稻田土壤-作物系统模型参数敏感性分析与模型验证

为提高稻田土壤-作物模型校准过程的效率和精度,以长江中游地区两年的稻田试验数据为基础,采用Morris和Sobol’两种方法对WHCNS_Rice模型参数进行了全局敏感性分析,并在此基础上进行模型校准和验证。结果表明,两种方法得到的模型主要敏感性参数基本一致,与Sobol’方法相比,Morris方法具有计算量小和筛选快速的优势。土壤水力学参数和作物参数对模型输出项均有较大的影响,尤其是土壤水力学参数中的饱和含水率、田间持水率以及犁底层饱和导水率;作物参数中生育期总有效积温、最大比叶面积和作物系数对作物生长过程影响较大;氮素转化参数中仅氨挥发一阶动力学系数和反硝化经验系数分别对氨挥发和氮反硝化有一定的影响,其余参数均不敏感。在此基础上,固定非敏感参数,重点校准上述敏感参数。模型校验结果表明,模型模拟的地上部干物质质量、作物吸氮量、蒸散量和田面水高度均与实测值吻合较好,模拟值与实测值线性回归方程的斜率和相关系数均接近于1,P小于0. 01,说明校验后的模型可用于模拟该地区的水稻生长过程及稻田水分动态和氮素去向。采用Morris方法对筛选出的模型敏感性参数进行模型校准和验证,可以大大提高模型校验的效率和精度。本研究可为稻田土壤-作物系统WHCNS_Rice模型参数的校准和模型的推广应用提供技术支持。     

贝壳沙埋深度对杠柳幼苗生长及光合特性的影响

【目的】研究杠柳幼苗生长及光合特性对贝壳沙埋深度的响应,探讨杠柳幼苗对贝壳沙埋深度的耐受极限,为贝壳堤海岸带植被的恢复重建提供科学依据。【方法】设定不同埋深的贝壳沙埋深度分别为0%、33.3%、66.7%、100%、120%,每隔15 d统计杠柳植株的成活率,60 d后采用光合测定系统对不同埋深处理下的杠柳叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)进行测定,同时对其株高、根长以及根、茎、叶干质量等生物量进行测定;采用SPSS、Amos Graphics软件对相关参数及其相互作用关系进行分析和处理。【结果】除埋深120%杠柳幼苗死亡外,其他各处理下杠柳幼苗的各项生长指标均随着贝壳沙埋深度的增加呈现先上升后下降的趋势。杠柳幼苗株高、根长、根干质量、茎干质量和叶干质量在埋深33.3%时最高,在埋深100%时最低。杠柳净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、光能利用效率(LUE)和羧化效率(CE)随着贝壳沙埋深度的增加均有不同程度的提高,其中埋深33.3%时,杠柳Pn、Tr、LUE、CE达到最大值,但与埋深66.7%时差异不显著;埋深66.7%时,杠柳WUE最大,显著高于对照34.0%,但与埋深33.3%差异不显著。结构方程模型分析表明,在一定埋深范围内,杠柳株高、根长、茎干质量的增加主要是由杠柳净光合速率和水分利用效率的增强引起的。【结论】适当的贝壳沙埋深度(33.3%),可引发杠柳启动自我补偿策略,促进杠柳的生长和资源利用效率的提高,但超过一定的埋深阈值,会导致杠柳幼苗的死亡。     

植物根-土复合体剪切试验及其力学模型研究现状与展望

近年来随着基础工程建设的快速实施,各类开挖边坡的数量逐年增加,由此引起的坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害呈显著增长趋势,给区域生态环境造成了严重的影响。为了科学有效地探讨解决这类环境地质问题,国内外学者开展了大量有关植物固土护坡理论方面的研究。在简论述植物护坡发展历史的基础上,着重探讨了根-土复合体的剪切试验及其力学模型的研究现状,并从根系特征对土体抗剪强度的影响、根-土复合体剪切试验、根-土复合体力学模型等3个方面论述了该研究领域的发展趋势。     

