宁夏回族自治区平罗县主要农作物碳足迹研究

农田碳足迹可以全面地反映农作物生产过程中各种因素引起的碳排放效应,是指导农业生产节能减排的重要指标。为探明农作物生产的碳足迹,基于宁夏回族自治区平罗县农田生产的实地调查数据,利用碳足迹的基本理论和方法,测算了该县农作物碳足迹。结果表明,水稻、玉米和小麦的碳足迹分别为1 487.56±164.59,913.03±142.99和809.75±144.99kg Ce/(hm2.a);碳成本分别为0.17±0.05,0.08±0.02g和0.12±0.03kg Ce/kg;化肥的施用量是影响碳足迹的主要因素,而水稻生产过程中灌溉水及育秧过程也是其碳足迹较高的主要原因。为了提高农田固碳减排增汇效益,应压缩水稻种植面积,扩大玉米和小麦种植,同时,建立节肥低碳高效的种植模式是实现平罗县农田节能减排的有效途径。     

细小泥沙粒径对迷宫流道灌水器堵塞的影响

为探明细小泥沙粒径对迷宫流道灌水器抗堵塞性能的影响,该文以内镶片式斜齿形迷宫流道灌水器为研究对象,应用类短周期堵塞测验方法对8种粒径小于0.1 mm的泥沙颗粒进行浑水测试。在此基础上,分析了泥沙粒径和含沙量对灌水器堵塞的影响,探讨引起灌水器发生堵塞时的敏感粒径范围与含沙量水平。试验结果表明:对于粒径小于0.1 mm的细小颗粒,含沙量是引起灌水器堵塞的主要原因,当浑水含沙量水平大于1.25 g/L时,影响尤其显著,呈正相关关系;粒径对堵塞的影响并不是单调的递增或递减,堵塞发生的敏感粒径范围在0.03～0.04 mm之间。试验结果有助于进一步提高含沙水源滴灌的应用水平。     

土壤颗粒分布体积分形维数与数量分形维数之间的关系

土壤的体积颗粒分布(PSD)可用于同时确定数量分形维数(DN)和体积分形维数(DV)。以往的试验和理论研究均未直接比较DV和DN的关系。为建立DV和DN的关系并分析其参数的敏感程度,在中国各地取了12种不同质地土壤,利用激光粒度仪进行了测定。提出了含3个参数Rupper(颗粒半径的上限),Ri(第i个半径)和Rlower(半径下限)的DV-DN理论关系,该关系可说明为什么DN可能大于3。在未调整的幂定律范围内(PLR),DV的幂定律半径为38.6～85.8μm,DN的幂定律半径为53.2～358μm,估算的DV值(2.18～2.69)比DN值(2.38～3.19)小。调整后的PLR比未调整的窄。在调整的PLRs范围内,估算的DV值变化范围为2.11～2.56,而DN变化范围为2.28～3.02。调整和未调整PLRs得出的DV和DN的差异说明,Rupper,Rlower,Ri和Rlower/Rupper均可能影响DV与DN关系,有必要进行参数的敏感性分析。进行敏感性分析可基于敏感系数(C)来鉴别DV-DN关系中各参数改变所引起的DV和DN相对变化,从而找出对该关系影响最大的参数。就不同情况下计算的C值而言,Rupper是影响DN值的最重要参数,小的Rupper值可能导致估算DN的准确度降低。PLR范围越大,DN的估算越准确。根据DV估算DN的相对误差的绝对值在12%范围内,说明得出的DV-DN理论关系是正确的。     

