极端暴雨条件下黄土丘陵沟壑区土壤蓄水能力和入渗规律

黄土高原退耕还林还草工程实施后,下垫面环境条件的变化可能对流域水文过程、水文通量、水量平衡以及生态系统产生十分重要的影响。研究极端暴雨条件下剖面土壤蓄水能力和入渗规律,对于阐明流域产汇流过程和影响机制具有重要的科学价值。采用土壤墒情仪对陕北"7·26"特大暴雨事件下黄土丘陵沟壑区草地剖面土壤水分进行了实时动态监测,分析了极端暴雨条件下剖面土壤水分的动态变化和蓄水过程,利用Horton入渗模型模拟了剖面土壤水分湿润锋的运动过程,揭示了极端暴雨条件下剖面土壤水分的入渗规律。结果表明:(1)极端暴雨条件下,黄土丘陵沟壑区坡面草地不同深度层次土壤水分与降雨过程的响应不同,具有层次性和明显的滞后效应,其中,0～140 cm是影响该地区土壤水文过程的关键层次;(2)土壤水分再分配结束时,湿润锋最深深度达140 cm,土壤蓄水量达225.99 mm,较降雨前95.37 mm增加了1.37倍;(3)极端暴雨过程中湿润锋的运动随时间呈对数递减关系,其稳渗速率随容重增加而减小,呈指数函数递减;(4)极端降雨过程中该地区坡面草地的产流机制仍以超渗产流为主,对于揭示流域的产汇流机制和完善水文预报模型具有重要的科学意义。     

近549年来黄河天然径流量时间变化特征研究

天然径流量是流域气候及下垫面综合作用的结果，同时是流域水资源分配的重要依据。深入探究长时间序列年径流量时间变化特征对流域水资源调控以及水资源可持续利用意义重大。基于黄河1470—2018年长时间序列天然径流量数据，综合采用EMD经验模态分解法、滑动平均法以及距平累积法揭示黄河549年间天然径流量的年际变化与周期变化特征。结果表明，黄河年天然径流量变化过程具有显著的随机特征，随年份不同呈现波动性变化，5%及95%频率的年天然径流量分别为337.0亿m³和681.0亿m³。采用距平累积法可将黄河近549年天然径流序列以1825年为界分为2个时期；黄河年天然径流量以2.8年变化周期最为显著，其次为23.8年、47.3年、5.6年、11.3年周期规律，出现该周期性规律主要是由于太阳黑子活动、厄尔尼诺现象以及地极移动振幅变化因子的影响。     

黄土高原退耕还林工程对生态环境的影响及对策建议

基于西北地区水土流失和生态环境问题日益严重,为了再造一个山川秀美的西北地区,1999年我国实施了浩大的退耕还林工程。文章分析了黄土高原自新石器时代以来气候变迁和农耕文明前后人类活动对生态环境的影响,造成气候和植被带的南移以及农业和畜牧业发展带来的破坏,指出退耕还林工程实施以来对植被恢复、土地资源的合理利用和区域气候改善都起到了显著的成效,但仍存在水资源需求增加,承载力不足、耕地面积减少,短期内粮食产量下降、政策可持续性等问题,提出因地制宜,选择合适树种,利用节水措施以缓解水资源问题,基于生态、经济、社会价值最大化进一步优化土地配置,从工程后续的管理和维护上入手,提供合理的经济补偿,巩固已有的成果等建议,为以后更好推进退耕还林工程实施起到指导作用。     

不同订正方法下CFSR再分析数据在天山西部山区径流模拟中的应用

以天山西部山区喀什河流域为典型研究区,基于1990-2000年的水文气象站点实测资料、2005年喀什河流域遥测降水数据及各时间段对应的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析数据,通过实测站与其最近CFSR站多年月平均降水的比值,CFSR站点处2005年的年降水量与同期遥测年降水量的比值,以及基于实测站点降水数据和各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系3种方法对CFSR降水数据进行订正。借助VIC模型,分析不同订正方法下研究区径流的模拟效果。降水时间序列分析结果表明,CFSR降水数据能够较好地在时间和空间上反应喀什河流域内月降水的变化情况。径流模拟结果表明,(1)CFSR降水数据的不同订正方法对径流结果影响较为明显;(2)基于实测站点降水数据以及各CFSR站点与实测站点最近的CFSR站点的空间关系订正的所有CFSR降水,在径流模拟中表现最好,模型率定期和验证期的模型效率系数均在0.80以上,多年径流相对误差在15.0%以内。该订正方法不仅考虑了降水在时间维度上的变化,还考虑其在地理空间维度的变化,较其它两种方法在径流模拟中具有更好的应用前景。     

