基于EDEM/FEM耦合算法平垄过程仿真

针对目前华北地区温室起垄栽培种植模式在旋耕作业时造成牵引机行走困难、耕作阻力大、平整度差、耕深一致性差的问题,设计了1种四头螺旋式弯刀与螺旋叶片组合布置的平垄装置。应用离散元方法建立垄结构土壤模型,选取土壤颗粒接触模型并设定仿真参数。在不同作业参数下利用EDEM软件对平垄过程仿真,得到平垄装置最优工作参数组合,在该参数下进行模拟仿真,并导出仿真过程带状螺旋叶片受到土壤颗粒的应力结果。基于EDEM/FEM耦合算法对带状螺旋叶片强度进行校核,结果表明该零件受到的等效应力波动小,平垄过程比较平稳。     

菊花ClERF1基因的克隆与表达分析

以甘菊叶片为试验材料,采用RT-PCR和Tail-PCR以及生物信息学的方法,研究了甘菊ClERF1及其启动子序列特征、表达模式,以及甘菊ClERF1在低温胁迫下的响应。以期为进一步研究甘菊ClERF1功能提供参考依据。结果表明:ClERF1基因序列全长1 242 bp,最大开放阅读框(ORF)618 bp,可编码206个氨基酸。经理化性质分析,ClERF1分子量23 631.35 Da,理论等电点5.19,不稳定系数53.84,脂肪指数62.04,平均亲水性-0.786,亚细胞定位在细胞核内。系统进化树表明,ClERF1与拟南芥At3g23240亲缘关系最近,属于ERF亚家族。qRT-PCR分析表明ClERF1在叶片中表达最高,其次在茎段中。该研究克隆了ClERF1启动子序列1 534 bp,主要包括低温反应和乙烯响应元件、生长素和茉莉酸甲酯反应元件等。甘菊低温处理幼苗ClERF1表达量显著高于未低温处理的幼苗,其中5℃时ClERF1相对表达量最高。     

黄土高原旱塬区玉米田土壤水分变化特征及对产量的影响

黄土高原旱塬区属半干旱半湿润气候过渡区,土壤水是影响该地区玉米生长的主要因素。运用黄土高原旱塬区董志塬所在地西峰农业气象试验站1981—2015年玉米试验田土壤湿度及产量观测资料,利用统计学方法,计算分析1981—2015年这35年间土壤水的变化规律及对产量的影响。结果表明,黄土高原旱塬区玉米全生育期土壤平均贮水量呈高—低—高的抛物线状变化趋势,贮水量最大时期为乳熟期至成熟期,最小时期为拔节期至抽雄期;土壤耗水量呈低—高—低的抛物线变化趋势,最大时期为拔节期至抽雄期,最小时期为播种期至七叶期。35年来土壤深度为50 cm的土层贮水量、耗水量均呈下降趋势;玉米产量受抽穗期土壤水分变化的影响最大。土壤深度为50 cm的土层贮水量及耗水量对玉米单产的最大影响均出现在7月中旬,分别为21、27 kg/(hm~2·mm)。建议采取有效保墒节水技术措施,减轻玉米关键生育期土壤水分不足对生长的胁迫。     

昕水河流域径流变化及其对气候和人类活动的响应

开展流域尺度气候变化和人类活动对径流的影响研究是科学制定流域综合管理规划,并实现流域可持续管理的基础。以黄土高原丘陵沟壑区的典型流域——昕水河流域为研究对象,结合流域多年(1958—2015年)气象水文数据,采用M-K趋势检验法分析年降水、年潜在蒸发散和年径流量的变化趋势,运用双累积曲线法分析年径流量序列的突变年份,并根据生态水文分析法与水量平衡原理定量解析流域尺度气候变化和人类活动对年径流的影响。结果表明:1958-2015年,流域年径流量变化呈显著下降趋势(Z=-5.84,p<0.0001),而降水(Z=-0.72,p=0.31)和潜在蒸散发(Z=-0.5,p=0.88)变化趋势不显著。双累积曲线法表明径流量突变点为1974年和2000年,其中,1975—2000年间影响径流减少的主要因素是气候变化,气候变化导致径流量减少的贡献率为73.14%,土地利用方式仅为26.86%;而2001—2015年土地利用变化是影响径流减少的主要原因,其贡献率高达103.81%,可见土地利用变化已成为昕水河流域径流量变化的主要驱动因素。在今后的流域治理中,需合理制定土地利用方案,实现昕水河流域水土资源协调发展。     

