基于"量-质-域-流"四维指标体系的水资源荷载状况评价——以黑河流域三地市为例

随着社会经济用水不断增加，水资源供需矛盾加剧，水资源系统出现荷载不均衡现象，制约了区域发展，危及生态环境良性循环。本文从水资源系统的负荷需求和承载能力出发，基于“量、质、域、流”四个维度构建水资源荷载均衡评价指标体系，采用指标规范化的正态云模型，评价2015年黑河流域张掖市、酒泉市、阿拉善盟水资源配置方案的荷载均衡状况，并依据负荷与承载能力评分二维坐标，分出低负荷-高承载能力、低负荷-低承载能力、高负荷-高承载能力和高负荷-低承载能力四个分区。评价结果表明：2015年三地水资源荷载状况均为Ⅳ级，张掖市综合评分为3.697，酒泉市为3.657，阿拉善盟为3.901，三地均处于高负荷-低承载能力区域；三地在水质维度上处于低负荷-高承载能力区间，水质维度评分均处于Ⅱ级，酒泉市水质评分优于张掖市，张掖市水质评分优于阿拉善盟；在水量、水域、水流维度上均处于高负荷-低承载能力区间，水量方面三地处于Ⅳ级，张掖市优于酒泉市，酒泉市优于阿拉善盟；水域方面张掖和阿拉善盟评分均处于Ⅴ级，酒泉评分处于Ⅳ级；水流方面三地均处于Ⅴ级。需要采取调控手段在水量、水域、水流方面上进行“增强承载”和“卸荷”。     

不同地下水埋深土壤水分入渗规律研究

【目的】分析农田土水势的分布对作物的生长状况和农田水分循环的影响。【方法】采用观测室内层状长土柱(土柱长L=335 cm)在上边界条件为薄层积水、下边界控制不同地下水埋深时的水分入渗及蒸发过程的试验,分析了不同地下水埋深时土水势与零通量面的变化特征。【结果】入渗率随时间总的变化趋势是减小,入渗率随时间的变化一般经历3个阶段:迅速减小、缓慢减小和稳定阶段;累积入渗量随时间增加,与时间呈幂拟合关系;入渗初始阶段湿润锋运移速率较快,之后随着时间的推移,湿润锋运移速率逐渐减小,至某一时间后趋于稳定。【结论】湿润锋运移距离与时间的平方根呈线性关系     

热风干燥过程中山药水分状态的变化研究

为了解山药的水分赋存状态的变化，以襄阳道地山药为材料，分别在60、70、80、90、100 ℃条件下进行热风干燥，采用低场核磁共振（LF-NMR）和差式量热扫描（DSC）技术，每隔15 min测定山药在热风干燥过程中的水分状态及迁移规律。结果表明，在60~90 ℃条件下，温度越高，干基含水率的降速越快。山药的T2弛豫图谱有3个较为明显的吸收峰，随干燥进程的延续，各峰面积均明显减少，其中自由水所在峰的面积降幅最大，表明干燥过程中自由水散失最多，而且自由水逐渐向半结合水和结合水迁移，冷冻峰和解冻峰也随之变小。但在100 ℃下干燥时，样品可能因表面板结导致干基含水率、低场核磁吸收峰升高，冷冻和解冻峰面积增加。因此，在实际干燥过程中，山药的热风干燥温度不宜高至100 ℃。     

低温等离子体活性水在食品领域的应用进展

低温等离子体活性水（Plasma-activated Water，PAW）中富含活性氧（ROS）、活性氮（RNS）等活性成分，并具有低pH、高氧化还原电位、高电导率等特殊理化性质，近年来逐渐成为一种新型的非热物理加工方式被应用到食品杀菌与保鲜领域。低温等离子体活性水不仅能有效杀灭食品中的微生物，包括细菌、酵母、霉菌等，还能维持食品本身的品质不受显著性破坏，并且具有操作简单、处理时间短、效率高等优点，可以广泛应用在于果蔬和水产品的保鲜及肉制品的加工工艺中，满足目前市场对绿色无公害的产品需求。本文综述了低温等离子体活性水在食品领域的应用进展，讨论了低温等离子体活性水对微生物的灭活机理、对食品营养品质和感官特性的影响及PAW目前的局限性和未来发展潜力。     

