冠层粗糙度对暴雨云团的运动和降雨落区有显著影响:当城市冠层粗糙度较小时,云团经过城市时被加热,产生水汽辐合和雨岛效应,从而增加城区和下风向的降雨;当城市冠层粗糙度较大时,云团在城市上风向停留,使城市上风向降雨增加;城市冠层粗糙度进一步增加会改变暴雨云团的运动方向,使城市周边降雨增加。该研究评估了城市冠层粗糙度对降雨的影响,为未来城市规划与建设提供了科学依据,对城市降雨模拟的参数选择具有参考意义。
能量平衡控制的稳态误差和全局稳定性分析

能量平衡控制是从能量角度出发的一种控制策略。 相比传统控制方法,能量平衡控制通过将电压电流归结为储能元件中的能量而达到协调统一控制多个目标;根据系统数学模型由能量或功率控制目标精确计算控制信号,从而达到控制性能的协调提升。 但现有的能量平衡控制既没有稳态误差分析也没有减小稳态误差的方法,还缺少全局稳定性分析。 该文针对能量平衡控制提出了稳态误差和全局稳定性分析,首先将现有的3种能量平衡控制等价为"外环滑模面+内环"的形式,在此基础上定量分析稳态误差并加入了全局Lyapunov稳定性分析,给出了能量平衡控制参数的设置方法。
共交流母线多端口变换器高频振荡特性分析

在大容量多端口电力电子变换器中,基于模块化多有源桥(MMAB)的共交流母线拓扑具有端口隔离、模块化和损耗低的优点,近年来开始得到越来越多的关注。 相对于直流母线,高频交流母线存在着固有的高频振荡。 母线电压的振荡会增加变换器损耗,危害系统的安全运行,同时单个模块振荡会对其他互连的模块造成影响。 该文以两模块单元组成的两种基本变换器为对象,研究了基于模块化多有源桥的共高频交流母线变换器中的振荡问题。 利用频域分析,对系统振荡和高频变压器、电感和器件杂散电容等参数的关系进行了推导,给出了不控和受控2种模式下交流母线高频振荡的关键因素。 最后,通过变换器在不同工作模式下以及2个模式间切换的实验,对上述结论进行了实验验证,为后续降低和消除高频母线振荡奠定了基础。
白鹤滩特高拱坝坝基灌浆时机与抬动控制

开展坝基灌浆时机与抬动控制研究,对防止大坝开裂,保证高坝长期稳定具有重要意义。 通过理论、数值模拟和现场监测反馈分析,针对复杂地质条件,提出了分区等效灌浆压力向量及模型,通过控制拱坝的抬动及拉应力,该模型可以较好地控制灌浆压力并选择合适的灌浆时机。 结合施工现场监测数据,建立了灌浆压力的反演分析优化函数,通过调整分区等效灌浆压力模型参数,得到最优分区等效灌浆压力向量。 白鹤滩工程坝基应用表明:该方法能够较为准确地判断灌浆抬动情况并预测灌浆时机。 研究结果对同类工程灌浆时机的选择与抬动变形控制具有借鉴意义。
面向移动终端的农业害虫图像智能识别系统的研究与开发

【目的】农作物田间害虫种类繁多,存在种间相似和种内差异的现象,容易混淆。本研究开发一个面向移动终端的农业害虫图像智能识别系统,为广大农户和基层测报人员提供一个便捷准确的农业害虫智能识别工具。【方法】农业害虫图像智能识别系统包括装有系统APP的移动客户端、服务器和基于深度学习的农业害虫识别模型。APP是在Android环境下开发的,可安装于Android系统的移动设备中。APP包括登录模块、害虫信息查询模块、害虫智能识别模块、害虫地图标记模块和害虫专家远程鉴定模块,UI界面采用底部导航栏形式。移动终端与服务器间的信息交互采用HTTP协议,害虫采集地信息显示使用百度的Android地图SDK来实现,用户和害虫信息使用MySQL数据库进行保存。在相同训练集和测试集条件下,比较了不同深度卷积神经网络模型,筛选出基于DenseNet121的农业害虫识别模型具有最高的精准度和最低的虚警率。农业害虫识别模型的程序部署在阿里云远程服务器上,当服务器端接收到移动客户端上传的害虫图像时,运行害虫识别模型,识别结果通过服务器反馈给客户端,同时将上传的图像和识别结果保存在数据库中,便于害虫图像的追溯。【结果】当用户在农田遇到不认识的害虫时,可通过装有该系统APP的移动设备(如手机或平板)拍摄害虫图像,并上传到服务器,识别结果和害虫防治信息在1—2s内反馈至用户移动终端的屏幕上,对识别结果不满意还可远程请求专家鉴定。该系统对66种常见农业害虫图像平均识别率为93.9%,平均虚警率为8.2%。【结论】面向移动终端的农业害虫图像智能识别系统实现了66种常见农业害虫信息查询、自动识别,害虫采集地的地图显示和专家远程鉴定等功能。为农民和基层测报人员提供了一个农业害虫便捷准确的自动识别工具,无需专家到田间即可实现了用户“一对一”的防治指导,大大节省了经济和时间成本。
畜禽养殖废弃物堆肥过程中微生物除臭研究进展

