乡土物种补播对青藏高原高寒草甸群落稳定性的影响

为了探究高寒草甸天然草地补播乡土物种对草地群落稳定性的影响，本试验以垂穗披碱草（Elymus nutans）、异针茅（Stipa aliena）、中华羊茅（Festuca sinensis）、溚草（Koeleria cristata）、星星草（Puccinellia tenuiflora）、扁蓿豆（Melissitus rutenica）、冷地早熟禾（Poa crymophila）为试验材料，设置5种混播组合，于2017年在青海省贵南县天然草地上进行补播。试验采用方差比率法（Variance ratio，VR）、M.Godron贡献定率法（Contribution law）以及生物量稳定性分析方法，结果表明：5种组合补播后使得群落联结性降低、生物量稳定性增大，群落整体稳定性增强，正向着稳定方向发展；5种组合中，组合D （扁蓿豆+星星草+垂穗披碱草+异针茅+溚草）的生物量稳定性最大，是对草地恢复最有效的物种组合。本试验筛选出了对草地生态修复最有效的物种组合，为草地保护及利用提供了科学依据。     

Physicochemical Characteristics of Biochars Derived From Corn,Hardwood, Miscanthus,and Horse Manure Biomasses

Biochar, a carbon-rich by-product of biomass pyrolysis, is widely recognized as a potential ingredient for soil amendment, fertility, and carbon sequestration owing to its favorable physicochemical properties. The objective of this study was to investigate the chemical and physical properties of biochars produced through pyrolysis at 450°C from agricultural residues available in Northwest Missouri, namely hardwood (HW), corn stover (CR), miscanthus (MS), and horse manure (HM). These properties were assessed through the analysis of pyrolysis yield, pH, volatile matter, fixed carbon, ash and carbon (C), hydrogen (H), sulfur (S), nitrogen (N) contents, trace metal concentrations, surface morphology, surface functional groups, bulk density, and water holding capacity. The biochars derived from HW, MS and CR materials showed high volatile-matter (33–42%), high fixed carbon contents (42–47%), very low ash contents (6–15%), and low bulk density (0.14–0.28 g cm^?3) as compared to that of HM. A wide range of trace elements was observed in biochar samples with significant differences in concentrations. In addition, CR, HW and MS biochars displayed a disordered graphitic-like structure with well-developed pores and surface areas of 23, 70 and 90 m²/g respectively, and high water-holding capacity up to 750%, indicating their potential application as a soil amendment.     

基于线性规划的耕作层土壤剥离利用空间配置方法研究

以广西壮族自治区宾阳县为例,以待剥离土壤空间分布及回覆利用优先级分析为基础,以村庄为单位划定供需圈,探讨基于线性规划的耕作层土壤剥离利用空间配置方法。结果表明,宾阳县理论可剥离耕作层土壤2.40×106m3,整治需求1.85×107m3,耕作层土壤供给远小于需求,并且在空间上分布不均衡;依据覆土效益优先的原则,确定回覆区优先级,提出剥离耕作层土壤空间配置方案,即城乡建设用地增减挂钩利用5.235 2×104m3、土地开发复垦利用1.446 637×106m3、旱改水利用3.327 38×105m3、高标准基本农田建设利用1.042 804×106m3;利用供需圈及线性规划模型将宾阳县划分为7个供需圈,剥离土壤按回覆优先级从高到低逐步利用,加权平均运距为5 369 m,回覆效益良好,经济成本可接受。以村为单位划定供需圈、线性规划优化土壤剥离利用空间配置的方法,可以优化利用方式、缩短运输距离,进而提高效益与效率,可为其他区域实施耕作层剥离利用工作提供方法借鉴。     

生物质气化系统的(火用)值分析

基于生态热力学的最新进展,首次采用(火用)值理论方法研究生物质气化系统.以江苏盐城某20MW生物质气化燃气-蒸汽联合循环发电工程为研究案例,采用(火用)值分析理论对其生态环境效益进行综合评价,并计算了系统的(火用)值评价指标,与风力发电系统、太阳能热力发电系统、玉米酒精生产系统和沼气综合利用系统这几个典型的可再生能源转化利用系统进行对比分析.结果表明,生物质气化系统的(火用)值总输入为1.04E+ 15 Jc/a,(火用)值转换率为2.64 Jc/J.人力劳务是生物质气化系统(火用)值投入的主要部分,占总(火用)值投入的86.04％.生物质气化系统与其他可再生能源系统类似,都主要依赖于外购的资源,但对可再生资源的利用较高,具有较好的发展持续性和生态环境效益.     

