能量平衡融雪模型在天山西向阳坡的应用(英文)

[目的]验证能量平衡融雪模型在天山西向阳坡融雪速率预测中的适用性。[方法]实验在天山积雪雪崩研究站进行。在天山西向阳坡设置了3个融雪水收集样点,测定每小时的融雪径流量。应用能量平衡融雪模型计算感热和潜热量,并对融雪速率进行预测。最后对预测结果的精确度进行了详细探讨。[结果]结果表明,感热通量和潜热通量分别占能量输入的13.4%和能量输出的15.1%。较低的Dv值和较高的R2值(分别为0.86、0.92和0.91)表明模型预测的融雪水当量与实测值一致。[结论]本研究证明能量平衡融雪模型是一个有效的融雪预测工具。     

水生植物对生态沟渠底泥磷吸附特性的影响

以用于小流域源头区农业面源污染防控的3条生态沟渠为研究对象,采集入口处(S1)、中间段(S2)和出口处(S3)沟渠底泥,分析其属性和磷吸附特性。结果表明,沟渠底泥全磷含量在0.19~0.60 g·kg~(-1)范围内,且沿水流方向有增大趋势;草酸提取态磷(Pox)及有机质含量与全磷含量呈显著正相关(P0.01,R2=0.920和P0.05,R2=0.549,n=9);而底泥的p H值则随着水流方向有降低的趋势。Langmuir方程拟合吸附数据发现,底泥吸附/解吸平衡磷浓度(EPC0)、磷最大吸附量(Smax)和磷吸附键能参数(Kc)分别为0.08~0.38 mg·L~(-1)、555.6~909.1 mg·kg~(-1)和0.18~0.52 L·mg~(-1)。样点S2(挺水植物梭鱼草和沉水植物绿狐尾藻交接种植区)的Smax最大、EPC0最小,样点S3次之,而样点S1的Smax最小、EPC0最大。这说明水生植物的种植和合理配置,不仅能够影响底泥基本属性的变化,且能增强底泥对磷的吸附作用,有利于降低生态沟渠的磷输出风险。     

基于分形理论和地质统计学的表层土壤颗粒大小分布变化特征

【目的】探究多角度、多尺度全面揭示土壤颗粒大小分布特征的方法体系,探索更加简单而又可综合定量分析评价土壤质量及其演变过程的手段。【方法】以计算的土壤颗粒体积分形维数（Dv）作为分析对象,建立集分形理论、传统统计学、分离土壤颗粒Dv的双对数图和地质统计学等理论和方法为一体的表层土壤颗粒大小分布变化特征分析方法体系,并基于此从点和区域2个尺度系统全面地研究表层土壤颗粒大小分布变化特征。【结果】粒径＜10 μm的土壤颗粒累积体积百分含量与Dv呈显著正相关,相关系数为0.46,而＞50 μm以内的土壤颗粒累积体积百分含量与Dv呈显著负相关,相关系数为0.63,土壤颗粒Dv值越小,土壤颗粒越粗;最大和最小Dv的双对数拟合图主要变化靠近拟合的直线,R2值均在0.9以上,拟合结果理想,分离的Dv能够包含整个土壤颗粒大小分布变化的程度。不同土壤有机质含量组之间土壤颗粒Dv存在一定差异性,土壤颗粒Dv能够客观地表征农田土壤质量的变化;随着高程增加,Dv表现相对比较复杂;褐土土壤颗粒Dv均值最大,潮土均值最小;粮田、园地和草地之间的土壤颗粒Dv差异性不明显。基于土壤颗粒Dv与环境因素关系分析的回归克里格法预测结果较为准确,区域和样点土壤颗粒Dv空间分布格局一致,较客观地反映了区域表层土壤颗粒大小分布变化特征。【结论】建立的方法体系能够从多角度、多尺度全面地反映土壤颗粒大小分布特征,分析结果符合实际,土壤颗粒Dv可以作为定量化分析评价和表征土壤质量及其演变过程的手段。     