随着世界各国的畜禽养殖业向着集约化、产业化方向发展,养殖废弃物大量产生,严重影响到生态环境并威胁到人畜健康。目前,畜禽养殖废弃物的资源化利用受到人们的广泛关注,其中好氧堆肥技术是当前最有效的处理方法。然而,堆肥过程中产生的异味气体使好氧堆肥技术的推广面临极大挑战。在堆肥过程中,这些异味气体威胁人类健康的同时,还会带来一系列环境问题。因此,充分、有效的去除堆肥过程中异味气体显得十分重要。本文重点阐述了堆肥过程中异味气体排放特征及其源物质转化特征,分析堆肥过程中影响异味气体产生的因素,并从原位除臭技术和异位除臭技术两个方面对异味气体生物处理技术以及微生物控制机理进行讨论。主要结论:异味气体(NH_3、H_2S和挥发性有机物)主要在堆肥的升温期和高温期产生;控制最佳堆肥温度为55—60℃、水分为50%—60%、pH为7.5—8.5、C/N为25—30、氧气浓度为10%—18%、有机质含量为50%—80%,结合适宜的堆肥方式、翻堆频率以及添加外源微生物,可使异味气体产生量降至最低;一种除臭微生物菌株一般只对一种异味气体具有较高的去除效率,难以同时去除多种成分的异味气体,而复合微生物除臭剂可以同时去除多种异味气体成分,但去除效率相对较低。建议进一步研究有机质转化、微生物群落变化与异味气体产生的规律,从而在堆肥升温期和高温期尽可能地减少异味气体的产生;重点研发复合除臭菌剂,在提高除臭效果的同时探明微生物作用机理。
主要栽培措施对北方春玉米产量贡献的定量评估

【目的】定量化解析主要栽培措施对春玉米产量的贡献,探索北方春玉米缩差增产增效技术途径。【方法】通过综合分析2000年以来我国北方春玉米在品种耐密性、种植密度、耕作方式、养分管理、病害防治等114篇论文数据,同时结合大田栽培措施因子替换试验,定量解析主要栽培措施对春玉米产量的贡献及其优先序。【结果】文献统计分析结果与大田栽培因子替换试验结果基本一致,当前生产主要应用的5项主要栽培措施对春玉米产量贡献的优先序为种植密度、养分管理、品种耐密性、防病(兼化控)、耕作方式,对产量的贡献率分别为12.6%、 9.2%、6.7%、6.3%和5.5%,对氮肥偏生产力(PFP_N)的贡献分别为16.7%、4.1%、3.4%、3.8%和3.3%。各措施因子对玉米产量差的影响主要通过影响群体物质生产能力和群体库容量实现,当群体LAI饱和后,如何优化群体同化性能、提高光能利用效率和单位叶面积籽粒生产效率是缩差增产的关键。【结论】产量和资源效率协同提高15% —20%的高产高效目标,通过密度和养分管理这2项措施的优化即可实现,若要使产量和资源效率均增加30%—50%,则需要综合优化至少4个因子甚至全部5个因子。
谷子萌发吸水期关键代谢途径的筛选与分析

