Energy and resource consumption of land-based Atlantic salmon smolt hatcheries in the Pacific Northwest (USA)

This paper evaluates the resource and energy requirements of six different types of land-based, hatchery production systems located in the U.S. Pacific Northwest: flow-through with a gravity water supply, flow-through with a pumped water supply, flow-through with pure oxygen, partial reuse system, partial reuse with heating, and a reuse system for the production of Atlantic salmon (Salmo salar) smolts. Key parameters used in the evaluation include direct energy, indirect energy, transportation energy, greenhouse gas emissions, and pollutant discharges.Power (electricity and natural gas) and feed energy accounted for the majority of the required energy for all the rearing option evaluated. The sum of the fixed capital and chemicals components accounted for less than 2–12% of the total energy budget for any rearing option. The energy efficiency (energy output/energy input) of the six options ranges from 0.97% for flow-through with pumped supply to 3.49% for the flow-through with gravity supply. The rearing options with the three highest energy efficiencies were flow-through with gravity supply (3.49%), partial reuse (2.75%), and reuse (2.64%).On a kg of smolt produced basis, the six rearing options showed a wide range in performance. The reuse system had the lowest water (2 m³ kg^− 1) and land (0.13 m² kg^− 1) requirements and the third lowest total energy requirement (288 MJ kg^− 1). The partial reuse system had the second lowest total power requirement (276 MJ kg^− 1), a low land requirement (0.21 m² kg^− 1), and moderate water requirements (33 m³ kg^− 1). The partial reuse with temperature control had the second highest total power requirement (657 MJ kg^− 1) and land and water requirements similar to the partial reuse system without temperature control. The flow-through system with pumped water supply had the highest water (289 m³ kg^− 1), land (2.19 m² kg^− 1), and energy requirements (786 MJ kg^− 1) of any of the rearing options. By comparison, the flow-through system with gravity water supply had the lowest energy requirement (218 MJ kg^− 1), a moderate land requirement (0.78 m² kg^− 1), and a high water requirement (214 m³ kg^− 1). The ranking of the six rearing options based capital and operating costs are likely to be quite different from those based on energy, water, and greenhouse gas emissions.     

上海水稻精量机械穴直播技术研究与应用

以上海地区主推水稻品种为材料,在精量机械穴直播条件下,开展了不同类型水稻品种的小区试验和示范,明确了精量机械穴直播水稻的生育特性、抗倒伏性、群体建成和产量表现,并分析了采用水稻精量机械穴直播后土壤的微生物群落结构的变化和水稻生产经济效益。试验示范结果表明,精量机械穴直播水稻生育期明显缩短,单株分蘖力强,群体结构合理,穗粒结构协调,干物质积累多,抗倒能力较强,增产优势明显,节本低耗,生产效率显著提高,是目前极具生产潜力的一种新型高效低耗种植模式,适合上海都市农业发展的需求,也顺应了水稻低碳种植发展趋势,具有广阔的应用前景。     

基于人行为影响的住区建筑多主体集成能耗模型

在城市建筑节能研究中,政府常常依赖城市能源与碳排放模型工具制定并评估节能策略。而当前的城市建筑能耗模型受限于开发技术等因素,尚存在诸多不足,例如,考虑人行为对建筑能耗的影响,建立行为、日常活动及与环境相关的综合能耗模型。关于此类模型合理的数学形式、参数选择的方法以及不同行为的模拟方式等问题还尚待进一步研究。采用多主体（Multi-Agent）建模技术,设计集成建筑能耗模型,以住区中的居民作为模型中活动的主体,模拟使用者行为习惯、活动对建筑能耗的影响;采用ISO 13790标准模拟建筑的供热和降温需求,并在集成环境中设计统一的描述框架,以相对独立的环境模拟、行为模拟模块形式进行交互,实现热环境模拟和基于主体活动的设备能耗模拟的有机结合。研究表明,住区居民的用能行为是影响城市建筑能耗密度变化的重要因素,实现对住区主体行为特征的引导是实现城市建筑节能目标的有效途径。     