豆-禾混播草地中紫花苜蓿比例对其固氮效率的影响及潜在生理机制

【目的】 通过研究豆草比例对紫花苜蓿-羊草混播草地豆科植物生物固氮的影响及其生理生态机制,深化对混播群落结构和生物固氮功能关系的理解,辅助豆-禾混播草地的科学建植和管理,提高混播草地生物固氮和土壤肥力,提升草地资源生产和生态保障能力。【方法】 2017年5月,利用紫花苜蓿和羊草为试验材料,采取随机区组设计,于中国科学院长岭草地农牧生态研究站内建植不同豆草比例（紫花苜蓿占比为25%、50%、75%、100%）的紫花苜蓿-羊草混播草地,4次重复。建植一年后,通过样方取样法调查混播草地群落结构变化,测定紫花苜蓿叶片、枝条和根系生长发育、光合和水分等生理代谢特征,在测定根系结瘤特征基础上,采取¹⁵N同位素自然丰度法评估紫花苜蓿固氮效率,结合土壤水分动态监测,分析豆草比例对紫花苜蓿生物固氮的影响及其生理生态机制。【结果】 （1）混播草地建植一年后,对应25%、50%、75% 和100%设计的豆草混播比例,混播草地实际紫花苜蓿占比分别为11%、27%、53%和100%。（2）对比25%、75%和100%的初始豆草种植比例,50%的初始豆草比例下,生长季平均土壤水分含量分别增加了21.4%、36.4%和51.7%。（3）50%豆草种植比例下,紫花苜蓿植株有更大的枝条和根系生物量、叶片数量、叶片面积、叶片厚度和叶片生物量,上述指标最小值出现在100%的豆草播种比例。（4）50%豆草种植比例下,紫花苜蓿具有最大的光合速率,枝条和根系中淀粉含量最高,但枝条和根系中可溶性糖含量最低。（5）50%的初始豆草混播比例下,紫花苜蓿根瘤发育更完善,其生物固氮率较25%、75%和100%的豆草混播比例分别提高了13.5%、44.6%和79.2%。回归分析表明,随豆草比例变化,紫花苜蓿生物固氮效率与土壤含水量呈正相关。【结论】 紫花苜蓿-羊草混播草地中,紫花苜蓿生物固氮能力与豆草比例间存在非直线型变化关系。当初始豆草种植比例为50%时,紫花苜蓿生物固氮率最大。豆草比例驱动土壤水分变化,进而通过调控叶片发育和光合等途径改变了紫花苜蓿植株和根瘤发育,是其影响生物固氮的潜在机制。     

Y型网式过滤器堵塞过程对有机肥浓度的响应研究

为研究水肥一体化设备中用于过滤有机肥的Y型网式过滤器的堵塞规律,对Y型网式过滤器在初始流量500 L/h、水源压力117.6 k Pa下,设置25、30、40、50 g/L共4种黄腐酸钾有机肥肥液质量浓度,进行了过滤器堵塞试验,分析了Y型网式过滤器的局部水头损失与单个滤孔滤网清洁度(单个滤孔有效过水断面面积与孔隙总面积比值) S/S0的关系,并利用XRD分析了过滤器内堵塞物质的成分。结果表明:肥液质量浓度对过滤器滤网清洁度影响显著,建议肥液质量浓度不超过40 g/L;过滤器局部水头损失在S/S0减小到10%后才逐渐开始增大,过滤器局部水头损失与滤网清洁度、肥液质量浓度有关,利用多项式拟合给出了过滤器滤网清洁度与肥液质量浓度、施肥持续时间的关系式及局部水头损失与肥液质量浓度、滤网清洁度的关系式;滤网堵塞物质主要成分为硫酸钙、草酸钙。本研究结果可为水肥一体化设备中过滤器的选择提供理论参考。     

灌水下限对紫花苜蓿产量、品质及水分利用效率的影响

【目的】提高华北地区紫花苜蓿水分利用效率,兼顾产量与品质。【方法】于2018年4―9月,在河北涿州中国农业大学教学实验场,以紫花苜蓿品种WL363HQ为试验材料,开展紫花苜蓿田间灌溉试验。试验设置3个灌水处理:W1处理,灌水下限45%FC(田间持水率),灌水上限90%FC;W2处理,灌水下限60%FC,灌水上限90%FC;W3处理,根据当地生产经验定额灌溉为39 mm,研究了不同灌水下限对紫花苜蓿生长、产量和品质的影响。【结果】建植第5年的紫花苜蓿,全生长季需水量511.9 mm。苜蓿细根根系主要分布在0~40 cm土层,0~20 cm土层根系密度最高。灌水对第1、第2茬及全年产量没有显著影响(P>0.05),对第3茬产量有显著影响(P<0.05)。第1、第2、第3茬内采用W1处理苜蓿水分利用效率最高。不同灌水处理对苜蓿粗蛋白量没有显著影响(P>0.05),减少灌水量能增加苜蓿相对饲喂价值。【结论】建议华北地区紫花苜蓿第1、第2、第3茬采用45%FC灌水下限,第4茬采用60%FC灌水下限。     