【目的】谷子适应性强,抗旱耐瘠,是起源于中国的重要作物。通过转录组测序技术分析谷子萌发不同吸水期的转录组差异,以期获得谷子萌发过程中的差异表达基因,寻找调控谷子萌发的重要代谢途径和代谢物。【方法】以晋谷20为材料,构建谷子萌发过程中开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期的cDNA文库,进行转录组分析;采用K-Means开展基因表达聚类分析;利用DESeq筛选差异表达基因;通过COG、GO、KEGG等对差异表达基因进行功能注释;利用KEGG富集挖掘不同吸水期调控种子萌发的关键代谢途径和关键基因;并采用qRT-PCR验证其可靠性;用HPLC分析关键代谢物含量。【结果】转录物测序分析获得谷子萌发开始快速吸水期、滞缓吸水期和重新大量吸水期覆盖整个基因组的基因表达谱,共获得33 643个基因,识别9个具有不同表达模式的共表达基因簇。比较种子萌发的开始快速吸水期与滞缓吸水期、滞缓吸水期与重新大量吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期,分别筛选出3 893、4 612和8 472个差异表达基因。KEGG富集分析表明,3个比较的差异表达基因都显著富集到phenylpropanoid biosynthesis、phenylalanine metabolism、starch and sucrose metabolism代谢途径;开始快速吸水期与滞缓吸水期、开始快速吸水期与重新大量吸水期的差异表达基因还显著富集到plant hormone signal transduction途径。并且3个比较中富集到phenylpropanoid biosynthesis和phenylalanine metabolism代谢途径的差异表达基因数都最多,其中过氧化物酶基因(peroxidase)比例最高。通过qRT-PCR对4个苯丙烷生物合成途径相关基因的分析表明,其表达趋势与转录组分析结果基本一致,其中, 4-香豆酸-CoA连接酶3(4-coumarate-CoA ligase 3)在谷子种子中存在已形成mRNA,萌发吸水过程中呈先下调后上调再下调的表达趋势。苯丙烷类相关代谢物含量分析显示,芥子酸在种子中大量储备,在萌发过程中呈下调趋势;阿魏酸、对香豆酸和咖啡酸呈先上调后下调趋势。【结论】谷子萌发过程中,不同吸水期的差异表达基因显著与苯丙烷生物合成途径和苯丙氨酸代谢途径相关;其上游基因4-香豆酰-辅酶A连接酶和下游基因过氧化物酶家族成员在谷子萌发响应水分过程中发挥调控作用;中间产物芥子酸可能参与种子的休眠与萌发。
化学调控和氮肥对高密度下春玉米光热水利用效率和产量的影响

【目的】探讨高密度下化学调控和氮肥对玉米光合特性、籽粒灌浆及光热水利用效率的影响,为玉米密植抗逆高产高效栽培提供依据。【方法】于2017—2018年哈尔滨区域玉米生长季,在大田高密度种植下(90 000株/hm~2),设置3个不同氮肥水平N100(100 kg·hm~(-2))、N200(200 kg·hm~(-2))和N300(300 kg·hm~(-2)),7叶期喷施化控剂(玉黄金,30%胺鲜酯·乙烯利水剂),研究化控和氮肥对高密度种植下玉米生长发育和光热水利用效率的影响。【结果】随氮肥施用量的增加,玉米叶片净光合速率(Pn)、最大光化学效率(F_v/F_m)、籽粒内源激素含量、灌浆速率、光热水利用效率(RUE、HUE和WUE)及产量均呈先升高后降低趋势,在施氮量200 kg·hm~(-2)下达到最大。与单施氮肥处理相比,化控和氮肥共同作用显著提高了叶片Pn和F_v/F_m,提高了籽粒内源激素含量和灌浆速率,RUE、HUE和WUE显著提高,使产量得到进一步增加。相关分析表明,灌浆速率与籽粒内源激素生长素(IAA)、细胞分裂素(CTK)、赤霉素(GA)和脱落酸(ABA)含量极显著正相关,产量与RUE、HUE和WUE显著正相关。【结论】高种植密度下,200 kg·hm~(-2)施氮量和化控显著改善玉米的光合特性,促进了籽粒灌浆进程,提高了光热水利用效率,显著提高了产量。
靶向测序基因型检测(GBTS)技术及其应用

