Projections of temperature extremes based on preferred CMIP5 models:a case study in the Kaidu-Kongqi River basin in Northwest China

The extreme temperature has more outstanding impact on ecology and water resources in arid regions than the average temperature. Using the downscaled daily temperature data from 21 Coupled Model Inter-comparison Project(CMIP) models of NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections(NEX-GDDP) and the observation data, this paper analyzed the changes in temporal and spatiotemporal variation of temperature extremes, i.e., the maximum temperature(Tmax) and minimum temperature(Tmin), in the Kaidu-Kongqi River basin in Northwest China over the period 2020–2050 based on the evaluation of preferred Multi-Model Ensemble(MME). Results showed that the Partial Least Square ensemble mean participated by Preferred Models(PM-PLS) was better representing the temporal change and spatial distribution of temperature extremes during 1961–2005 and was chosen to project the future change. In 2020–2050, the increasing rate of Tmax(Tmin) under RCP(Representative Concentration Pathway) 8.5 will be 2.0(1.6) times that under RCP4.5, and that of Tmin will be larger than that of Tmax under each corresponding RCP. Tmin will keep contributing more to global warming than Tmax. The spatial distribution characteristics of Tmax and Tmin under the two RCPs will overall the same; but compared to the baseline period(1986–2005), the increments of Tmax and Tmin in plain area will be larger than those in mountainous area. With the emission concentration increased, however, the response of Tmax in mountainous area will be more sensitive than that in plain area, and that of Tmin will be equivalently sensitive in mountainous area and plain area. The impacts induced by Tmin will be universal and farreaching. Results of spatiotemporal variation of temperature extremes indicate that large increases in the magnitude of warming in the basin may occur in the future. The projections can provide the scientific basis for water and land plan management and disaster prevention and mitigation in the inland river basin.     

疏干水资源化利用效益评价研究

疏干水资源化利用是将煤矿开采废水经处理后用于煤化工生产,其不仅可以缓解旱区煤炭及化工企业面临的水资源供需矛盾,而且还能改善生态环境。目前疏干水资源化利用项目已在蒙陕地区部分煤化工企业实施,但其具体效益尚未明了,文中以已实施该项目的煤化工企业为典型,采用静态和动态评价分析企业实施该项目产生的经济效益,定义并计算各评价指标,同时定性定量描述其社会、生态环境效益,构建完整综合的评价体系,从而全面阐释该项目各方效益,结果显示疏干水资源化利用项目经济、社会、生态环境效益显著,建议在行业及区域推广以促进旱区水资源可持续发展。     

基于柱塞泵与单片机的可控施肥机设计与喷灌试验

为了实现水肥一体化施肥装备流量精确且无水头损失,设计了一种基于柱塞泵与单片机的高精度可控施肥机,开展了恒流模式下6个流量梯度的喷灌系统施肥均匀性试验;以喷头总流量变化幅度为变量,设计了在1∶10的水肥配比下2种灌溉总流量变化幅度的不同工况,对比启、闭可控施肥机恒定水肥比例模式对水肥一体化支管内肥料浓度稳定性的影响效果.试验结果表明,高精度可控施肥机在流量分别为100,200,400,600,800,1 000 L/h的6种恒流模式时,喷灌均匀系数C_U为99.33%~99.71%、变异系数C_V为0.35%~0.75%;C_U,C_V与施肥机流量分别呈正相关与负相关关系,且喷头喷洒肥液的电导率总平均值E_C_-与施肥机流量之间具有显著的正相关性.在恒定水肥比例模式时,试验组管道内肥液浓度在160 s时趋于稳定,且稳定后肥液电导率与目标值偏差率小于4%.高精度可控施肥机恒流模式试验表明施肥机大流量下施肥均匀性变异系数仅为小流量下的50%,且改变施肥机的流量是水肥一体化喷灌系统实现高均匀度变量施肥的一种有效途径;试验证明恒水肥配比模式可有效减小支管肥料浓度受外界的影响.     

畜禽产品水足迹研究进展

畜禽产品的生产过程需要消耗大量水资源,对畜禽产品进行水足迹评价能够清楚地认识其对水资源的消耗情况。目前,人们对畜禽产品的需求日益增长,水资源消耗也在持续升高,因此研究如何缓解畜禽产品生产带来的水资源压力,已成为人们必须要面对的问题。评价畜禽产品的用水量和对不同生产阶段的用水分析,将有助于生产者和消费者确定用水量最大的过程,并针对性地实施提高用水效率的战略。本文介绍了国内外畜禽产品水足迹研究现状,对比分析了不同畜禽产品水足迹评价方法,展望了畜禽产品水足迹的发展,最终提出以下降低畜禽产品水足迹的主要措施:1)减少饲料生产的水足迹;2)提高饲料转化率;3)水资源管理和提高畜禽动物生产性能;4)改变人们的消费习惯。     

岩溶流域典型农业区水体氢氧同位素的空间异质性及形成机制

分别于平水期和枯水期采集了花溪河流域典型农业区地表水和地下水样品。利用氢氧同位素示踪技术,结合土地利用类型对研究区不同水体的补给来源、季节变化及主要影响过程进行了分析,并对不同水体氢氧同位素值进行了空间插值分析,同时对其形成机制进行了分析,阐明了不同土地利用类型影响下的主要水文过程。结果表明:(1)研究区不同水体的主要补给来源为当地大气降水,月亮湖水库受蒸发作用影响明显,地表水和地下水的δD和δ~(18)O整体上呈现平水期高于枯水期的特征。(2)地下水的δD和δ~(18)O在枯水期与平水期均呈现明显的空间分异性特征,西部水田/水库集中区富集,东部旱地集中区贫化,土地利用对研究区环境水文过程影响明显。该研究结果有助于了解不同土地利用方式下地表水对地下水的影响,为流域管理提供科学依据。     