皮囊复位油压缓冲器的结构设计

在油压缓冲器中,皮囊复位缓冲器因其独有的结构,本文通过对这种缓冲器的组成结构的说明和缓冲机理的分析,对此类型产品的系列化打下良好的理论基础。     

谷子秸秆剪切力与其饲料营养特性变化规律及相互关系

为探究谷子秸秆力学性质与其饲料特性的变化规律及相互关系，选用谷物完熟期的谷子秸秆，将其分为5段（近根部、中下部、中部、中上部、上部）并每隔7 d进行秸秆节间、茎节力学性质（剪切、压缩）和饲料特性（形态指标、营养成分）测定。试验结果表明：谷物完熟后，随着时间的推进，秸秆节间、茎节剪切力、抗压强度、干物质含量、纤维素含量、半纤维素含量和木质素含量总体上呈增大趋势，而秸秆含水率、当量直径、横截面积、线性密度和粗蛋白含量总体上呈减小趋势。谷子秸秆单位直径剪切力与含水率和线性密度呈负相关关系（R2≥0.903），与其干物质、纤维素、半纤维素和木质素含量呈正相关关系（R2≥0.845），与其粗蛋白含量无显著相关关系（P>0.05）。采收期内，谷子秸秆基部起秸秆剪切力至顶部逐渐增大，且剪切力与当量直径、横截面积呈正相关关系（R2≥0.916）。试验表明谷子秸秆饲料特性指标验证试验值与预测值相对误差不大于6.48%，预测模型合理。测量秸秆剪切力可用于预测其形态指标参数和营养成分含量，进而一定程度地反映秸秆饲用价值和反刍动物择食趋向。采收期内，谷子中部及以上秸秆单位直径剪切力显著小于其近根部（P<0.05），更适合饲用；且谷物完熟后，及时采收可避免秸秆饲用价值降低。该研究可为高效利用谷子秸秆资源提供参考。     

基于SIMDual_Kc模型估算非充分灌水条件下冬小麦蒸散量

为研究关中冬小麦植株蒸腾和土壤蒸发规律,利用2 a冬小麦小区控水试验实测数据,率定和验证了双作物系数SIMDual_Kc模型在关中地区的适用性.用大型称重式蒸渗仪的实测蒸散量值(或水量平衡法计算值)与模型模拟值进行对比.结果表明:SIMDualKc模型可较准确地模拟关中不同水分条件下冬小麦蒸散量,且模拟精度较高.模型估算的平均绝对误差为0.643 3 mm/d.模型估算的冬小麦初期、中期和后期的基础作物系数分别为0.35,1.30,0.20.另外,模型还可以较准确地估算不同水分供应条件下的土壤水分胁迫系数、土壤蒸发量和植株蒸散量.冬小麦整个生育期,土壤蒸发主要发生在作物生育前期,中期较低,后期略微增大;植株蒸腾主要发生在作物快速生长期和生长中期,整个生育期中呈先增大后减小的趋势.     

一类具有饱和发生率的虫媒传染病模型研究

考虑虫媒传染病具有潜伏期的特征,研究了一类具有饱和发生率的时滞传染病模型的动力学行为,确定了疾病是否流行的阈值R_0.当R_01时,无病平衡点全局渐近稳定,疾病将最终灭绝;当R_01时,唯一地方病平衡点条件稳定,系统会产生Hopf分支.     

石佛寺水库二维水动力数值模拟

石佛寺水库是辽河干流上唯一一座控制性水利工程,将其作为研究对象,基于水动力软件MIKE 21,建立了石佛寺水库二维非稳态水动力模型。利用质量平衡进行模型可靠性分析,结果表明,不合理洪水过程线是有效的,即模型是可靠的;利用2018年水库实测流量资料进行模型主要参数的率定,采用偏差统计法进行误差分析,结果表明,绝对值偏差为72 m~3/s,相对误差为7.5%,模型计算误差在允许范围内,满足精度要求;实现了水库流场变化规律的模拟计算。利用所建立的模型,进行石佛寺水库水动力情况的模拟与分析,进一步验证了模型的可靠性,可为水库的日常管理、生态治理、水质改善等提供技术支持。该模型的建立为水库水质模型提供了运行载体,是水质参数运移、消散、衰减过程研究的基础。