借助于分子标记进行基因型检测的技术在生物遗传改良等领域发挥着重要的作用。国际跨国种业公司凭借其高通量、自动化、大规模的共享检测平台,基因型检测技术得到广泛应用。随着从3G时代的高成本固相芯片和随机测序式基因型检测(genotyping by sequencing,GBS)发展到成本低、对检测平台要求较低、基于靶向测序基因型检测(genotyping by target sequencing,GBTS)的液相芯片,基因型检测技术完成了向4G时代的转变。在本文中首先介绍了两项最新的GBTS技术(基于多重PCR的GenoPlexs和基于液相探针捕获的GenoBaits)及其原理。同时,发展了可以在单个扩增子内检测多个SNP,称之为多聚单核苷酸多态性(multiple single-nucleotide-polymorphism cluster,mSNP或multiple dispersed nucleotide polymorphism,MNP)的技术,极大地提高了目标位点(扩增子)内变异的检测效率。与GBS和固相芯片相比,GBTS技术具有平台广适性、标记灵活性、检测高效性、信息可加性、支撑便捷性和应用广谱性。同一款标记集(例如玉米40K mSNP),可以获得3种不同的标记形式(40K mSNP、260K SNP和754K单倍型);并可以根据应用场景的需求,通过控制测序深度获得多种不同的标记密度(1—40K mSNP)。GenoPlexs和GenoBaits 2种技术相结合,可广泛应用于生物进化、遗传图谱构建、基因定位克隆、标记性状关联检测(全基因组关联分析——GWAS和混合样本分析——BSA)、后裔鉴定、基因渐渗、基因累加、品种权保护、品种质量监测、转基因成分/基因编辑/伴生生物检测等领域。目前,已经在20余种主要农作物、蔬菜以及部分动物和微生物中开发了GBTS标记50余套,并已广泛应用于上述领域。最后,展望了与未来GBTS应用相关的几个问题,包括便携式、自动化、高通量、智能化检测平台;根据用户需求定制的可变密度、多功能分子检测;GBTS与其他技术(KASP、高密度芯片、BSA策略等)的整合;基于资源共享的开源育种等。这些将推动GBTS技术在动物、植物和微生物遗传改良等领域的广泛应用。
基于SSR的光敏型饲草高粱分子辅助育种体系

【目的】利用分子标记技术对光敏型饲草高粱新品种传统选育方法进行改良,构建分子辅助育种体系,从而提高品种选育效率,降低育种成本,为形成新的育种体系奠定理论基础。【方法】以光敏型(不抽穗)饲草高粱品种晋光1R去雄后为母本、非光敏型(抽穗)饲草高粱BMRC-3-2为父本进行杂交,构建F_2群体。按照光敏与非光敏性状将群体分为两类,各选30株,取叶片提取DNA,利用微卫星分子标记技术(SSR)和集团分离分析法(BSA)对晋光1R/BMRC-3-2的F_2群体进行光敏感基因定位分析,以及特异性SSR引物的设计、筛选;将筛出的特异性引物对F_1杂交种(以晋光1R为亲本选育的高代稳定恢复系作为父本与其他不育系测配得到的F_1代杂交种)进行光敏性鉴定,通过与田间表型对照,确定最终目标引物,从而构建新的光敏型饲草高粱新品种选育体系。【结果】经过SNP index分析,选取99%阈值线最高点前后约250 kb的区域作为性状相关的候选区域,区域总长度为500 kb,共400个SNP位点,对这些SNP位点注释,其中非同义突变或者stop-gain或者stop-loss的SNP位点有6个,最终确定2个候选基因与高粱光敏感性相关,这两个基因位于高粱第7染色体。利用微卫星标记技术开发引物51对,对光敏和非光敏的亲本及F_1杂交种进行毛细管电泳检测,选定1对特异性引物70.2-3,结果表明,以251 bp处出现“单峰”为判断依据,引物70.2-3对50个非光敏型F_1杂交种的鉴选准确率达到100%,所有材料均在251 bp附近出现峰值。以214和251 bp两处附近出现“双峰”为判断依据,该引物对另外50个光敏型F_1杂交种鉴选的准确率达到90%,其中F_1-69、F_1-70、F_1-71这3个材料在214和262 bp附近出现“双峰”;F_1-81仅在251 bp处有“单峰”,而F_1-86则在251和232 bp两处附近出现“双峰”。【结论】发现了控制高粱光敏性的候选基因LOC8068537和LOC8068548,位于高粱第7染色体810 000—1 310 000 bp,获得特异性引物70.2-3,可在一定程度上改良传统育种手段,用实验室验证替代田间测交观察,节省了育种成本,提高了育种效率。
油菜轮作对后茬作物产量的影响