不同自燃性煤氧化阶段的表征差异

对3种不同自燃倾向性煤样进行低温氧化实验,利用CO体积分数与煤体温度间变化的计算模型,求解出活化能和煤氧化过程发生转变的特征温度,同时结合热重-差示扫描量热（TG-DSC,theremogravimetric analysis-differential scanning calorimetry）实验结果,分析了不同自燃性煤氧化特性和活化能的低温表征规律。结果表明：1）低温氧化阶段,CO生成量、耗氧量和耗氧速率随着煤自燃倾向性增强而增大;不同煤样在实验过程中出现同样的CO生成量和耗氧速率急剧上升的温度拐点,且煤的自燃性越强,该拐点温度越低,同时CO体积分数的变化具有明显的阶段性。2）不同自燃性煤氧化阶段活化能变化规律存在显著差异,当各煤样的温度到达活性温度时,活化能快速减少,且活化能变化点对应于煤氧化过程发生转变的特征温度点。3）根据煤特征温度和活化能的变化规律,把煤低温氧化进程分为4个阶段,分别为表面氧化、氧化自热、加速氧化和深度氧化。     

甘薯贮藏冷害研究现状

甘薯富含丰富的糖、蛋白质、维生素和多种活性成分,具有很高的营养价值和经济价值,深受人们的喜爱。甘薯贮藏过程中极易发生冷害而腐烂,导致其品质下降,影响贮藏和流通。本文介绍了甘薯在贮藏期间冷害发生的表现、冷害对甘薯生理代谢、糖代谢、能量代谢和酚类代谢的影响以及不同处理(冷锻炼处理、乙烯处理和紫外辐照处理)对甘薯冷害的影响,以期为甘薯贮藏保鲜提供理论依据。     

基于数据融合算法的灌区蒸散发空间降尺度研究

采用Landsat和MODIS数据,通过增强自适应融合算法(Enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM)对蒸散发进行空间降尺度,构建田块尺度蒸散发数据集;利用2015年田间水量平衡方法计算的蒸散发数据对融合结果进行评价。在融合蒸散发基础上,结合解放闸灌域2000—2015年间种植结构信息,提取不同作物各自生育期和非生育期内年际蒸散发量,并分析了大型灌区节水改造以来,作物蒸散发占比的年际变化。研究结果表明:融合蒸散发与水量平衡蒸散发变化过程较吻合,小麦耗水峰值出现在6月中下旬—7月初,玉米和向日葵峰值出现在7月份。在相关性分析中,玉米、小麦和向日葵的决定系数R2分别达到了0.85、0.79和0.82;生育期内玉米(5—10月份)、小麦(4—7月份)和向日葵(6—10月份)的均方根误差均不高于0.70 mm/d;平均绝对误差均不高于0.75 mm/d;相对误差均不高于16%。在农田蒸散发总量验证中,融合蒸散发与水量平衡蒸散发相关性较好,两者决定系数达到了0.64。基于ESTARFM融合算法生成的高分辨率蒸散发(ET)结果可靠,具有较好的融合精度。融合结果与Landsat蒸散发的空间分布和差异性一致,7月23日、8月24日和9月1日相关系数分别达到0.85、0.81和0.77;差值均值分别为0.24 mm、0.19 mm和0.22 mm;标准偏差分别为0.81 mm、0.72 mm和0.61 mm。ESTARFM融合算法在农田蒸散发空间降尺度得到较好的应用,可有效区分不同作物蒸散发之间的差异。不同作物在生育期和非生育期内耗水量差别较大;生育期内套种(4—10月份)耗水量最大,达到637 mm,玉米(5—10月份)和向日葵(6—10月份)次之,分别为598 mm和502 mm,小麦(4—7月份)最低为412 mm;非生育期内,小麦(8—10月份)耗水量最大,年均达到214 mm,玉米(4月份)和向日葵(4—5月份)分别为42 mm和128 mm。不同作物多年平均耗水量(4—10月份)差异较小,其年际耗水总量主要随作物种植面积的变化而变化。     