水、磷对紫花苜蓿产量及水肥利用效率的影响

【目的】紫花苜蓿作为畜牧业生产中最主要的优质绿色饲料,是发展草食畜牧业的物质基础,同时它也是一种需水需肥较多的作物。如何从技术方面提高单位面积苜蓿产量,实现苜蓿高产栽培是科学研究人员及生产者研究的重点。北京市东南部接壤的蓟县、宝坻及南部接壤的廊坊、武清等地区,是北京市在生态和环境优先发展原则下畜牧养殖业外移的重要承接区域,苜蓿在当地种植缺乏科学指导,年干重产量仅为7500~10000 kg/hm2,盐碱地年产量更低,为4500~6000 kg/hm2。本研究通过苜蓿水肥试验确立紫花苜蓿达到高产的最佳磷肥施用水平和灌水量,为京南地区苜蓿高产及水肥的高效利用提供可借鉴的水肥管理技术。【方法】实验在低磷砂壤土条件下进行,选用紫花苜蓿中苜2号品种,设置全生育期不灌水（W0）、以及返青后及第1、2茬刈割后灌水且每次灌水25 mm （W1）、50 mm （W2）、75 mm （W3）4个灌水处理;每个灌水处理下设置不施磷（F0）、施P2O5 105 kg/hm2（F1）、210 kg/hm2（F2）3个施磷量处理,研究了灌水和施磷对紫花苜蓿产量、水分和磷肥利用效率的影响。【结果】1）灌水对1、2茬苜蓿产量的影响有显著差异,对3、4茬及全年产量的影响无显著差异;施磷肥对第3茬苜蓿产量没有显著影响,但对第1、2、4茬及全年苜蓿产量的影响均存在显著差异。2）灌水和施磷肥对紫花苜蓿的水分和肥料利用效率均有显著影响,随着施磷量的增加,苜蓿的水分利用率逐渐增大,说明施磷可以提高水分利用效率;随着灌水量的增加,苜蓿的磷肥利用效率呈先增加后降低的趋势,说明适当的增加灌水量可以提高苜蓿的磷肥利用效率。【结论】综合考虑紫花苜蓿产量、水分和肥料利用效率等指标,最优试验处理为每次灌水量50 mm,施P2O5 210 kg/hm2,其次为每次灌水量25 mm, 施P2O5 210 kg/hm2。     

稻米外观和碾磨品质QTL定位及其与土壤水分环境互作分析

本文利用旱稻品种IRAT109和水稻品种越富的花培DH群体的116个株系为作图群体，采用混合线性模型QTL定位方法，在水、旱2个土壤水分环境下对粒长(GL)、粒宽(GB)、长宽比(LWR)和垩白率(C)4项外观品质性状和糙米率(BR)、精米率(MR)、整精米率(HR)3项碾磨品质性状进行QTL定位及QTL与环境互作分析。在水、旱2种条件下对DH群体差异显著性分析结果表明，糙米率、精米率和长宽比差异不显著,而整精米率、粒长、粒宽、垩白率差异极显著。外观品质性状在水、旱栽培条件下变化较大，即在旱种环境下稻米粒形变小（粒长、粒宽减小）、变细（长宽比增大）垩白率大幅度下降。碾磨品质性状在双亲间均有差异，其中整精米率差异较大；且在两种土壤水分环境条件下均有变化，即在旱栽条件下两亲本的糙米率和精米率均降低，IRAT109分别减少了5.8%和5.5%，越富分别减少了11.7%和11.5%。共检测到11个加性效应QTL与稻米外观和碾磨品质性状7项指标有关，分别位于第1、3、5、6、7、10、11染色体上，单个QTL对性状的贡献率在3.15～21.42%之间，位于第1、7 染色体上2个控制整精米率的QTL存在显著环境互作，单个QTL与环境互作效应的贡献率分别为9.59%和13.58%。在第1染色体RM295标记附近同时检测到5个QTL，Qgc1a 、Qgc1b 、Qlwr1、QMr1b和QHr1，分别控制粒长、长宽比、精米率和整精米率，且该QTLs簇在2个环境下能稳定地被检测到。同时，还检测到10对上位性QTLs，所有上位性QTL都发生在不同染色体之间，其中，控制整精米率的4对QTL与土壤水分环境显著互作，其环境互作贡献率分别为14.29%、12.28%、10.56%和13.47%。控制粒长、粒宽、长宽比的6个加性QTL（Qgc1a、Qgc1b、Qgc5、Qgw6、Qlwr1、Qlwr10）与环境之间互作较小，在品质育种中可利用分子标记对其进行辅助选择，提高育种效率；而对于基因型×环境互作效应大的整精米率、垩白率应在特定环境(如土壤缺水条件)下进行选择，在特定水分胁迫条件选择目标亲本，并将抗旱基因导入该亲本方可选到品质较优的抗旱品种。     

