保障中俄东线天然气管道长期安全运行的若干技术思考

针对中俄东线天然气管道的实际服役状况,分析了土壤运动(冻胀与解冻沉降)对管道结构完整性的影响以及基于管体结构-土壤弹簧模型在确定管-土交互作用方面的局限性,即非线性、大应变与多轴加载评估的保守性、土壤本构模拟与真实状况的偏离,建议发展新型多模块耦合集成技术确定土壤运动产生的机械效应。明确了X80高强管线钢在服役条件下发生应变时效及其导致管线钢(尤其是焊缝区)材料韧性和止裂能力的降低,建议使用时效活化能与等效时效时间模拟、评估管线钢在漫长服役过程中发生应变时效的敏感性,并建立相应的理论基础。此外,详细分析3种常见的管道缺陷(机械损伤、腐蚀缺陷、裂纹)对管道完整性影响的评估技术现状。针对高压、大口径、高强钢天然气管道(特别是焊接金属与热影响区)在地质不稳定地区的材料韧性、裂纹扩展以及止裂能力开展实验与评价技术,建立精确的多物理场协同作用下的管道缺陷评估模型,是当前的国际性技术难题,这些问题的解决将有力保障中俄东线天然气管道以及相关油气管道的长期安全运行。     

施氮及添加硝化抑制剂对苜蓿草地N2O排放的影响

为探究旱作紫花苜蓿(MedicagosativaL.)栽培草地氧化亚氮(N_2O)排放对施氮水平及添加硝化抑制剂的响应特征,采用传统静态箱法研究了不同施氮水平[0kg(N)·hm~(-2)(N0)、 50kg(N)·hm~(-2)(N50)、 100kg(N)·hm~(-2)(N100)和150kg(N)·hm~(-2)(N150)]以及添加硝化抑制剂双氰胺(DCD)150kg(N)·hm~(-2)(N150+DCD)对陇东苜蓿草地N_2O排放特征的影响。结果显示,监测期内N0、N50、N100和N150处理N_2O平均排放速率分别为3.5μg·m~(-2)·h~(-1)、4.1μg·m~(-2)·h~(-1)、5.0μg·m~(-2)·h~(-1)和6.1μg·m~(-2)·h~(-1),随着施氮梯度的增加, N_2O排放速率呈增加趋势。添加硝化抑制剂DCD对N_2O排放产生明显的抑制作用。与N150处理相比, N150+DCD处理下苜蓿草地N_2O平均排放速率下降50.7%, N_2O累计排放量显著降低61.6%(P0.05)。施氮对苜蓿产量没有显著影响,而N0、N50、N100和N150处理下单位苜蓿产量N_2O排放量随氮肥梯度的增加而增加,各处理分别为6.5 mg·kg~(-1)、7.8 mg·kg~(-1)、11.3 mg·kg~(-1)和12.5 mg·kg~(-1)。N_2O排放受土壤含水量影响深刻,生长季N_2O排放通量与土壤水分呈显著正相关关系(P0.05),而与土壤温度无显著相关性(P0.05)。综上,旱作紫花苜蓿栽培草地N_2O排放通量随施氮水平的增加明显增加,在相同施氮水平下添加硝化抑制剂DCD能显著抑制N_2O排放。相关研究结果对于该区域苜蓿草地合理施肥以及N_2O减排具有一定的实践指导意义。     

施磷对苜蓿光合产物在根茎叶的分配及抗蓟马的影响

为了明确施磷后紫花苜蓿根、茎、叶中光合产物分配与苜蓿抗蓟马能力的关系,本试验以紫花苜感虫品种‘甘农3号’和抗虫品种‘甘农9号’为材料,以北方苜蓿蓟马类优势害虫牛角花齿蓟马(Odontothripsloti)为研究对象,设0mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、27mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、54mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)、81mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)和108mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)5个磷水平,分别记为P0、P1、P2、P3和P4,在苜蓿6叶期,按3头·株~(-1)接入牛角花齿蓟马,分别于苜蓿持续受害7 d、14 d和21 d时,评价苜蓿的受害指数,测量单株叶、茎、根生物量和根、茎、叶中的可溶性糖和淀粉含量。结果表明:随着施磷水平的升高,‘甘农3号’和‘甘农9号’苜蓿的受害指数降低,总体以P3水平下最低;受害7 d时,两个苜蓿品种受害指数均下降但不显著;受害14 d和21 d时受害指数下降显著(P0.05)。施磷后苜蓿根、茎和叶生物量均显著增加,在蓟马为害前期(7d)和中期(14d)苜蓿受害较轻时,生物量向叶中分配较多;在受到持续较重的为害后(21d),苜蓿的生物量更多向根系分配,相应分配到叶部的生物量有所下降,茎秆中的生物量分配比例变化不显著。相对于‘甘农3号’,各施磷水平下‘甘农9号’分配到叶中的生物量更多。施磷后苜蓿根、茎和叶中可溶性糖和淀粉含量显著增加,随着受害时间的持续,苜蓿根、茎和叶中的淀粉含量总体下降,而可溶性糖含量持续增加;在受害14 d和21 d时,‘甘农9号’的叶和根中的可溶性糖及淀粉含量明显高于‘甘农3号’。总之,施磷可有效增强苜蓿对蓟马的耐害性,在虫害压力适中时,施磷促进了苜蓿地上部分的补偿生长,虫害压力较大时,施磷保证根系的生长以维持其生存。随着受害时间的持续,苜蓿存贮型碳水化合物淀粉的含量趋向减少,根、茎和叶中的可溶性糖含量升高,使较多的资源用于苜蓿光合器官和贮藏器官的构建。P3水平[81 mg(P_2O_5)·kg~(-1)(土)]为本试验中苜蓿最佳施磷水平。     