InVEST模型水源涵养模块实地应用的可行性验证

以浙江省杭州市临安区水涛庄水库集水区为研究对象,在研究区2015年森林类型勘测分析的基础上,基于水量平衡法、综合蓄水法和InVEST（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs）模型对研究区水源涵养功能进行评价,并分别用总量数据和样点数据对InVEST模型水源涵养模块在研究区的可行性进行验证。结果表明:根据森林主林层优势树种可将研究区的森林可分为11个类型。基于出入库水量监测数据计算可知研究区2015年总水源涵养量为2 738.31×104 m3,基于综合蓄水法计算可知研究区2015年森林水源涵养量为3 498.86×104 m3。基于InVEST模型计算可知研究区2015年总水源涵养量为3 193.90×104 m3,模拟值精度达83.36%;森林水源涵养量为3 189.73×104 m3,模拟精度为91.27%;各林型水源涵养量精度为89.86%。以基于综合蓄水法计算的样点水源涵养量为基准,对InVEST模型的各样点模拟值进行回归验证,R2为0.635 4,模型精度为74.15%。由此可知,利用InVEST模型对研究区水源涵养进行测算是可行的,具有较高的推广价值。     

金太阳杏果实生长发育的数学模型研究

在果实生长发育期,通过测定金太阳杏果实纵、横、侧径、体积、鲜重及干重,建立起金太阳杏果实生长模型。金太阳杏果实纵、横、侧径、鲜重与体积生长曲线呈“双S”型,生长模型曲线分别为:y=-2.711 9+0.352 8x-0.007x2+5×10-5x3,R2=0.989;y=-2.751 8+0.303 3x-0.005 2x2+3.4×10-5x3,R2=0.990;y=-2.506 8+0.276 7x-0.004 8x2+3.2×10-6x3,R2=0.988;y=-22.756+1.978 4x-0.351x2+0.000 3x3,R2=0.991;y=-15.344+1.193 2x-0.01x2+8.8×10-5x3,R2=0.994。果实干重生长曲线呈“单S”型,生长模型曲线为y=1/(1/7+56.121 2×0.880 5x),R2=0.995。     

非连续时空统计条件下土壤中Cu有效态含量与全量的相关性分析

以全国重点区域土壤环境质量数据库为数据源,依据pH值、有机质含量、阳离子交换量筛选出时间、空间分布不连续的3组402个土壤样品,对土壤中Cu有效态含量与全量的相关性进行了统计分析。结果表明,在pH值5～6.5与有机质含量1%～2.5%、pH值5～6.5与有机质含量2.5%～4%、pH值7.5～8.5与有机质含量1%～2.5%的3种土壤条件下(阳离子交换量均为15～30cmol(+).kg-1),土壤中Cu的有效态含量与全量之间均存在显著的相关性,相关系数分别为0.681,0.694,0.617;3种土壤条件下均能在Cu有效态含量与全量之间建立起有意义的回归方程,分别为:y=8.409-0.558x+0.019x2(R2=0.492,P<0.001),y=e(2.902-29.884/x)(R2=0.518,P<0.001),y=9.011-1.206x+0.059x2-0.001x3(R2=0.535,P<0.001)。相对人工控制条件下的盆栽试验而言,上列回归方程来自自然条件下的大样本田间统计,对农业生产更具指导意义。     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961~2099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

基于累积分布函数的统计降尺度模型校验方法适用性研究

为更精确的为区域气候模拟和预估研究提供参考,开展了基于累积分布函数的统计降尺度模型校验,在传统统计降尺度模型的基础上,使用基于累积分布函数的校验方法校正了SDSM模型预估的A2和B2情景下中国265个站点1961²099年逐日温度数据,校正后A2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到85%,达到1的占6%;B2情景下,观测值和模拟值R2达到0.9999以上的比例占到87%,达到1的占19%;斜率值接近1的站点分别增加了57%和51%;截距接近0的站点分别增加了31%和16%。校正后的模型能更好地预估出未来逐年稳定通过0℃的日期,也即生长季开始的日期。     

非连续时空统计条件下土壤中Cu有效态含量与全量的相关性分析

以全国重点区域土壤环境质量数据库为数据源,依据pH值、有机质含量、阳离子交换量筛选出时间、空间分布不连续的3组402个土壤样品,对土壤中Cu有效态含量与全量的相关性进行了统计分析。结果表明,在pH值5～6.5与有机质含量1%～2.5%、pH值5～6.5与有机质含量2.5%～4%、pH值7.5～8.5与有机质含量1%～2.5%的3种土壤条件下(阳离子交换量均为15～30cmol( ).kg-1),土壤中Cu的有效态含量与全量之间均存在显著的相关性,相关系数分别为0.681,0.694,0.617;3种土壤条件下均能在Cu有效态含量与全量之间建立起有意义的回归方程,分别为:y=8.409-0.558x 0.019x2(R2=0.492,P<0.001),y=e(2.902-29.884/x)(R2=0.518,P<0.001),y=9.011-1.206x 0.059x2-0.001x3(R2=0.535,P<0.001)。相对人工控制条件下的盆栽试验而言,上列回归方程来自自然条件下的大样本田间统计,对农业生产更具指导意义。     