中药有效成分对小鼠2-细胞胚胎体外发育的作用

如何获得更多具有活力的可操作的桑椹胚、囊胚一直是胚胎体外培养的研究热点。近二十年来,虽经采用改进培养液成分、改善培养条件、建立体细胞与胚胎共培养体系和添加生长因子、细胞因子等手段,胚胎质量有所提高,但体外受精卵的囊胚发育率仍远低于体内受精,与体内受精囊胚相比,体外受精囊胚的细胞总数和内细胞团细胞数量明显减少,胚胎移植妊娠率和产仔率较低,这些问题均严重影响了胚胎工厂化生产和胚胎产业化的发展,以及育种工作的进程。因此,探索开辟胚胎体外培养生长发育的新途径,提高其发育率和移植妊娠率显得尤为必要。目前,国内外有关中草药有效成分对体外胚胎发育作用的研究甚少。本研究以ICR小鼠2-细胞胚胎为试验材料,将中药有效成分黄芩苷(Baicalin,Bai)、川芎嗪(Ligustrazine,Lig)和小檗碱(Berberine,BR)添加于mCZB基础液中,并以添加双抗的mCZB基础液为试验对照组,比较其对胚胎体外发育的影响。结果表明,体外培养120 h的胚胎孵化率,Bai组(80.6%)、Lig组(78.3%)及BR组(75.9%)极显著高于对照组(51.8%)(P<0.01)。孵化胚胎细胞计数,BR组、Lig组和Bai组(分别为87.2±8.6、83.9±7.7和81.9±6.2),与对照组(77.4±5.6)差异极显著(P<0.01)。说明3种中药有效成分均能显著促进小鼠早期胚胎的体外发育及胚胎细胞增殖。为进一步探讨Bai、Lig、BR对胚胎体外培养发育的效果和验证其胚胎质量,将不同组别培养至桑椹、囊胚期的胚胎进行两种程序常规冷冻,解冻后继续培养,观察其冷冻效果,并将各组解冻后发育至囊胚期胚胎移植。结果表明:冷冻解冻桑椹胚体外培养8~14 h囊胚发育率,程序一中Bai组(65.8%)和Lig组(81.1%)分别显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)地高于对照组(48.6%)和BR组(46.7%);程序二中Bai组(80.6%)、Lig组(78.3%)极显著高于对照组(55.2%)和BR组(47.6%)(P<0.01)。冷冻解冻囊胚体外培养6~8 h囊胚发育率,程序一中各组间无显著差异(P>0.05);程序二中,中药有效成分各组间差异不显著(P>0.05),但均显著高于对照组(P<0.05)。两种冷冻程序效果差异不显著(P>0.05)。移植妊娠率和产仔率,Bai组(56.3%,63.3%)、Lig组(52.6%,67.3%)和BR组(55.0%,60.5%)均高于对照组(46.2%,52.8%)。说明3种中药有效成分对于提高小鼠2-细胞胚胎体外发育质量具有一定促进作用,并有利于提高冷冻解冻后移植胚胎的发育潜力。     

苜蓿花叶病毒外壳蛋白基因在白三叶中的表达及转基因植株的抗病性分析

以白三叶(Trifolium repens L.)的两个品种Irrigation和Huia的子叶为转化体，用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导法将外源的苜蓿花叶病毒外壳蛋白基因转入白三叶，经过筛选、分化和再生，得到了具有卡拉霉素抗性的再生植株。对这些植株进行PCR、Southern和Northern分析，结果表明，外源目的基因已经整合到白三叶基因组中并且得到了表达。对Northern分析呈阳性的植株进行了抗病性检测，证明表达苜蓿花叶病毒外壳蛋白基因的植株病症减轻，发病率、病情指数及病毒积累量都明显低于对照，有的甚至不表现症状，达到了免疫的程度。     

腐殖酸对汞的络合稳定特性及其环境学意义

对3种腐殖酸与Hg的络合稳定特性研究结果表明,腐殖酸与Hg的结合存在松结态与紧结态2种形态,其中富里酸主要以松结态为主,灰色胡敏酸与棕色胡敏酸则以紧结态占绝对优势。3种腐殖酸中富里酸对Hg的络合容量最高,但络合强度最低,其络合汞的环境活性将较高;灰色胡敏酸对Hg的络合容量最低,但络合稳定性最高,故所结合Hg的环境活性最弱。但受容量因素制约,灰色胡敏酸对Hg的络合稳定性将因Hg/灰色胡敏酸相对比例的升高而急剧下降。棕色胡敏酸对Hg络合特性介于富里酸与灰色胡敏酸之间。     

电液负载敏感负载口独立多模式切换控制能效研究

针对传统电液控制系统单一工作模式能耗高、效率低等问题,提出了一种负载口独立多模式切换控制系统。该系统基于负载口独立控制,通过改变传统液压回路连接方式,为系统拓展多种节能工作模式并设计了多模式切换控制器。该控制器首先根据负载方向和速度方向,将系统切换至能量最优的工作模式;然后再根据工作模式为执行器进、出口配置最佳阀控策略,而泵控方式采用电液负载敏感方法使系统压力适应负载压力。为验证该系统在出口压力损失和能量再生两方面的节能效果,以传统电液负载敏感系统为对比对象,在小型挖掘机上进行了实验验证,并评估能效。实验结果证明,与传统电液负载敏感系统相比,采用负载口独立多模式切换控制方法在不降低运动跟踪性能的同时,能有效提高系统的能量效率,节能率达21.95%。