自发气调包装对核桃青果的保鲜效应

该文通过研究自发气调(MA)包装对核桃青果的冷藏效果,为生产上探寻简易、高效的新型核桃保鲜技术提供依据。以辽宁4号核桃青皮果实为材料,裸果为对照,进行了改良聚氯乙烯袋(mPVC)、改良聚乙烯袋(thn-PE、thk-PE)以及1-MCP处理后mPVC包装对青皮核桃0～1℃下的贮藏试验,测定了贮藏过程中袋内气体浓度、果实采后生理和保鲜效果。结果表明,几种包装中thk-PE袋自发气调能力最强,可使袋内O2和CO2体积分数分别达到10.1%～13.0%,4.3%～6.5%。贮期核桃青果呼吸强度和乙烯生成量同步出现双峰变化趋势,各MA包装不同程度地延缓了高峰的到来,极显著(P<0.01)降低了呼吸峰值和乙烯生成量,MA功能越强,作用越明显。各处理和对照果实的可溶性固形物含量均呈现先升高后下降的趋势,处理的下降期比对照较早出现。各包装极显著(P<0.01)降低了果实失重率,thk-PE的作用显著(P<0.05)大于其他处理。MA包装也不同程度降低了果实腐烂指数,冷藏66d和95d时thk-PE果实腐烂指数分别为30.0%,68.6%,均极显著(P<0.01)小于其他处理。因此,thk-PE袋被选为适合于核桃青果贮藏的自发气调方式,可使果实冷藏95d左右坚果保鲜率达到100%,核仁仍新鲜如初。     

风送喷雾雾滴粒径测量系统设计与影响因素试验

为方便测量不同喷雾条件下雾滴粒径大小,该文设计了喷头位置、喷雾角度、喷雾压力和风速大小等试验条件可精确调节的风送喷雾雾滴粒径测量系统。该系统喷头xyz三维空间位置调节范围分别为0～0.9、0～0.8和0～0.7m,调整精度为±0.04mm;喷雾角度调节范围为0～360°,调整精度为±0.005°;喷雾压力调节范围为0.2～0.5MPa,相对误差不大于1.5%;风速调节范围为0～15m/s,相对误差不大于4.17%。雾滴粒径风速影响特性试验表明,常用的3个粒径统计项D32、D43和DV0.5随风速增加而增大,其平均变化率分别为2.62、3.59和6.83μm·s/m,速度从3m/s增加到15m/s时,三者分别增加46%、26%和71%;雾滴粒径喷雾压力影响特性试验表明,D32、D43和DV0.5随压力增加而减小,其平均变化率分别为90.33、232.3和300.2μm/MPa,喷雾压力从0.2MPa增加到0.5MPa时,三者分别减小31%、36%和56%,表明风速和喷雾压力对雾滴粒径影响较大,在喷雾系统中进行风速和压力选择时需着重考虑其对粒径变化的影响。     

泾河张家山水文站水沙特性分析及工程实例

为合理评价和利用多沙河流水资源,基于张家山水文站1956年-2009年逐日降水量、径流量、输沙量和含沙量数据,分析张家山站水沙变化特征。各系列多年平均特征值表明:输沙量不均匀系数最大,7、8月输沙量占全年的81%;降水、径流主要集中在7-9月。统计年降水量、径流量、输沙量和含沙量分期年平均特征值,前三者时段均值呈减小趋势,含沙量时段均值波动变化。Mann-kendall秩次相关检验显示年降水量、径流量和输沙量的检验值分别为2.39、4.45、3.36,都大于0.05的置信水平,均有显著减小变化趋势。输沙模数时段均值减小,来沙系数时段均值增大。灰色相关度和双累积曲线分析表明:径流与输沙量、降水量相关性较好,径流与输沙量关联度为0.64,比径流与降水的关联度0.62稍大。最后,探讨泾恵渠渠首排沙闸工程,泾恵渠引水合理沙限为15%,排沙闸适宜排沙流量为200m3/s。研究结果可为泾惠渠渠首改建工程设计提供参考。     