地形与林型影响春季融雪过程的定量化研究

春季融雪是北方寒冷地区春季径流的主要来源,对缓解春旱具有重要意义。森林能够延缓春季融雪径流已成为共识,但流域内地形与植被等因素的不同使得森林对融雪速率的影响具有时空异质性,定量估算地形因素与植被因素对融雪过程的影响有助于提高流域水文模型的精度。本文采用山地小气候模型(MTCLIM)的方法计算了地形对太阳辐射的分配以及雪蒸发的模拟,采用经地形与植被修正的气温日数法计算融雪量,从而定量探讨了地形与植被因素对融雪的综合影响效果。结果表明:流域内融雪的模拟计算能够较好地反映地形与植被对融雪的影响,计算值与观测值之间的相关系数为0.90。流域内植被对融雪过程的影响要远大于地形的影响,仅考虑地形的影响时,平均融雪速率为1.91 mm/d,与空旷平地融雪速率1.95 mm/d相近,而仅考虑植被影响情境下,融雪速率为1.26 mm/d,仅为空旷平地融雪速率的64.6%。但具体到坡面某点,模拟的准确性还有待提高。雪蒸发的模拟结果较差,说明仅考虑地形与植被的Priestly-Taylor方法无法正确模拟雪蒸发的时空分布。      

嘉陵江营养盐分布特征及对三峡水库的影响

对嘉陵江不同断面营养盐分布进行了研究。结果表明:TN为1.11￣4.18 mg/L,年均值2.16 mg/L;TP为0.03￣0.67 mg/L,年均值0.14 mg/L。不同形态N、P营养盐浓度存在季节性差异,但变化规律不明显。NO3-N是无机氮的主要存在形式,占无机氮的80%￣90%,三态无机N处于较稳定的热力学平衡状态中;流量与TN、TP年输出量呈极显著的线性正相关,相关系数分别为0.997 6**(n=12)、0.996 3**(n=12),说明水体氮、磷主要来自于面源污染。对嘉陵江全年营养盐输出作了初步估算,对比三峡库区城市污水口营养盐排放量,表明嘉陵江全年TN、TP通量分别达到三峡库区67个主要城市污水口排放量的33.2、27.9倍。     

大兴安岭北部主要森林类型林内积雪特征

为研究大兴安岭北部地区不同森林类型的积雪特征,探索雪水文过程机理,选择该地区3种主要森林类型,于2014年10—12月对其降雪截留、积雪特征进行系统研究。对观测期内12场降雪的大气降雪量以及对林内积雪深度、积雪密度以及雪水当量进行了周期性观测与统计分析。结果表明:1)3种森林类型的降雪截留率随降雪级别的增大而增大,相同降雪等级中不同林型的降雪截留率不同。樟子松林对降雪的截留作用最大,其降雪截留率为22.54%,是兴安落叶松林的1.9倍,是杨桦林的5.4倍。2)森林类型对林内积雪深度有直接影响,常绿树种组成的林型林内积雪深度小于落叶树种组成的林型。其中落叶松林林内积雪深度最大,为27.92 cm,樟子松林最小,为23.56 cm。 3)不同林型林内积雪密度在观测初期会随降雪的输入而降低,无雪期有相应的升高。其中,落叶松林与杨桦林林内积雪密度变化基本相同,而樟子松林林内积雪密度变化幅度较小。4)不同林型林内积雪雪水当量差异显著(P0.05),总体表现为杨桦林落叶松林樟子松林,樟子松林最小,为26.49 mm,杨桦林最大,为39.18 mm。由此可见,不同森林类型的降雪截留效应主要受冬季林分郁闭度的影响。同时,郁闭度对林内积雪深度、积雪密度及雪水当量也有直接影响。      