河套盐碱地不同利用方式土壤盐碱化特征差异分析

为研究河套平原盐碱地在不同利用方式对土壤盐碱化特征分布的影响,通过野外调查取样和室内分析相结合的方法,对5种土地利用方式下(林地、农用地、牧草地、改良地、盐荒地)不同深度土壤剖面形态特征、可溶盐含量、盐分离子组成、总碱度、pH、碱化度等指标的变化规律进行了系统研究。结果表明:不同利用方式土壤剖面土体结构、颜色、根系分布、石灰性反应及碱化层分布均有明显差异;土壤剖面的可溶性盐、阴阳离子分布因土地利用方式不同而存在差异,牧草地和林地土壤剖面可溶性盐呈"橄榄"型、盐荒地和改良地呈"表聚"型、农用地呈"底聚"型;土壤pH、碱化度和总碱度在剖面中的分布特征基本一致,呈"S"型;经不同利用方式土壤的盐化程度和碱化程度均有所下降,与盐荒地相比,农用地盐碱化指标下降的最为显著(P0.05),其中0—20 cm土壤全盐量降至0.88 g/kg,pH降至7.83,总碱度、ESP降至0.17 cmol/kg和12.54%,表明苏打盐碱地经农用后更有利于土壤脱盐化过程和脱碱化过程;土壤全盐量、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、总碱度、pH可作为控制区域盐碱化的主要因子。研究结果为阐明河套平原盐碱地的盐碱化过程及盐碱化土壤利用模式提供技术参考。     

平原造林对土地利用格局及生态系统服务价值的影响

【目的】分析平原造林工程实施对区域土地利用格局及生态系统服务价值的影响。 【方法】文章选择京承高速公路北京段沿线 10 km 范围为研究样带，基于 TM 遥感影像提取 的土地利用数据和平原造林图斑数据，运用 GIS 和景观格局分析软件分析平原造林工程实施 对土地利用格局及生态系统服务价值的影响。【结果】（1）平原造林工程占用的主要是自然 质量较低的耕地，其次为林地和建设用地。平原造林工程实施前后，研究区土地用地结构 发生变化，主要表现为林地面积增加、其他用地面积减少。（2）平原造林对研究区景观格局 有一定影响。景观尺度上，景观分布变得破碎和分散，形状变得不规则，景观分布变得不均 匀；斑块类型尺度上，耕地、园地、草地、水域和水利设施用地、建设用地和未利用地的面 积减少，林地面积增加，各类斑块变得分散和破碎，形状规则度降低。（3）研究区土地利用 生态系统服务价值由造林前的 31.39 亿元提高到造林后的 31.86 亿元。【结论】平原造林工程 实施增加了研究区林地面积，提高了生态系统服务价值，但也加剧了区域景观的破碎性，降 低了区域景观多样性水平。研究结果可为后期新增林地的规划选址提供技术支持。     

成都郊区农业乡镇的土地利用变化特征分析

【目的】定量分析成都郊区农业乡镇土地利用变化特征，对产业结构调整优化意义重大。 【方法】文章选择以农业为主导的乡镇，建立浅丘、平坝不同地形的土地利用现状调查样区各 2 个，通过 2013 年和 2018 年分辨率优于 1 m 的高分辨率遥感影像获取土地利用类型信息，计 算土地利用类型转移矩阵，分析该区土地利用时空变化特征。【结果】（1）2013—2018 年该地 区农业用地结构发生明显变化，园地、设施大棚和坑塘水面等占比上升，耕地和林地占比下 降。（2）主要土地利用类型转移为耕地转出与园地转入，其中耕地主要转为园地、设施大棚和 建设用地，分别占转出面积的 64.1%、15.3% 和 12.5%；园地主要来源于耕地和林地，分别占 转入面积的 83.2% 和 11.5%。（3）浅丘、平坝不同地形农区发展的主导产业不同，显著影响农 业土地利用类型转化，浅丘区以耕地和林地转为园地为主，平坝区以耕地转为设施大棚和果 园为主。【结论】成都郊区农业乡镇的农业产业类型、规模化趋势改变了该地区农业土地利 用格局、提高了土地集约化水平，研究结果可为农业产业结构优化调整、乡村振兴提供参考。     

