共和盆地东缘不同林龄青杨人工林细根生物量和形态特征

以青海共和盆地东缘5、10、15、20、25年生青杨人工林为研究对象,采用根钻取土芯法收集细根,分析0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm各土层深度细根生物量、生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度的差异。结果表明,20年生青杨人工林以5~7 cm径级（65.63%）、3~4 m高度级（34.38%）乔木占比最大,且均显著高于其他4个林龄的林分;青杨人工林生物量密度主要分布在0~60 cm土层,占细根总量的73.20%~76.92%,其数值随林龄增大呈增大趋势;随着不同林龄的增加,0~60 cm土层根表面积密度和根长密度占总量的80.42%和76.71%,60~80 cm的土层占8.79%和10.27%,80~100 cm的土层占10.78%和13.01%;青杨人工林生物量密度、比根长、比表面积、根表面积密度和根长密度均随林龄的增大而增大;通过RDA分析表明土壤钾离子、土壤含水量和林龄与根长密度、根表面积密度、比表面积呈显著正相关,与土壤pH、硝酸根离子呈负相关。研究认为,青杨人工林根系随林龄的增大逐渐向深层发展,不同林龄青杨人工林细根分布的差异表明群落地下分配模式不同,需要在今后研究中深入探索分配差异的机理;青杨人工林发育20 a后,可进行合理抚育,促进细根发育,最大程度发挥其生态效益。     

饲用甜高粱剪切应力和功耗试验研究

在秸秆往复式切割试验台上,以饲用甜高粱为研究对象,以切割速度、喂入速度、秸秆含水率为试验因素,功率消耗与剪切应力作为性能检测指标,按照中心组合响应曲面设计(Central composite design,CCD)试验方案进行试验。结果表明:喂入速度对切割器试验台工作性能有较大影响;切割速度、秸秆含水率均对切割器试验台工作性能影响显著;切割器试验台工作性能的影响因素主次顺序为喂入速度、切割速度、秸秆含水率,最佳性能参数组合为喂入速度5m/s、切割速度0. 95m/s、秸秆含水率为60%。本研究旨在探索秸秆往复式切割器的工作参数与饲用甜高粱收获条件对切割特性的影响,为饲用甜高粱联合收获打捆的研究提供理论依据。     

基于LSTM神经网络模拟的陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量变化

为分析陇中黄土高原沟壑区不同保护性耕作措施的贮水效果,本研究利用春小麦/豌豆（W/P）、豌豆/春小麦（P/W）轮作的长期定位试验,分别设置传统耕作（T）、免耕（NT）、传统耕作秸秆覆盖（TS）和免耕覆盖（NTS）4种耕作措施,以当地月平均气温、月降水量、月平均辐射量、月平均蒸发量、月作物耗水量为输入因子,以月土壤贮水量为输出,建立基于长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络的土壤贮水量预测模型,并对该模型的有效性进行评估。研究结果表明：1）基于LSTM神经网络建立的土壤贮水量模型对陇中黄土高原沟壑区保护性耕作下土壤贮水量预测具有较好的适用性,模型模拟结果的平均均方根误差为7.76 mm,平均绝对误差为6.95 mm,相对误差控制在-5%~+5%的范围内。2） P/W轮作序列中各处理的土壤贮水量均比W/P轮作序列增加1.09%~1.43%。3）不同轮作序列,NTS处理的贮水效果均优于其他3种耕作措施,在W/P轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加2.89%、1.70%和2.46%;在P/W轮作序列中,NTS处理的年均土壤贮水量比T、NT和TS分别增加3.03%、1.91%和2.57%。4）不同降水年型,NTS处理的土壤贮水量最高,且干旱年效果更加显著,其中丰水年NTS处理的土壤贮水量比T、NT和TS平均增加2.71%、1.48%和2.19%,而干旱年平均增加3.97%、2.54%和3.64%。5）保护性耕作措施的贮水效果随季节发生变化,作物生长前期（3-5月）保护性耕作措施的贮水优势较为明显,进入作物生长旺盛期（5-6月）保护性耕作措施与传统耕作的贮水效果差异不显著,而作物生长后期（7月）保护性耕作措施较传统耕作土壤贮水量明显增加。基于LSTM神经网络模拟环境下免耕覆盖的贮水保墒效果最好,为陇中黄土高原沟壑区最适宜的保护性耕作措施。     