基于日雨量的长武县53年来降雨量及侵蚀力演变趋势分析

用长武县1957—2009年日雨量数据,对该地区侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力不同时间尺度变化趋势及其协同性进行系统分析,为该区水土流失治理及生态环境建设提供科学支持。结果表明:(1)长武县53a来多年平均降雨量577.8mm,侵蚀性降雨量340.7mm,降雨侵蚀力1 691.2(MJ.mm)/(hm2.h)。3要素变异系数、集中程度逐渐增大,变异系数分别为22.5%,34.4%,43.2%。分别有76.1%,83.4%和85.8%的量集中于夏、秋两季,53.2%,65.5%,70.1%的量集中于7—9月。(2)53a来年降雨量和年侵蚀性降雨均呈不显著减少趋势,受极端降雨事件发生次数增多的影响,降雨侵蚀力呈不显著增加趋势。季节间的变化格局类似,夏、秋两季均呈不显著的增、减趋势,春、冬两季均呈显著减、增趋势。4月、6月呈显著的减、增趋势。(3)对全年降雨量、侵蚀性降雨量及降雨侵蚀力年际变化的贡献程度,季节尺度上均受夏、秋两季尤其夏季影响较大,月尺度上则以7—9月尤其8月影响较大。影响程度在3要素间逐渐增强。53a来3要素的演变特征既有差异,又有巨大协同性。     

不同退耕年限撂荒地植物多样性及生物量分析

退耕还林(草)作为黄土高原水土流失综合治理的主要生态建设措施,经过几十年的开展,黄土高原生态环境得到极大恢复,林草覆盖率明显增加。以安塞县纸坊沟流域为研究区,选取坡耕地(0a)为对照,研究了退耕年限(3～5,10,18,28,37a)对撂荒地植物多样性和生物量的影响。结果表明,随退耕年限的延长,物种丰富度指数、多样性指数、均匀度指数、相同土层根长密度都表现为增大—减小—增大的趋势;植被盖度和地上生物量表现为37a>28a>18a>3～5a>10a>0a;撂荒地植被根系生物量、根长密度均随土层深度增加而减少;不同退耕年限撂荒地,相同层根系生物量表现为28a>37a>18a>3～5a>10a>0a。     

侵蚀条件下土壤有机碳流失研究进展

全球土壤有机碳库储量丰富且活跃,而作为碳流失主要驱动力的土壤侵蚀对陆地碳循环影响巨大,揭示其影响将对气候变化背景下深刻理解碳收支过程和相关政策的制定具有重要意义。该文主要介绍了近年来国内外关于水蚀和风蚀影响土壤有机碳流失过程的研究进展,分析了侵蚀条件下土壤碳的源汇争议,简述了土壤有机碳流失的原位和异位环境效应,并提出了相关研究的主要现实问题和未来发展方向。在侵蚀进程中,土壤有机碳的固定与流失并存,流失部分主要包括在地表径流泥沙和土壤呼吸过程中,当前相关研究多集中于侵蚀有机碳的去向问题。在一定的景观范围内,定量刻画侵蚀过程中土壤碳输入输出关系是今后区域碳循环研究领域亟待解决的关键科学问题。     

中国灌区水分生产率及其时空差异分析

从粮食产出和广义水资源投入出发,计算了31个省区灌溉农田的水分生产率并分析其时空变化特征,同时建立广义水利用系数以评价水资源的有效利用率。结果显示:由于粮食单产提高和灌溉用水量的减少,1998-2010年各省区水分生产率值均呈增大趋势,全国平均值由0.67kg/m3增大到0.81kg/m3;空间自相关分析表明,水分生产率值相似的省区在空间上显著地聚集,全局Moran’sI的检验值都大于0.01的置信水平,高值省区以黄淮海平原为核心集中分布,长江以南和东北则密集了低值省区,局部自相关属性为高-高(HH)、低-低(LL)的省区超过了20个,13a来总体和局部的空间分异特征随时间变化均不明显;不同地区的广义水利用系数都随时间增加,省区间水分生产率和广义水利用系数大小关系无一致性,水分生产率高的省区亦存在较大节水潜力。从自然条件、农业生产特征、经济发展程度等方面宏观分析了水分生产率和广义水利用系数在空间差异的原因。该研究为灌区水资源管理宏观政策的制定提供依据。