水分胁迫对花生不同器官非结构性碳水化合物含量的影响

为探讨不同生育时期水分胁迫对花生不同器官非结构性碳水化合物(NSC)“库—源—流”间的变化动态,以‘花育20号’和‘花育27号’花生品种为试材,采用控制条件下的防雨棚池栽方法,研究了花生生长发育过程中不同生育时期水分胁迫下,非结构性碳水化合物(NSC)在花生叶片、茎、根和荚果等器官中的动态变化。结果表明,全生育期干旱胁迫使花生叶片、茎和根中可溶性总糖含量和淀粉均明显升高,但荚果中可溶性糖含量却明显降低。无论何生育时期受到干旱胁迫均使得叶片中可溶性糖含量峰值提前15天左右出现,“源”物质输出提前但输出量降低,叶片提前衰老。生育前期干旱胁迫使滞留在荚果中的NSC含量增加,结荚期后干旱胁迫反而利于荚果中NSC的转化。全生育期水分适宜处理叶片中NSC含量相对较低且变化较小。由此表明,干旱胁迫降低了NSC由源至库的运输和转化,使荚果“库”容量降低。     

添加槐花粉对白三叶青贮发酵品质的影响

采用单因子随机设计，研究添加不同比例的槐(Sophora japonica)花粉对白三叶 (Trifolium repens)青贮发酵品质的影响，以期为槐花应用于青贮饲料生产提供科学依据。分别设置白三叶单独青贮(C)、95%白三叶 + 5%槐花粉青贮(T1)、90%白三叶 + 10%槐花粉青贮(T2)、85%白三叶 + 15%槐花粉青贮(T3)、80%白三叶 + 20%槐花粉青贮(T4)共5个处理。结果表明，白三叶单独青贮品质较差，添加槐花粉提高了青贮原料的干物质、水溶性碳水化合物含量和发酵系数，降低了缓冲能值，使得青贮后的感官评分、乳酸、乳酸 ? 乙酸、干物质、水溶性碳水化合物、粗蛋白质含量显著提高(P ≤ 0.05)，pH、氨氮 ? 总氮、乙酸、丁酸含量显著降低(P ≤ 0.05)。综合考虑，80%白三叶 + 20%槐花粉青贮能获得良好的青贮品质。     

Phosphorus fractions and dynamics as affected by land-use changes in the Central Mexican highlands

Land-use change from forest to agriculture in the volcanic ash-derived soils of Mexico has increased over recent decades. It is likely that land uses and management practices, particularly fertilizer use have affected phosphorus (P) distribution and availability. The objective of this study was to evaluate the effects of land-use types (native forest and maize mono-cropping), and the related P addition, on the forms and distribution of soil P and their isotopic exchangeability. An Andisol, sampled from a cropping site, along with the contiguous area under native forest was treated with ³²P-labelled potassium phosphate (KH₂³²PO₄). The soil samples were extracted after incubation times of 7, 21, 35 and 49 days. Phosphorus content and ³²P recovery in fractions sequentially extracted were assessed for each incubation time. Total soil P was dominated by inorganic fractions (79 to 86%) in both land-use types. Resin-Pi, bicarbonate extractable inorganic P (Bic-Pi) and sodium hydroxide extractable inorganic P (NaOH_0.1-Pi) were all raised with P addition. However, the proportion of organic P fraction was reduced under cropped soil. The recovery of ³²P in soils with P addition indicates that resin-Pi, Bic-Pi and NaOH_0.1-Pi comprised nearly all the exchangeable P. In native soils with no P addition, more than 19% of the ³²P was recovered in Bic-Po and NaOH_0.1-Po forms. This finding indicates that organic P cycling is crucial when soil Pi reserves are presented in an inadequate amount. Ecologically based management has to be designed for replenishment and succeeding maintenance of soil organic P compounds to increase sustainable agricultural production.