基于整合驱动因素和适宜性评价的乡村聚落重构模式研究

为了破解乡村发展过程中的土地供需矛盾,保护农户合法权益,减少农村居民点整合过程中的争议,推进乡村振兴战略的实施,该研究以陇中黄土丘陵区通渭县四合村为案例区,综合“参与式农村评估(participatory rural appraisal,PRA)+结构方程模型(structural equation modeling, SEM)+适应性评价(suitability evaluation, SE)”方法,剖析农户对乡村聚落的整合意愿及驱动机制,并在适宜性评价的基础上探究乡村聚落重构模式,为陇中黄土丘陵区乡村聚落的空间格局优化与整合提供一种方法与案例研究。结果表明:1)190户受访农户中79.5%的农户不愿意整合,整合意愿受到家庭、居住和社会等因素的综合影响,其中房屋建造时间、交通通达度及家庭非农收入是影响农户整合意愿主要驱动因素;2)四合村域由外向内依次可分为不适宜居住区、较适宜居住区和适宜居住区3级,其中位于适宜居住区的农户共计168户,占四合村农户数量的51.38%,超过半数的农户位于不适宜居住区和较适宜居住区,具有一定程度的整治潜力和较大的乡村聚落居住质量提升空间;3)构建基于整合驱动因素和适宜性评价的乡村聚落重构模式:生态转化模式、异地搬迁模式、旧村整治模式和改造提升模式,并对现有聚落进行空间重构。重构后,四合村宅基地数量将由354个减少至275个,面积由102 105.63 m2减少至79 708.79 m2,节约土地22 396.84 m2。研究结果对于引导宜居乡村建设具有指导意义,亦可为陇中黄土丘陵区乡村聚落重构提供科学依据。     

多元自适应回归样条算法模拟川中丘陵区参考作物蒸散量

参考作物蒸散量(reference crop evapotranspiration, ET_0)是作物精准灌溉管理与农业高效用水的核心参数。为提高川中丘陵区气象资料缺省下的ET_0预报精度,利用不同的气象因子组合,建立15种基于多元自适应回归样条算法(multivariate adaptive regression splines, MARS)的ET_0预报模型。选取11个代表性气象站点1961—2016年逐日气象资料进行分析,将其与其他ET_0预报模型进行对比,并利用可移植性分析评价MARS模型在川中丘陵区的适用性。结果表明:基于温度和风速项输入的MARS_5(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温、2m处风速)、MARS_9(输入最高气温、最低气温、2 m处风速)和MARS_(13)(输入最高气温、2 m处风速)模型,以及仅基于风速项输入的MARS_(15)模型都具有良好的模拟精度;大气顶层辐射和风速是决定机器学习模型地域性适应能力的关键;引入大气顶层辐射后,MARS_6(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温、相对湿度)、MARS_7(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温、日照时长)、MARS_8(输入大气顶层辐射、最高气温、最低气温)模型均优于相同气象因子依赖下的Irmak-Allen、Irmak、Hargreaves-M4模型;通过可移植性分析发现,在训练站点和测试站点的随机交叉组合下,MARS_5模型保持了较高的精度(纳什效率系数和决定系数均大于0.985),且输出较为稳定的模拟结果,均方根误差变化范围为0.121～0.193 mm/d,平均相对误差变化范围为2.7%～4.2%。因此,基于多元自适应回归样条算法的ET_0预报模型可作为川中丘陵区ET_0预报的推荐模型。     

液化乙烷船液罐装载极限的提高方法

为了优化液化乙烷船远洋运输能力,根据液化气船液罐装载极限的基本要求和液化乙烷的货品属性,从提高基准温度下货物的对应密度和充装极限两个方面研究了提高液化乙烷船液罐装载极限的方法。将理论计算与液化乙烷船实际数据相结合,分析了BOG的不同回收利用方式对控制乙烷密度的影响;为了使主罐体充装极限达到99.5%,在液罐顶部设置气室,并将液罐压力释放阀安装于气室顶部;同时,对液位测量、温度测量、再液化设备启动压力设定、应急切断响应周期、液罐尺寸等修正裕量系数开展了研究,得出了在满足约束条件下提高装载极限的方法。结果表明:该方法可使得液化乙烷在基准温度下的对应密度、充装极限分别提高6.67%～8.89%、1.5%,可在其他液化乙烷船储运中推广应用。     

