基于SWAT模型的清水河流域年径流侵蚀功率空间分布

为了从能量学的角度解释流域水力侵蚀的空间分布情况,选取可以更好表示流域下垫面条件、降雨及其产生的径流对水力侵蚀综合作用的径流侵蚀功率,以宁夏回族自治区水土流失严重的清水河流域为研究对象,基于SWAT模型模拟研究了清水河流域年径流侵蚀功率的空间分布特征及其空间尺度效应。结果表明:(1)清水河流域多年平均径流侵蚀功率在流域内呈现“支流大,干流小; 东部大,西部小”的空间分布规律;(2)当子流域出口断面控制面积小于4 000 km²时,子流域多年平均径流侵蚀功率与子流域出口断面集水面积间呈显著的幂函数关系; 当子流域出口断面集水面积大于4 000 km²时,子流域多年平均径流侵蚀功率稳定在1.56×10^-5 m⁴/(s·km²)左右;(3)优先选择处于清水河上中游区域且出口断面集水面积小于84.85 km²的小流域进行生态治理,可取得良好的水土流失治理效果。因此径流侵蚀功率具有一定空间分布规律且与流域集水面积间具有显著相关关系,掌握这一规律和相关关系可为流域生态治理提供理论支持。     

基于SWAT模型的南渡江流域土地利用/覆被变化的径流响应

为了探究热带岛屿性流域土地利用/覆被变化(Land Use/Cover Change,LUCC)的水文效应,以海南岛典型热带岛屿性流域南渡江流域为研究区,构建本地化SWAT模型,模拟流域水文过程及其对LUCC的响应,揭示流域径流的变化规律,对比不同土地利用类型的水文过程及调蓄能力,探讨了典型热带岛屿性流域LUCC的径流效应。结果表明:SWAT模型在南渡江流域的适用性良好,径流模拟对植被蒸散发、产生径流的坡面状况、土壤状况和地下水过程较敏感。不同土地利用类型对流域的产流贡献顺序为耕地>其他林地>橡胶林地; 耕地产流能力最强,其他林地和橡胶林地具有一定的截流蓄水作用。综上所述,与1990年相比,2015年南渡江流域河流径流量减少,流域LUCC导致的地表径流减少是河流径流量减少的直接原因,而蒸散发加剧是地表径流减少的主要原因。     

黄土丘陵沟壑区刺槐混交林生态化学计量特征与碳储量

为了探讨混交林与纯林养分状况和固碳能力的差异,以黄土丘陵沟壑区刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林、油松(Pinus tabuliformis)纯林以及刺槐+油松(Robinia pseudoacacia+Pinus tabuliformis)混交林、刺槐+山杨(Robinia pseudoacacia+Populus davidiana)混交林为对象,通过野外调查和室内分析相结合的方式,研究混交林与纯林生态系统的生态化学计量特征与碳储量。结果表明:(1)刺槐+油松混交林显著增加刺槐枝和根的C含量和叶、干的P含量及枝的C:P与N:P,并显著增加油松叶、枝和根的N含量和枝、干、根的N:P,但显著降低油松各器官的C:N,而刺槐+山杨混交林仅显著增加刺槐枝的P含量。(2)刺槐+油松混交林的土壤C含量显著高于刺槐纯林,土壤P含量显著低于油松纯林;刺槐+山杨混交林与刺槐纯林土壤P含量差异不显著。(3)总体纯林中乔木叶片与凋落物的C含量显著相关,C:N、C:P在乔叶-凋落物-土壤中均显著相关;但在总体混交林中仅有凋落物与土壤中的P含量与C:P显著相关。(4)刺槐+山杨混交林乔木层碳储量显著高于刺槐纯林,刺槐+油松混交林林下植被层与土壤层碳储量显著高于刺槐纯林。研究结果为深入了解黄土高原养分循环机制奠定基础,同时也为黄土高原人工林的经营管理提供理论依据。     