养分专家系统推荐施肥对冬小麦产量、养分转运及肥料利用的影响

为探究冬小麦科学施肥技术,明确养分专家系统推荐施肥对冬小麦产量、养分积累转运与利用的影响,于2018—2019年分别在河南省鹤壁市和新乡市以冬小麦(鹤壁、新乡试验品种分别为‘郑麦7698’和‘郑麦366’)为试验材料,设置7个处理[农民习惯施肥(FP)、当地推荐施肥(ST)、养分专家系统推荐施肥(NE)、在NE基础上配施缓控释氮肥(RNE)、在NE基础上不施氮肥(NE-N)、在NE基础上不施磷肥(NE-P)、在NE基础上不施钾肥(NE-K)],探究不同施肥处理对冬小麦氮、磷、钾养分转运分配规律和肥料利用效率的影响。结果表明,冬小麦氮、磷、钾施肥量NE较FP处理分别降低16.2%、43.3%、-13.2%(鹤壁)和19.5%、48.0%、-57.9%(新乡);冬小麦产量NE与FP处理无显著性差异,RNE与FP处理存在显著性差异;NE、RNE较FP处理分别增产4.7%～6.6%、5.5%～9.6%(P0.05)。进一步研究表明,NE、RNE处理可显著增加地上部植株养分含量和积累量(P0.05),其花后干物质积累量较FP处理增加9.2%～14.0%、11.9%～18.6%;花前氮、磷素转运量和钾素转运对籽粒钾素积累贡献率均有提高,基于养分专家系统推荐施肥的氮、磷、钾肥平均利用效率分别为42.1%、19.2%、46.6%,平均农学效率分别为11.5kg·kg~(-1)、13.2 kg·kg~(-1)、13.3 kg·kg~(-1)。综上可知,小麦养分专家系统指导优化了氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了小麦对氮、磷、钾养分的吸收利用,提高了肥料利用率,具有良好的增产效果,可以在河南地区推广应用。     

主要农作物秸秆养分资源现状及其肥料替代潜力分析——以安徽省为例

安徽省农作物秸秆资源丰富,充分利用秸秆养分资源对于农田养分投入的合理分配具有重要意义。评估全省主要农作物秸秆还田当季有效养分替代化肥潜力,可为安徽省减肥增效提供科学依据。本研究以安徽种植面积较大的主要农作物水稻、小麦、玉米、大豆、花生和油菜为研究对象,通过查阅安徽省统计数据和公开发表的文献资料,对2017年安徽省主要农作物秸秆数量、秸秆还田率以及还田当季养分利用率进行估算,明晰了全省化肥减施潜力。结果表明:2017年安徽省主要农作物秸秆资源量为4 699.9万t,秸秆资源分布上呈北部和中部较多、南部最少的特征。秸秆养分资源总量为124.8万t,N、P_2O_5和K_2O分别为38.1万t、11.4万t和75.3万t,分别占全省主要农作物养分需求的40.1%、32.1%和68.9%。理论上,秸秆全量还田,且养分充分利用的情况下,秸秆养分替代化肥潜力大。但秸秆养分N、P_2O_5和K_2O当季利用率分别为38.9%、52.3%和69.9%,实际秸秆N、P_2O_5和K_2O养分还田量仅占主要农作物养分需求的15.6%、16.8%和48.2%,分别占农田养分总投入量的8.6%、6.4%和41.4%。通过秸秆还田,全省可减施化肥63.3万t,减施比例为19.8%, N、P_2O_5和K_2O减施比例分别为11.4%、17.2%、40.7%。进一步提高秸秆还田率和当季养分释放率,是推进全省化肥减施增效的有利手段。     

横轴流脱粒分离装置的数学模型的建立与试验

横轴流脱粒分离装置滚筒长度限制了其脱粒分离能力,仅被应用于中小型联合收割机。为研究横轴流脱粒分离装置脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等因素对脱粒分离性能的影响,优化装置结构,利用概率学理论建立了横轴流脱粒分离装置的未脱净率和夹带损失率数学模型。对模型正确性验证试验表明,模型对未脱净率的预测相对误差为8.23%,对夹带损失率的预测相对误差为2.90%。仿真分析和试验表明,该模型可反映籽粒轴向分布和脱粒滚筒转速、喂入量、脱粒间隙等参数对脱粒分离性能的影响。     