长江中游春播与夏播玉米籽粒脱水及机收质量差异分析

【目的】明确长江中游春播与夏播玉米机收质量、籽粒脱水的差异及其影响因素,为长江中游两熟制玉米机械化收获配套种植模式及农艺措施的优化提供参考依据。【方法】于2019年在长江中游（湖北省荆门市）选用3个当地的主栽玉米品种［登海618（DH618）、迪卡653（DK653）和豫单9953（YD9953）］,设春播和夏播2个播种季,于生理成熟期（T1）、生理成熟后7 d（T2）及生理成熟后14 d（T3）分期进行籽粒机械收获,比较分析春播与夏播玉米的产量、籽粒脱水动态、机收质量及其对延迟收获的响应差异,并通过回归分析研究机收籽粒破碎率的主要影响因子及籽粒脱水与吐丝后活动积温（GDD_≥10℃）的关系。【结果】春播与夏播玉米生长期间气象条件差异明显,春播玉米较夏播玉米生育期长、干物质积累多,3个品种的春播产量显著高于夏播产量（P<0.05,下同）,平均提高64.6%。春播与夏播玉米的机收含杂率均低于3.00%,但机收籽粒破碎率与损失率偏高,是影响机收质量的主要原因。春播玉米收获时的籽粒含水量（15.7%～35.5%）高于夏播玉米（14.6%～21.5%）,且均随收获期延迟而明显下降。春播玉米机收籽粒破碎率随籽粒含水量的增加而呈直线升高趋势（R2=0.543,P=0.024）,夏播玉米机收籽粒破碎率与籽粒含水量则呈二次曲线关系（R2=0.509,P=0.118）。春播玉米的籽粒体积（0.27～0.36 cm3/粒）明显大于夏播玉米（0.19～0.32 cm3/粒）,玉米籽粒体积与机收籽粒破碎率存在显著的负二次曲线关系（R2=0.452,P=0.009）。春播与夏播玉米的籽粒含水量与GDD_≥10℃呈显著的Logistic曲线关系,不同播种季玉米籽粒脱水速率对GDD_≥10℃的响应也存在明显差异,籽粒水分下降至相同水平时,春播玉米所需的GDD_≥10℃均高于夏播玉米。【结论】长江中游春播与夏播玉米生长及收获期间的气象条件差异导致其机收产量、机收质量及籽粒脱水过程存在明显差异。与夏播玉米相比,春播玉米生育期更长,生物产量较高,机收籽粒破碎率较低,但二者的机收损失率相当。在长江中游延迟收获对夏播玉米机收质量影响不明显,但延迟7 d收获可有效降低春播玉米机收籽粒破碎率与机收损失率。     

嘉陵江下游短体副鳅繁殖群体结构的研究

[目的]研究短体副鳅繁殖群体的结构特征,积累副鳅属鱼类的生物学资料。[方法]对采自嘉陵江的208尾繁殖季节的短体副鳅成熟个体年龄、体长、体重及雌雄生长特性等进行研究。[结果]繁殖群体的性比为♀∶♂=5.71∶1.00。繁殖群体由1~5龄鱼组成,以2~3龄组为主。短体副鳅的体长范围为49.0~84.0 mm,体重范围为2.6~11.0 g。最小性成熟年龄是1龄;最小性成熟个体雌性体长49.0mm,体重2.6 g;雄性体长55.5 mm,体重3.7 g。群体体重（W）与体长（L）的关系：雌＋雄为W=0.000 2×L2.477 2;雌为W=7.0×10-5×L2.753 5;雄为W=0.002 1×L1.896 4。生长系数雌性大于雄性;繁殖群体（雌＋雄）的生长系数b=2.477 2〈3,说明短体副鳅个体发育正常呈异速生长趋势。[结论]短体副鳅的生长峰值均出现在性成熟后1~2年内,最佳捕捞期应该在3龄以后。     