风沙土不同用量有机酸土壤调理剂应用效果综合评价

针对西北风沙土保水保肥能力差的问题,通过盆栽试验研究4个不同的有机酸土壤调理剂用量(0、20、40、60 g/kg)对西北障碍性土壤风沙土的水肥状况以及种植箭筈豌豆和玉米出苗率的影响,应用方差分析和主成分分析进行综合评价,为合理利用有机酸土壤调理剂改良风沙土理化性状提供理论基础。结果表明:施用有机酸土壤调理剂可以显著提高风沙土中有效态及全量氮、磷、钾养分含量以及有效养分占比。60 g/kg有机酸调理剂用量下种植箭筈豌豆和玉米,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量较未施用处理分别提高167.01%、300.25%、74.32%和70.00%、212.84%、108.28%。作物生长期内水分蒸发散失量随着土壤调理剂用量的提升不断降低。调理剂用量60 g/kg时,种植箭筈豌豆和玉米的水分蒸发散失量较未施用调理剂处理分别显著下降22.43%和32.42%。但两种作物出苗率均随调理剂用量的提高呈现先升高后降低的趋势,且在调理剂用量为20 g/kg时达到峰值。土壤盐分测定结果也显示除钾、钙、镁离子等有益元素外,钠离子和氯离子也随着调理剂用量的提升显著提高,但全盐含量差异不显著。利用主成分分析对15个指标进行综合分析,结果表明随着有机酸土壤调理剂用量的提升,综合评分不断提高。因此,风沙土上调理剂的最佳用量为60 g/kg。     

柠条堆肥结合翻耕对设施黄瓜产量和土壤质量的协同影响

研究柠条堆肥结合不同翻耕深度对土壤质量和产量的影响,为西北地区农业废弃资源利用及设施农田稳定健康发展提供理论依据。本研究以设施主栽黄瓜为研究对象,利用连续3茬的田间定位试验,设计传统鸡粪和柠条堆肥两个底肥处理,在此基础上进行不同耕作处理,分别为免耕、翻耕15 cm、翻耕35 cm、翻耕45 cm,共8个处理。分析底肥和翻耕对黄瓜连作土壤养分、酶活性、黄瓜生物量和产量的协同影响作用。结果表明:(1)与传统鸡粪相比,柠条堆肥施用下pH和土壤肥力指数分别显著提升了1.42%和1.84%,土壤EC值、有机质含量、有效磷含量、脲酶活性和磷酸酶活性分别降低了2.61%、5.36%、27.84%、3.51%和3.44%,连续种植后这种差异逐渐减弱,两种肥料处理对黄瓜产量无显著影响。(2)土壤EC值、全氮含量、全磷含量、有效磷含量、脲酶活性均随翻耕深度增加而降低,且免耕和翻耕15 cm处理间的氮素和磷素含量无显著差异,并显著高于其他翻耕处理,而不同耕作处理间黄瓜产量无显著差异。土壤肥力指数随翻耕深度的增加呈先增加后降低的趋势,翻耕15 cm处理土壤肥力指数最高,较其他处理分别显著提高1.20%、5.35%和9.92%。(3)连续种植后土壤有机质和磷素得到累积,且黄瓜产量受栽培季节的影响,秋冬茬黄瓜产量低于早春茬,但土壤肥力变化趋势与之相反。因此,柠条堆肥的连续施用促进了设施黄瓜的增产和土壤肥力的提升,同时结合深翻改善了土壤养分的表层累积,有效缓解了土壤酸化和盐渍化,栽培季节显著影响土壤肥力和黄瓜产量。     

2种受阻酚类防老剂对天然橡胶热氧老化防护效果多尺度分子模拟及实验研究

引入多尺度分子模拟技术对比研究了2种受阻酚类防老剂2,2°-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)（防老剂2246）与防老剂2,2°-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)（防老剂425）对天然橡胶（natural rubber, NR）的热氧老化防护效果。量子力学模拟（QM）结果表明,2种防老剂的O-H键解离反应自由能（ΔG）均低于NR的C-H键ΔG,且防老剂425在其解离位置h处的O-H键ΔG最低,为250.08 kcal/mol,搜索2种防老剂或NR与过氧自由基CH₃OO·的反应过渡态,发现防老剂425的过渡态能垒（E_barrier）最低,为5.31 kcal/mol,证明其能更快速地捕获过氧自由基,有效延缓NR分子链的氧化反应,表明了其防老剂化学反应防护机制。分子动力学（MD）模拟结果表明,防老剂425与NR之间的溶解度参数（δ）更接近,扩散系数（D）更低,即防老剂425与NR分子链更易相容,迁移性更低。蒙特卡洛（MC）模拟结果表明,氧气在3种体系中的渗透系数（P）大小顺序为P_NR>P_NR/2246>P_NR/425,即防老剂425更容易阻隔氧气渗透,表明了其防老剂物理防护机制。为验证分子模拟结论的准确性,对不同NR复合体系进行0~7 d的热氧老化实验,采用拉力试验机、邵尔A硬度计、傅里叶红外变换光谱仪研究2种防老剂对NR的热氧老化防护效果,发现NR/425体系的力学性能保持率最好,红外图谱结果显示,防老剂425/NR复合体系的氧碳摩尔比增长率最低,表明防老剂425对NR的防护效果更好,与分子模拟结论一致,证明多尺度分子模拟有助于防老剂的选取。     