干旱胁迫对不同种源云南松幼苗生物量与根系形态的影响

通过盆栽控水，采用双因素随机区组设计研究了9个不同地理种源云南松幼苗生物量分配和根系形态对干旱胁迫的响应，比较了干旱胁迫下幼苗生物量及其分配以及根系形态在种源间的差异，并通过隶属函数法对不同种源幼苗干旱适应性进行了初步评价。结果表明:1）干旱胁迫下，各种源云南松幼苗地径下降明显，苗高未发生显著变化，各器官生物量和总生物量多呈下降趋势，干旱胁迫并没有导致幼苗根生物量分配比和根冠比的增加，但根系长、比根长、根表面积和比根面积在干旱胁迫下增加显著。2）不同种源云南松幼苗地径、苗高、生物量及其分配比和根系形态在干旱处理下均存在显著差异，其中地径和苗高分别以西昌和双柏种源最大，各器官生物量和总生物量以双柏、西昌和册亨种源较高，察隅种源各器官和总生物量较低，但该种源具有最大的根生物量分配比和根冠比；会泽种源根长、根表面积、比根长和比根面积均最大。研究发现，在土壤水分限制条件下，云南松幼苗以根系形态变化代替根系生物量增加的策略来适应干旱，各种源云南松幼苗生长对干旱胁迫响应的差异可能是由种源地理气候因子长期影响所形成的不同适应性策略所导致。经平均隶属函数值法初步评价了不同种源云南松幼苗对干旱适应性的强弱，结果显示，西藏察隅、云南会泽和四川西昌种源对土壤干旱的适应性较强，云南双柏、贵州册亨、云南云龙种源居中，而云南新平、永仁和禄丰种源适应性较弱。     

考虑土壤水平衡的灌区水资源优化配置研究

针对内蒙古河套灌区解放闸灌域地下水埋深较浅且矿化度高及黄河水量逐年减少等因素导致的农业用水严重短缺问题,本研究以解放闸灌域玉米为研究对象,耦合Jensen模型与土壤水平衡模型构建灌区尺度灌溉水资源优化配置模型,对不同的地下水埋深及土壤含水量情景下水资源优化配置方案进行研究,并利用Lingo软件编程求解模型。结果表明:当地下水埋深为2.5m时,引黄水量为3.85×10~8 m~3,可以达到5.55×10~8元的净经济效益;而土壤水含量为0.12～0.16时,净经济效益为[5.41,5.67]×108元。优化结果验证了模型在当地可行,并针对河套灌区解放闸灌域的不同土壤含水量与地下水埋深情景分别提供14种配水方案。     

Influence of nitrogen application on dry biomass allocation and translocation in two maize varieties under short pre-anthesis and prolonged bracketing flowering periods of drought

Plants have evolved different mechanisms to survive under stress conditions. This field study was conducted to evaluate the influence of nitrogen (N) application on dry biomass allocation and translocation in two maize varieties under short pre-anthesis and prolonged bracketing flowering period of drought. Two maize varieties, ‘Pioneer 30B80? and ‘Suwan 4452? receiving N at 0 (control), 160 (optimal) and 320 (supra-optimal) kg ha^?1 were subjected to short pre-anthesis and prolonged bracketing flowering periods of drought. Prolonged bracketing flowering period of drought had more suppressive effect on anthesis-silking interval, dry matter allocation and translocation, leaf greenness, contribution of current assimilates to grain (CCAG), kernel number, kernel weight and kernel yield of two maize varieties than a short pre-anthesis drought. Nitrogen application at optimal level was the best for all traits, except CCAG. The maize variety ‘Pioneer 30B80? performed better under both drought types due to more root xylem vessels of large size and more accumulation of dry matter in leaves and roots than the variety ‘Suwan 4452?. Therefore, the variety ‘Pioneer 30B80? may be planted in drought prone environments and may be used in breeding program aimed at developing drought-tolerant cultivars.     