罗氏沼虾低温有水保活试验

通过对保活温度(12、15、17、20、23、25 ℃)，虾与水质量比(1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶15)和暂养时间(0、12、24、36、48 h) 3个因素的单因素试验和正交试验，确定罗氏沼虾低温保活的最佳工艺条件，并检测低温保活过程中的水质指标及肌肉、血液、肝脏等虾体组织指标的变化，探究影响罗氏沼虾的保活机理。结果表明：罗氏沼虾的临界温度为9 ℃；单因素试验中，最佳保活温度为20 ℃，最佳虾与水质量比为1∶10，最佳暂养时间为24 h；正交试验中，最优工艺为保活温度20 ℃、虾与水质量比1∶12、暂养时间24 h，保活24 h内存活率可达100%；以正交优化后的最优工艺条件进行罗氏沼虾的低温保活试验，水样中氨氮质量浓度和菌落总数显著上升(P＜0.05)，但溶解氧质量浓度、pH均仍在适宜罗氏沼虾存活范围内变化，肌肉糖原质量分数、pH和三磷酸腺苷(ATP)质量分数下降，乳酸浓度显著上升(P＜0.05)，血液谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)活力显著上升(P＜0.05)，肝脏糖原质量分数显著下降(P＜0.05)，总超氧化物歧化酶(T–SOD)活力先降后升，而丙二醛(MDA)含量则先升后降。说明水质指标的变化会影响虾体肌肉、血液及肝脏各组织正常的生理代谢，从而影响其保活时间和存活率。     

1985—2015年中国县域芝麻生产的时空演变

为阐明我国芝麻生产的时空变化特征，基于1985—2015年的我国县域芝麻生产统计数据，采用集中度、重心迁移、产量贡献率、优势度等指标，对我国芝麻种植面积、产量和单产的时空动态变化进行分析。结果表明:1)1985—2015年，我国芝麻产量和面积的分布基本一致，主要集中在大别山山脉一带和辽宁省西北部；全国芝麻单产水平不断提升，种植面积自2000年起小幅缩减，而产量变化处于明显的波动状态。2)30年间，全国芝麻产量集中度和面积集中度变化波动较小，集中地区分布发生了一定的变化；我国芝麻产量、面积重心同步向南偏西方向迁移，迁移距离分别为252和344 km。3)我国芝麻生产的主导因素一直为面积，占比为40.0%—49.9%；我国芝麻的生产优势区主要在河南、安徽、湖北、江西四省。近30年来，我国芝麻种植变化受其自身特性、病虫害、湿害以及政策等影响，芝麻生产受到一定的限制。因此，优化和调整我国芝麻生产的政策倾向、种植结构、良种研发以及栽培管理等方面尤显关键。     

马铃薯碰撞损伤试验与碰撞加速度特性分析

针对收获过程中马铃薯破皮损伤率高的问题,以新鲜马铃薯为研究对象,借助马铃薯碰撞试验台,通过正交试验分析试验因素对马铃薯碰撞损伤体积的影响;结合马铃薯碰撞加速度变化曲线,分析马铃薯与杆条的碰撞压缩过程;选取初始高度和马铃薯质量为试验因素,考察碰撞加速度峰值随各因素水平的变化规律并建立回归模型,最后测试马铃薯碰撞损伤临界值。试验结果表明:影响马铃薯碰撞损伤体积因素的显著性由高到低依次为初始高度、马铃薯质量、马铃薯温度和碰撞材料;马铃薯与杆条碰撞经历了粘弹性压缩、弹塑性压缩、弹性恢复、与杆条分离等4个阶段;加速度峰值随初始高度的增加而增加,随马铃薯质量的增加而减小;马铃薯温度分别为5、15、23℃时与65Mn钢杆碰撞产生损伤的初始高度分别为50、80和250 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为0.99、1.253、2.506 m/s和434.154、674.437、1 249.794 m/s~2;马铃薯温度为15℃时与65Mn-塑料和65Mn-橡胶碰撞产生损伤的临界高度分别为320和280 mm,对应的碰撞速度和加速度峰值分别为2.506、2.344 m/s和1 589.528、1 409.697 m/s~2。     

中国稻田生态系统服务净价值评估

使用当量因子法和数量模型核算了2007—2016年中国稻田生态系统服务净价值。结果显示:1)2016年中国稻田生态系统提供服务价值为1.344×10~(12)元,服务成本为0.144×10~(12)元,服务净价值为1.2×10~(12)元,平均生态服务净价值为3 977元/hm~2;2)2007—2016年,中国稻田生态系统服务净价值总体呈上升趋势,中东部地区稻田生态系统服务净价值较高,西北地区较低;3)稻田受化肥和农药污染较严重的省份为安徽。研究结论为制定精准的生态补偿机制提供了可靠的参考数据。各省应响应"农业节肥节药"政策,参照稻田生态成本比例有针对性地进行农村污染治理和生态环境保护工作。