基于植被指数时序动态的冬小麦氮素营养诊断方法

为构建冬小麦冠层临界植被指数时序模型,探究实时、无损诊断冬小麦全生育期氮素营养状况的可能性,基于冬小麦不同生育时期氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)与相对产量的关系确定NNI临界值,并利用归一化红边植被指数(normalized difference red edge,NDRE)与NNI的定量关系确定临界NDRE值,进而以累积生长度日为时间驱动因子,利用双Logistic函数构建临界NDRE时序模型并用于诊断,且对诊断结果进行了验证。结果表明,NNI与冬小麦相对产量在不同生育时期均呈现明显的线性加平台关系(R²在0.76以上),在开花—灌浆期表现最好;NNI与NDRE呈显著的幂函数关系(R2在0.76以上),在孕穗—开花期表现最好;临界NDRE时序诊断模型在拔节后期、孕穗期、开花期的诊断精度较高;适期播种时冬小麦在180 kg·hm^-2施氮水平下整个生育期均处于轻微氮亏缺或氮适宜状态,为较优施氮量。适期播种时冬小麦氮素营养状况主要受施氮水平的制约;过晚播时受播期的影响,不同施氮水平下冬小麦全生育期均处于氮亏缺状态。综上,依据氮营养指数与相对产量所构建的临界NDRE时序模型能够较准确地实时诊断冬小麦不同生育时期的氮素营养状况,并为作物氮肥精确管理提供技术方法。     

Effects of Powdery Mildew on 1000-Kernel Weight,Crude Protein Content and Yield of Winter Wheat in Three Consecutive Growing Seasons

In order to clarify the impact posed by wheat powdery mildew （Blumeria graminis f. sp. tritici） on the yield and yield components in different epidemic seasons, field trials were conducted in three growing seasons, 2009-2010, 2010-2011 and 2011-2012, in Langfang City, Hebei Province, China. The relationships between 1000-kernel weight, crude protein content of grain and yield and disease index （DI）, as well as area under disease progress curve （AUDPC） were studied. The models of the percentage of loss of 1000-kernel weight, crude protein content and yield were constructed using DI at critical point （CP） of growth stages （GS） and AUDPC in the three growing seasons, respectively. The CPs for estimating 1 000-kernel weight, crude protein content of grain and yield of wheat caused by powdery mildew were GS 11.1, GS 10.5.3 and GS l 0.5.3, respectively. Models based on DI at CP to estimate the percentage of loss of 1000-kernel weight, crude protein content of grain and yield were better than models based on AUDPC. And models of the percentage of loss of 1000-kernel weight, crude protein content and yield for 2011-2012 season were significant different from these for 2009-2010 and 2010-2011 seasons. These results indicated that besides powdery mildew, weather conditions also had influence on 1 000-kernel weight, crude protein content of grain and yield loss of wheat when powdery mildew occurred.     

宁夏枸杞甜菜碱乙醛脱氢酶（LbBADH2）的克隆与序列分析

以宁夏枸杞为试验材料,利用同源克隆技术,设计简并引物,克隆得到一个新的甜菜碱醛脱氢酶基因.该基因全长cDNA为1 527个碱基,编码508个氨基酸,编码区两侧翼分别具有5＇UTR （47 bp）和3＇UTR（129 bp）.在推导的氨基酸序列中,含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽（VrlElGGKSP）以及与酶功能有关的半胱氨酸残基（C）.进化分析表明,它与番茄甜菜碱醛脱氢酶亲缘关系最近,与其他藜科植物亲缘关系较远.该基因的获得有助于理解枸杞这一盐生植物耐盐机理,为培育新的耐盐枸杞奠定理论基础.     

特殊园林道路平曲线施工放线新方法

园林道路平曲线的施工放线是一项比较繁难的工作.当园林绿地中的园路紧靠建筑物、水体等特殊环境,园路平曲线的交点和圆心都被遮挡或无法定位时,常规的园路平曲线放线方法有的不适用,有的则太复杂.针对这种特殊园路平曲线的放线工作情况,根据在工作中的探索,介绍了一种新颖的、简便的园路平曲线施工放线方法,并对此方法的操作步骤和适用范围及注意事项进行了详细的说明,旨在利用简单的工具准确高效地完成施工放线工作.