【目的】明确长江流域多熟制轮作区油菜轮作对后茬作物产量的影响,验证油菜种植提高后茬作物产量是一种普遍现象,为油菜作为换茬作物促进粮油兼丰、周年丰产稳产提供依据。【方法】在长江流域不同地区开展不同轮作模式的同田对比试验,选取长江上游重庆北碚油菜-水稻和小麦-水稻轮作、四川盐亭油菜-玉米和小麦-玉米轮作,中游湖北沙洋油菜-水稻和小麦-水稻轮作、油菜-玉米和小麦-玉米轮作、湖南衡阳油菜-早稻-晚稻和冬闲-早稻-晚稻轮作、河南信阳油菜-水稻和小麦-水稻轮作,下游江苏如皋油菜-水稻和小麦-水稻轮作。比较冬季作物小麦(或冬闲)和油菜在相同施肥水平下对后茬作物水稻或玉米产量及产量构成因子、养分吸收量的差异。【结果】北碚、沙洋、信阳和如皋油-稻轮作的稻谷产量较麦-稻轮作分别提高323、 483、1 569和569 kg·hm~(-2),相应增产4.6%、6.6%、17.3%和6.0%;盐亭和沙洋油-玉轮作的玉米产量较麦-玉轮作分别提高487和579 kg·hm~(-2),分别增产7.0%和14.8%;衡阳油-稻-稻轮作的早稻和晚稻的稻谷产量较闲-稻-稻轮作分别提高718和726 kg·hm~(-2),分别增产11.1%和10.5%。沙洋和信阳油-稻轮作水稻的有效穗数和每穗粒数较麦-稻轮作分别增加7.0、27.7万穗/hm~2和18.1、20.2粒/穗。沙洋和北碚试验点油-稻轮作的水稻生物量较麦-稻轮作分别提高1 711和2 625 kg·hm~(-2),氮素累积量分别较麦-稻轮作增加23.9和23.2 kg·hm~(-2)。【结论】在长江流域不同种植区域内,油菜在不同轮作模式中均可提高后茬作物的产量及养分累积量,是一种良好的轮作换茬作物。
退化草地的系统性恢复:概念、机制与途径

草地是地球陆地面积最大、分布最广泛的多功能生态系统,长期以来过高的家畜数量使草地超载过牧,同时气候变化也对草地的生态稳定性产生负向作用,导致世界及我国的草地出现普遍性退化。草地退化是制约草地实现生产、生态功能的世界性环境问题之一,如何有效地使退化草地恢复是人类面临的巨大科学与技术挑战。迄今对草地恢复的研究已有几十年的历史,而这些研究总体上还处于初步发展阶段,并且实践多于理论研究,尚未形成有共识的草地恢复理论。只有深刻认识草地恢复的过程、机制及途径等理论问题,才能更有效地建立其相关的技术基础,进而研发出行之有效的草地恢复技术。本文作者针对草地恢复问题,分析总结了以往建立的草地恢复模型,即恢复演替理论、阈值模型、选择状态模型及过滤模型等,在此基础之上提出了草地的系统性恢复概念,即通过构建基本的草地关键组分(植被-动物-微生物的营养级物种与优势种)激发草地生态(跨营养级的养分-水分联系、地上-地下耦合等)的自组织过程,实现以系统稳定平衡和多功能协同为目标的恢复方式。草地的系统性恢复强调:恢复目标是接近或达到新的稳定平衡状态,这种状态能够保证维持草地主体功能即可。草地的恢复方式是从营养结构到生态过程和多功能的“系统化”,实际上是从“系统”角度定义、实施草地恢复;草地结构的恢复,即需要恢复草地的优势种或营养级物种,以此构建的生物多样性、食物网或生态网络之框架;草地过程的恢复是实现其自组织性,即依赖草地的内源动力,促发草地过程“自然地”达到稳定状态,这种内源动力源于草地系统存在的生物组分,由于生物可以进行新陈代谢而产生对环境的适应,以及环境对生物的反馈;草地功能的恢复主要是恢复草地的多功能(产品生产与生态服务),并使多功能之间形成协同与耦合,最终体现的是草地恢复的结构整体性、过程自组织性和功能完整性。文中还阐释了草地系统性恢复的相关机制,同时,对草地系统性恢复的主要方式或途径——封育式自然恢复、人工辅助式干预恢复、适度利用式激发恢复等,进行了深刻解析。鉴于我国牧区的草地面积、家畜数量基数、以及社会生产状况,草地的适度利用恢复可能是一种现实而有效的恢复途径。尽管草地恢复与草地退化密切关联,然而,草地恢复的过程与机制远比想象得更加复杂。本文构建了草地系统性恢复的概念框架,试图丰富、推动发展草地恢复的一般性理论。今后,仍然需要在不同的退化草地上,开展更多的长期试验与技术实践来检验、修正及发展这一概念。
黄河流域城镇化与水资源利用水平及其耦合协调分析