喀斯特地区贫困乡村景观格局及生态风险分析

为揭示喀斯特不同地貌乡村景观格局及生态风险的差异，以贵州省石门乡（喀斯特中山）、宗地镇（峰丛洼地）、周覃镇（低山丘陵）、掌布镇（峰丛峡谷）4种典型喀斯特地貌的贫困乡村为例，利用ArcGIS 10.1、Fragstats 4.2软件对乡村景观格局进行分析，并定量评价景观生态风险。结果表明，不同地貌乡镇的各斑块面积占比（PLAND）、斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、斑块形状指数（LSI）存在较大差异。掌布镇景观水平上指标特征与石门乡相反，而宗地镇和周覃镇景观水平上指标特征介于掌布镇和石门乡之间。周覃镇与掌布镇景观生态风险低于石门乡以及宗地镇。石门乡中北部景观生态风险高于东部和西南部，与中北部以未利用地和建设用地景观为主、东部和西南部以灌草丛和林地景观为主有关。宗地镇中部比重较大的未利用地使其景观生态风险较高，而东部和西部比重较大的灌草丛使其景观生态风险较低。除西部地区外，周覃镇大部分地区耕地、林地和灌草丛的连片分布使得景观生态风险较低。中北部占主导地位的林地以及南部各地类的镶嵌分布，使掌布镇中北部景观生态风险明显低于南部。研究结果可为喀斯特地区乡村土地利用调控及生态风险管理提供科学依据。     

土壤有机碳时空变化研究进展与展望

土壤有机碳不但是土壤肥力形成、粮食生产和土壤健康的基础,而且在全球碳平衡中起着关键的作用,因此,明晰土壤有机碳时空变化规律对于保障土壤健康和粮食安全、发挥土壤生态系统服务功能和应对气候变化等均具有重要意义。本文首先介绍了土壤有机碳时空变化的主要驱动因素和估算方法,随后分析了全球及国家等相对较大尺度上土壤有机碳时空变化研究的主要进展,最后从土壤有机碳模型结构改进、驱动数据分辨率提升、不确定性量化评估等方面综合分析了未来土壤有机碳时空变化研究需亟待解决的重要科学问题。     

京津冀潮白河区域土地利用变化对生态系统服务的影响

为探讨京津冀潮白河区域不同时期内的土地利用变化和生态系统服务（ES）的动态演变情况，采用土地利用动态度模型、当量因子法、敏感性指数法，分析该区域2001、2005、2009、2013年和2017年近20年来的土地利用数据。结果表明：在2001-2017年期间该区域耕地和农村居民点面积明显减少，城镇用地和水域面积明显增加；该区域的主要土地利用类型为耕地、农村居民点和城镇用地，且耕地和农村居民点的比例逐渐减少，城镇用地比例逐渐增大；城镇用地、工矿用地和水域的动态度呈现大幅增加趋势，农村居民点、耕地、草地和林地的动态度呈现较大幅的减少趋势。近20年来该区域的生态系统服务价值（ESV）整体上呈现增加的趋势，水域的生态系统服务价值增加对该流域生态系统服务价值变化起决定性作用。2001-2017年该区域内各地类的敏感性指数（CS）均小于1，敏感性指数从大到小依次为耕地 > 水域 > 林地 > 草地。综上，应根据该区域内土地利用变化对生态系统服务产生的影响，制定合理化政策、构建合理的土地利用格局，从而提升生态系统服务。