农业昆虫蝉蜕的抗动脉硬化活性研究

[目的]研究蝉蜕多巴胺成分在体外试验中对抗动脉硬化的效果。[方法]利用硫代巴比妥酸法、apoB-100裂解法、共轭双烯法来测定抗动脉硬化活性。[结果]蝉蜕中分离得到2种N-乙酰基多巴胺聚合物（2R,3S）-2-（3＇,4＇-二羟基苯基）-3-乙酰氨基-7-（N-乙酰基-2″-氨基乙基）-1,4-苯并二氧六环（1）和（2R,3S）-2-（3＇,4＇-二羟基苯基）-3-乙酰氨基-7-（N-乙酰基-2″-氨基乙烯基）-1,4-苯并二氧六环（2）,化合物1和2在TBARS试验中表现出低密度脂蛋白抗氧化活性（1：IC50=2.1μM和2：IC50=1.5μM）,在apoB-100的裂解试验,共轭双烯的生成试验中都表现出抗动脉硬化活性。[结论]蝉蜕多巴胺成分有很强的抗动脉硬化活性。     

基于土壤水势的棉花滴灌预警模型研究

[目的]研究膜下滴灌棉花不同土层深度土壤水势变化及与棉花功能叶片水势之间的关系,实现土壤水分的实时监测。[方法]利用水势测定仪测定土壤水势,并建立基于土壤水势的棉花滴灌预警模型。[结果]土壤水势在20~40 cm土层变化幅度较大,土壤水势(x)与棉花功能叶的凌晨叶水势(y)之间的关系:0~20 cm土层的方程式为y=-0.000 7x~2-0.028 3x-1.394 3(R~2=0.964 3),20~40 cm土层的方程式为y=-0.000 8x~2-0.046 6x-1.8 093(R~2=0.948 2)。通过田间验证预测精度较高(R~2=0.945 7)。[结论]该研究为膜下滴灌棉花灌溉补水和水分实时监测预警提供参考。     

哈尔滨松北湿地对农业非点源污染截留和去除效应研究

哈尔滨松北湿地位于松花江北岸,属于典型的农田与地表水体中间缓冲地带,通过选取有代表性的地点进行监测试验,运用SCS模型和溶解态氮磷污染负荷模型进行径流量和污染负荷估算,并进行相关数据的实验和分析,结果表明:(1)哈尔滨松北湿地地表径流中非点源污染负荷:TN的平均浓度11.56 mg/L、NO3--N平均浓度3.68 mg/L、NH4--N平均浓度2.02 mg/L、TP平均浓度0.99 mg/L;(2)降雨径流形成初期,TN、硝态氮、氨氮的浓度较高,1个小时后,浓度开始下降。TN峰值出现在径流形成后55 min,TP峰值出现在径流形成25 min,呈波浪型下降;(3)降雨两日后湿地水体中的TN、NO3--N、NH4+-N、TP浓度均有大幅度的下降,且浓度均低于农田径流中污染物的浓度,其中,TN减少了74.22%、NO3--N减少了50.38%、NH4+-N减少了77.94%、TP减少了17.91%。说明松北湿地对农业非点源污染物有很好的截留和去除效果。     

岷江上游油松人工林对降水的截留分配效应

为了评估人工油松林的水源涵养服务功能 ,选择岷江上游典型的 2 3年生油松人工林 ,定位监测了冠层对 1年中共 136次降水事件的截留分配效应 .观测期降水总量为 80 5 8mm ,林冠截留、茎流和穿透水量分别是 2 97 892、6 7 771和 4 4 0 137mm ,林冠截留率、茎流率、穿透率分别为 36 97%、8 4 1%、5 4 6 2 % .林外降水量大于 0 3mm时才观测到林内穿透雨 ,而大于 2 8mm时 ,才观测到树干茎流 .林冠对降水的截流分配与降水量、降水形态以及林分特征密切相关 .冠层截留量、茎流量和穿透量与降水量均呈显著的线性正相关 ,但冠层截留率与降水量呈对数负相关 ,而茎流率和穿透率呈对数正相关 ;林冠对降雪的截留强于降雨 ,而降雨的穿透量强于降雪 .同一降水事件下树干茎流量随着胸径的增大而增加 .松针自身吸水对降水有一定的截流分配作用 .综合分析表明 ,岷江上游 2 3年生油松人工林较其他油松林林冠对降水有更好的截留率 .     

石羊河流域水资源现状及冬春季人工增雪的可行性研究

利用石羊河流域近10年水情资料、近40年自然降雪资料和近4年人工降雪资料,运用统计学方法分析了石羊河流域水资源的现状和人工降雪作业的效果。结果表明,人工降雪的4年内石羊河流域水资源增加明显,增雪效果非常明显。同时指出冬春季在石羊河流域进行人工增雪具有一定的潜力,是切实可行的。