城镇化进程伴随着一系列与水资源有关的问题,为了实现可持续发展目标,需要掌握城镇化与水资源利用的耦合协调关系.本文构建了基于人口、经济、土地和社会的城镇化水平综合指标体系,以及基于生活、工业、农业和生态的水资源利用水平综合指标体系,进一步建立了耦合协调度模型,用于研究二者耦合协调的关系,并利用障碍度模型对障碍因素进行分析.结果表明:1)流域内省份城镇化水平持续提高,中下游增速明显;2)区域水资源利用水平差异缩小,呈现下游高于上游的东西阶梯状分布;3)耦合协调度空间多样性明显,高值地区主要在上游,率先进入中度耦合协调状态;4)研究时段内,城镇化过程中未出现用水结构失调现象;5)人口和土地均为城镇化水平主要的障碍因素,而用水水平中,各地区主要障碍因素不同.由此建议:进一步加快黄河流域发展速度,提高城镇化水平,同时要注意用水结构的变化,重视生态用水总量投入以确保各类用水平衡;重点关注水资源利用方面主要影响系统耦合协调关系的指标,侧重提高障碍因素对应的用水水平,使城镇化发展与水资源利用水平的变化处于良好的耦合协调状态.
基于长短时记忆(LSTM)神经网络的黄河中游洪水过程模拟及预报

洪水预报是防洪减灾的重要非工程措施,黄河中游地区水文情势近50a发生显著变化,为提高变化环境下黄河中游半干旱半湿润地区洪水预报精度,本文以对时间序列数据具有良好模拟效果的深度学习神经网络(长短时记忆神经网络)为基础,建立不同预见期下的流域暴雨洪水模型,以探讨长短时记忆神经网络在黄河中游水文预报中的应用.模型建立采用汾河上游静乐控制站1956—2014年98场暴雨洪水数据,其中以14个站点降雨及静乐站水文数据作为输入,不同预见期下的洪水过程作为输出,率定期为78场次,验证期为20场次.结果显示:在预见期为0~6h时预报精度较高,预见期为6h以上时预报效果相对较差;预报精度随神经元数量和训练次数的增加而呈上升趋势,预见期为0~6h时预报精度上升较为明显,而预见期6h以上时预报精度上升较为均匀.
基于Copula函数的深圳河流域降雨潮位组合风险分析

在全球气候变化背景下,降水和潮位变化是滨海城市洪涝灾害的主要原因.定量评估滨海城市降雨潮位组合风险率,对于滨海城市洪涝灾害的防治具有十分重要的现实意义.本文基于深圳站53 a最大日降水量与赤湾站相应最高潮位数据,通过K-S检验、C-vM检验、AIC准则和BIC准则进行边缘分布函数优选,采用Archimedean Copula函数,定量评估了深圳河流域不同重现期下降水和潮位的双阈值组合风险率和单域值组合风险率.结果表明:深圳河流域降水序列和潮位序列的最优边缘分布函数分别为GEV和Lognormal分布;降水和潮位之间呈现较弱的正相关性;Clayton Copula函数对于深圳河流域雨潮遭遇联合分布特征拟合效果最好;随着降水和潮位重现期的增大,深圳河流域的双阈值组合风险率和单域值组合风险率均呈减小趋势,但二者之间的差距逐渐增大;对于降水和潮位重现期不同时的特定组合风险率,若降水重现期较大,则潮位重现期较小,反之亦然.
基于多重水质评价的干旱区灌溉对区域地下水水质的影响