大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机设计与试验

为提高大田施肥精度和水肥利用效率,进一步促进灌溉施肥技术在大田中的应用,设计了大田移动式精量配肥灌溉施肥一体机并进行样机试验。首先,对一体机的移动式行走架、精量配肥装置和首部枢纽装置进行机械设计。其次,基于作物不同生长期所需水肥量,结合实时测定土壤墒情信息,设计3段式全自动灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态计算方法;建立母液浓度动态调控数学模型,针对不同类型颗粒肥溶解时间差异问题,设计一种含Smith预估器的PID切换控制方法快速稳定母液浓度,并通过Simulink对控制方法进行仿真验证;在此基础上,设计并实现一体机的中央控制系统,集成灌溉施肥时间分配模型和母液浓度动态调控方法,实现全自动灌溉施肥功能和母液浓度精准调控;最后,在大田环境中对试制样机开展灌溉施肥试验,测定注肥口电导率(EC)响应曲线并进行分析,结果表明:EC响应曲线呈3段式变化,表明一体机能够按设计的时间分配模型对大田作物进行全自动作业;施肥阶段EC值平稳,误差波动幅度小,过渡时间短、坡度陡、超调量小,表明针对不同类型的颗粒肥,提出的切换控制方法可以快速稳定母液浓度。     

非平衡有向网络上求解分布式经济分配问题的原始-对偶算法

受电力系统经济分配问题的启发,研究了分布式经济分配问题,其主要目标是在m个智能体组成的非平衡有向网络上最小化m个局部凸代价函数之和.网络中的每个智能体都仅仅知道自己私有的局部凸代价函数,并且同时受到耦合线性约束和局部不等式约束的影响.此外,特别关注每个智能体仅允许通过不平衡有向网络与其内部邻居进行交互的情况.为了分布式地解决上述问题,提出一种新的只需要智能体进行本地计算和本地通信的完全分布式原始-对偶次梯度算法.当网络拓扑是强连通的且权重矩阵是行随机时,理论分析证明本文的算法可以渐进收敛到全局优化问题的最优解.最后,给出了电力系统中分布式经济分配问题的数值仿真,验证了所提出算法的有效性和分析过程的正确性.     

不同施肥模式对稻田土壤速效养分含量及水稻产量的影响

为了综合评价中国南方稻田不同施肥模式对土壤速效养分及水稻产量的影响,并找到最佳施肥模式,本试验在浏阳市北盛镇、荷花镇和达浒镇3个不同基础地力水稻田块从2013年起进行田间定位试验,比较不施肥、常规施肥、60%化肥+40%有机肥(秸秆+紫云英)和单纯施用化肥处理的水稻产量和土壤速效养分含量变化。3年定位试验表明:不同施肥模式相比无肥处理均能显著提高水稻生物产量,以60%化肥+40%有机肥处理最为显著,且生物产量表现出逐年递增的趋势。通过提高水稻有效穗数和穗粒数使水稻产量显著高于其他处理,60%化肥+40%有机肥处理相比不施肥、纯化肥、常规施肥处理分别增产38.3%~62.4%、1.7%~9.6%、8.4%~12.0%。土壤中速效养分含量表现出60%化肥+40%有机肥处理显著高于其他处理的规律,且速效养分含量逐年递增,而纯化肥处理速效养分逐年递减。从当季作物产量而言,低肥区应加大化肥在有机无机配施中的比例,但从长远培肥地力方面,应适当加大有机肥在配施中所占比例,对于中高肥区则可逐步增加有机肥施用比例。不施肥会降低土壤肥力,而施肥具有明显培肥地力的效果,60%化肥+40%有机肥的施肥模式培肥地力效果最为显著,有利于增加水稻有效穗数和穗粒数,产量显著高于其他处理。