基于轮缸PV特性的电磁阀线性增压控制

电磁阀线性增压控制精度与电磁阀控制特性和轮缸PV特性有关,影响到制动能量回收系统中液压控制的响应精确性。本文提出了基于轮缸PV特性的电磁阀线性增压控制方法。分析了电磁阀的工作机理,并给出了电磁阀控制精度需求。通过对电磁阀控制机理分析,指出电磁阀线性控制具有一定的线性控制范围,且可通过增加线圈电流实现;通过对轮缸PV特性分析,指出轮缸具有低压非线性区和高压近线性区。试验分析不同电流变化率下的轮缸压力变化率特点,分别得到轮缸低压非线性区和高压近线性区内的线性增压控制算法。运用d SPACE平台搭建硬件在环试验台架,进行了不同增压速率下轮缸实际压力跟随目标压力的试验,结果表明本文提出的线性增压控制算法可以满足电磁阀控制精度需求,丰富了线性增压控制理论。     

面向一年两熟设施葡萄的能耗评估系统研究

一年两熟设施葡萄栽培系统的能耗研究具有很强的典型性和现实意义,但传统的能耗分析具有人工计算繁琐、易出错、工作效率低等缺陷。为了解决以上问题,本研究通过分析一年两熟设施葡萄的生产流程和系统特点,建立了其能源投入产出指标,构建了DEA-BCC模型和Malmquist指数法相结合的能源效率评估模型。模型首先基于投入主导型的DEA-BCC模型测算出一年两熟设施葡萄园的技术效率、纯技术效率和规模效率这3个关键能源效率参数;然后,通过引入Malmquist函数,将生产效率变动分解为技术效率变动指数、技术进步指数和规模效率变动指数,探索能源效率增长的动力,以此对设施葡萄能源效率进行全面评估。最后基于JavaEE平台下的MVC模式的B/S结构,结合Matlab Builder JA功能开发了面向一年两熟设施葡萄的能源消耗评估系统。应用测试表明,系统各功能正常运行,显著提高了能耗研究的计算效率和准确性,为一年两熟栽培模式能耗问题研究提供了可靠的数据处理支撑。     

杂交狼尾草作为能源植物的研究进展

杂交狼尾草(Pennisetum americahum×P.Purpureum)系美洲狼尾草(P.americahum)与象草(P.Purpureum)的种间杂交种,是多年生高大C4草本植物,已作为造纸、饲料原料等被广泛应用,是中国有前景的非粮能源植物之一。笔者以非粮生物质原料生产和生物质转化利用为中心,针对杂交狼尾草的生物学特征、遗传特性与良种选育、产量、品质特征和生物质转化利用、生态适应能力和生态效益、栽培及管理技术等方面的研究进展和存在的问题进行了详细阐述,并展望杂交狼尾草作为能源植物的研发前景。认为虽然杂交狼尾草存在对土壤条件要求高、在北方地区不能越冬等缺点,但较其他能源植物具有显著的产量优势,在条件较好的边际土地和污染农田上具有广阔的利用前景。     

Changes in the relationship between species richness and belowground biomass among grassland types and along environmental gradients in Xinjiang,Northwest China

The association between biodiversity and belowground biomass (BGB) remains a central debate in ecology. In this study, we compared the variations in species richness (SR) and BGB as well as their interaction in the top (0-20 cm), middle (20-50 cm) and deep (50-100 cm) soil depths among 8 grassland types (lowland meadow, temperate desert, temperate desert steppe, temperate steppe desert, temperate steppe, temperate meadow steppe, mountain meadow and alpine steppe) and along environmental gradients (elevation, energy condition (annual mean temperature (AMT) and potential evapotranspiration (PET)), and mean annual precipitation (MAP)) based on a 2011-2013 survey of 379 sites in Xinjiang, Northwest China. The SR and BGB varied among the grassland types. The alpine steppe had a medium level of SR but the highest BGB in the top soil depth, whereas the lowland meadow had the lowest SR but the highest BGB in the middle and deep soil depths. The SR and BGB in the different soil depths were tightly associated with elevation, MAP and energy condition; however, the particular forms of trends in SR and BGB depended on environmental factors and soil depths. The relationship between SR and BGB was unimodal in the top soil depth, but SR was positively related with BGB in the middle soil depth. Although elevation, MAP, energy condition and SR had significant effects on BGB, the variations in BGB in the top soil depth were mostly determined by elevation, and those in the middle and deep soil depths were mainly affected by energy condition. These findings highlight the importance of environmental factors in the regulations of SR and BGB as well as their interaction in the grasslands in Xinjiang.