通过分析河套灌区义长灌域内32口地下水监测井水质数据,依据地下水质量标准(GB/T 14848—2017),采用内梅罗指数法、改进内梅罗指数法、模糊数学综合评判法和单因子评价法等多重水质评价方法,对灌溉前后区域地下水水质进行了评价,并对比和评估了不同地下水水质评价方法的有效性.评价结果显示,采用模糊数学综合评判法评价时,灌溉前地下水各水质所占比例分别为V类(81.25%)、IV类(6.25%)、III类(9.38%)、II类(3.12%),灌溉后为V(84.38%)、IV(6.25%)、III(9.38%).这一结果与单因子评价法的评价结果最为接近,契合度高达85.9%,具有显著的合理性.在此基础上,通过灌溉前后水质变化因素分析,发现引起水质恶化的指标主要为氯化物、氨氮、硫酸盐和总溶解固体等.评价结果可为灌区地下水环境保护和可持续开发利用提供一定的参考.
永定河山峡与城市段微生物群落结构季节变化

微生物是河流生态系统的重要组成部分,其群落结构会随着时空差异发生改变.本研究于8月和11月分别采集永定河山峡段和城市段12个点位的样品,采用高通量测序技术研究其群落结构组成及季节演替情况,共检出微生物38门864属,其中蓝细菌门(Cyanobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)在群落结构组成中占主要优势.在时间与空间变化中,8月与11月,山峡段与城市段的永定河微生物群落结构都表现出明显差异,总体来看,8月水体的微生物多样性高于11月份,季节变化使得山峡段微生物群落结构发生了较大变化,而对城市河段的影响不大.此外,人类活动没有对城市河流的群落多样性造成显著影响,但会使得群落的丰富度显著降低.
北京市社区居住老年人社会支持度量及其影响因素研究

社会支持指老年人在所处的社会网络之中能够获得的一切物质及精神支持的总和.本研究的目的为探讨老龄人口社会支持资源的度量及其影响因素.基于2013年对居住在北京市城六区老年人进行的374份有效问卷的调查数据,采用修订的社会支持评定量表对老年人社会支持评分,采用二元逻辑回归方法对老年人社会支持资源及其影响效果进行分析.研究结果发现北京市老年人社会支持总分为$22.09 \pm 3.78$(总分值48分,得分率46.02%).Logistic回归分析结果显示,自评心理健康状况较差,居家养老满意度更高且有配偶的男性社区居住老年人更有可能获得较高的社会支持资源.从社会支持的客观支持、主观支持和利用度三维度来看:同住人数越多,居住在城市功能核心区,对子女看望满意度越高的、有配偶的男性老年人更有可能获得较高的客观社会支持;不具有工具性日常生活能力、自评心理健康较差的男性社区居住老年人更有可能获得较高的主观社会支持;收入较高的社区居住老年人对社会支持的利用度更高.影响社区居住老年人的因素主要分为人口社会学因素、健康状况因素和生活满意度因素,这3类因素对社会支持资源(包括主观支持、客观支持、利用度)的影响各有侧重.均衡老年人社会支持资源的性别差异、关注心理健康、维护良好的婚姻状况、提升居家养老满意度可以有效提升社会支持.
东亚典型站点混合型气溶胶光学特性和辐射效应对比

根据东亚地区沙尘传输路径上人为污染程度的不同,选取AERONET典型站点SACOL、 Beijing和Gwangju_GIST站的观测数据,结合SBDART辐射传输模式,对比分析了东亚地区混合型气溶胶的光学特性、辐射效应以及不同程度大气污染对气溶胶混合的影响.结果表明,与沙尘气溶胶和人为气溶胶相比,东亚混合型气溶胶吸收能力最强,特别在可见光波段,导致地表冷却和大气加热效应加强,大气层顶冷却效应减弱. Beijing站比SACOL、Gwangju_GIST站混合型气溶胶浓度更高,吸收能力更强,地表冷却和大气加热效率更强,大气层顶冷却效率更弱.粗模态沙尘气溶胶与细模态人为气溶胶对于混合型气溶胶的生成和辐射吸收能力的增强都有着极为重要的作用.混合型气溶胶在东亚区域重污染(雾霾)过程中有重要作用.