延迟收获对长江中游春玉米农艺性状及机收质量的影响

为探明长江中游玉米籽粒机械直收适宜品种与配套农艺措施，2018—2019年选用不同玉米品种，测定不同机收时间下玉米关键农艺性状、产量及机收质量指标。结果表明，收获时间对春玉米机收产量与机收质量均有显著影响。延迟1周收获后籽粒容重显著增加，机收产量显著提高，2年平均提高9.72%；而延迟2周收获则有降低机收产量的趋势。2年收获时杂质率总体≤3%，而机收籽粒破碎率与损失率均>5%，是该区域春玉米籽粒机收面临的主要问题。籽粒厚度、籽粒含水率和百粒重是影响机收籽粒破碎率的关键性状，三者与机收籽粒破碎率均呈显著的倒二次曲线关系；玉米的倒伏率、穗位高和重心高度是影响机收损失率的关键性状，倒伏率与机收损失率呈显著正相关，而穗位高和重心高度与机收损失率均呈显著的二次曲线关系。延迟收获能显著降低籽粒含水量，从而降低籽粒破碎率，但继续延迟收获有增加倒伏的风险。综上，长江中游春玉米成熟后适时延迟7~10 d收获，可有效降低籽粒含水量与机收籽粒破碎率，提高玉米籽粒机收产量。     

优化水肥与滴头间距组合对日光温室黄瓜生长及产量的影响

为探究水肥耦合+滴头间距对宁夏旱区日光温室春夏茬黄瓜生长、产量、品质和水肥利用率的影响。通过3因素3水平正交试验,利用Logistic方程模拟黄瓜株高变化规律,分析了各时期生长特点;利用极差分析和方差分析,研究了水肥耦合+滴头间距影响主次顺序、显著性及变化趋势,同时结合模糊数学隶属函数法对产量和品质指标进行综合评价,筛选最优组合。结果表明:①不同处理下黄瓜株高“S”形生长过程可分为渐增期、速生期、缓增期3个阶段,可用Logistic方程拟合,且相关系数均高达0.97;②春夏茬日光温室黄瓜在采摘期前3个月产量稳定,分别占总产30.19%、29.22%、28.58%,后1个月急剧下降,占总产12%;③3因素影响产量的顺序为灌水量>施肥浓度>滴头间距,灌水量影响显著,施肥浓度和滴头间距影响不显著,产量最高处理为TR1,达144361 kg/hm²,比最低处理TR9高44.92%。采用模糊隶属函数进行综合评价,TR2表现最好,平均隶属函数值为0.70。确定因素最优水平组合为:灌水量3040.95 m³/hm²、施肥浓度200倍液(740.55 kg/hm²)、滴头间距20 cm,产量为141077.9 kg/hm²。     

蓟马为害对苜蓿叶茎显微结构的影响

为了揭示蓟马为害后紫花苜蓿（Medicago sativa L.）叶片和茎秆细胞组织结构的变化及其与苜蓿耐害性的关系，本研究选用抗、感蓟马苜蓿无性系R-1和I-1，比较蓟马为害后苜蓿叶片和茎秆的显微结构及叶片超微结构的变化。结果表明，受害后，R-1和I-1苜蓿的组织结构有明显改变：叶片上下表皮细胞锯齿边缘消失，细胞显著隆起，气孔缩小，单位面积细胞和气孔数显著增加。在茎秆中，维管束间距和直径变小，维管束细胞减少，厚角组织宽度下降；表皮细胞变短变窄，细胞和气孔数明显增加。叶片栅栏组织细胞收缩，液泡变小，叶绿体淀粉粒变小或减少，叶绿体片层基粒增加，嗜锇体增多。健康R-1叶片上下表皮单位面积细胞和气孔数均少于I-1。受害后，R-1叶片上下表皮单位面积细胞数分别增加1.75和1.51倍，细胞增加倍数、叶绿体片层和基粒均多于I-1。受蓟马为害后，R-1组织结构的变化较I-1更显著。     

明清时期西辽河地区农业开发的动力与制约因素

在辽金元农业开发的基础上,明清时期西辽河地区农业开发取得了很大进步。农业发展有利于维护西辽河地区乃至边疆地区的稳定,良好的农业开发环境促进了西辽河地区经济繁荣。明清两代非常重视农业,大力支持西辽河地区的农业开发,给予西辽河地区农业生产资料,加之其他政策的实行、农业生产技术的传授、高产耐旱粮食作物的栽培和驿站、桥梁的建设等,使西辽河地区的农业开发成果颇丰,至清代更加显著。自然灾害等成为制约农业开发的主要因素。本文在前人研究的基础上,对西辽河地区农业开发的动力与制约因素做出了进一步讨论。     

水流冲击多段滞留气团的三维数值模拟

针对水气两相瞬变现象,充分考虑了水体弹性、气体可压缩性、水-气交界面的动态运动以及多段气团间相互作用,采用三维CFD方法对起伏管道内含多段滞留气团的水气两相作用进行建模和模拟,选择Standard k-ε湍流模型进行模拟研究,将三维计算结果、现有一维模型计算结果与试验结果进行对比分析,并通过水气两相分布图展现动态变化过程.结果表明:与一维模型相比,三维CFD模型能够更为准确地模拟起伏管道内瞬变压力波动,并且能够清楚描述水气掺混、耦合的动态变化.水流冲击初始两段滞留气团压力波动曲线显示,多气团间的瞬变压力并非同步变化,可能呈现多气团峰值压力交替出现的情况,这与初始气团长度密切相关.水气交界面自由变化,阻断水体长度时刻发生变化,当水体运动到管道弯曲处时会产生新的阻断水体,将气团分成若干部分.