间伐对川中丘陵区人工柏木林下天然更新的影响

以川中丘陵区"带状采伐+补阔"试验基地作为研究对象,调查其林下天然更新情况。结果表明:(1)采伐带、保留带天然更新的幼树幼苗明显高于对照样地(P<0.05)。10m、8 m、6 m、4m采伐带、保留带的天然更新幼树幼苗分别是对照的10.63倍、9.38倍、7.92倍、7.50倍和3.33倍、3.75倍、4.38倍、6.04倍。(2)采伐带、保留带、对照样地内的更新幼树幼苗的树高均显现为左偏单峰结构,且均以树高≤0.1m的幼苗数量最多。不同带宽采伐带和保留带内天然更新的幼树幼苗高度分级占比不尽相同。(3)所有处理下的天然更新的幼树幼苗均呈聚集状分布的状态,且聚集强度较大。(4)除柏木外,天然更新的树种种类多以香樟、香椿、乌桕等喜阳或半喜阳的为主。     

中亚热带区不同秋眠级紫花苜蓿品种生产性能比较

为评价不同秋眠强度紫花苜蓿品种在福建中亚热带生产性能,选择秋眠级数(FD)3、5、7、9.5的紫花苜蓿品种在福建延平、福建建阳进行品种比较试验,测定越夏率、年度产草量、产草量季节动态、营养成分,结果表明:秋眠级数为7的阿瑞博表现最优,越夏率为67%,在延平、建阳年度鲜草产量分别为4 7931kg/hm2、62 505kg/hm2,干草产量分别为12 373.2kg/hm2、13 344.8kg/hm2,初花期粗蛋白含量28.0%。秋眠级数为3的苜蓿王初花期粗蛋白含量最高(33.4%),但越夏率和产草量最低。秋眠级数为9.5的萨兰多在秋季保持较高的产草量,但越夏率和春夏季产草量均低于阿瑞博。选择春季生长迅速,耐旱、耐热的非秋眠品种是中亚热带区紫花苜蓿生产的关键。     

Soil loss tolerance limits for planning of soil conservation measures in Shivalik–Himalayan region of India

Soil loss tolerance limit is defined as the threshold upper limit of soil erosion that can be allowed without degrading long term productivity of specific soils. In India a default soil loss tolerance limit (SLTL) of 11.2 Mg ha^− 1 yr^− 1 is followed for planning soil conservation activities. The objective of this investigation is to provide a methodology to estimate quantitative SLTL for the Shivalik–Himalayan region in India for suggesting suitable soil conservation measures. A quantitative model was used to integrate potential soil indicators such as infiltration rate, bulk density, water stable aggregate, organic carbon and fertility status to assess soil quality governing soil resistibility to erosion. Scaling functions were used to convert soil parameters to unit less 0 to 1 scale. Normalized values of soil parameters were then multiplied by assigned weights based on relative importance and sensitivity analysis of each indicator. Soils were grouped into 1, 2 and 3 depending on overall additive score. A general guideline developed by the USDA-Natural Resource Conservation Service (NRCS) was followed with certain modifications in depth category for estimation of SLTLs. Soil loss tolerance limits varied from 2.5 to 12.5 Mg ha^− 1 yr ^− 1 compared to single value of 11.2 Mg ha^− 1 yr ^− 1 being followed earlier. Consideration of the newly estimated SLTLs would facilitate site specific conservation planning and prioritising areas for watershed management activities in India.     

桤柏混交林林下植被结构及生物量动态

林下植被是森林生态系统的重要组成部分,在森林生态系统的物质循环、生物多样性以及演替、发展等方面具有重要的作用.选取具有代表性的10,15,20,25 a桤(Aluns cremastogyme)柏(Cupressus fu-nebris)混交林和由桤柏混交林演替而来的30 a纯柏林为研究对象,研究了川中丘陵区桤柏混交林的林下植被结构及生物量的动态变化.(1)灌丛和草本的物种丰富度在10～20 a间增加,20～30 a间,灌丛物种丰富度显著降低,草本层无明显变化.(2)灌丛和草本层的高度在10～15 a间显著增加,15～30 a间缓慢降低,灌丛高度具较大的空间异质性.(3)灌丛和草本层的盖度在15 a前后有显著的上升和下降,20～30a间无显著的变化;草本层的盖度高于灌丛,且空间异质性小于灌从.(4)灌丛生物量在15 a前后有显著增加和下降,20～30 a间相对稳定;草本层生物量在10～30 a间呈波动性变化,但总体上呈下降趋势.研究结果表明,在桤柏混交林的生长发育过程中,林下植被的结构和功能呈逐渐退化趋势.