青藏高原草地降水利用效率时空动态及对气候变化的响应

本研究利用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟了2000—2013年青藏高原草地净植被生产力(Net Primary Production,NPP),结合实测数据、气象数据和土地覆被数据计算了草地降水利用效率（PUE）,探究其时空分布特征,以及不同草地类型PUE及其对气候变化的响应。结果表明：青藏高原草地PUE在研究年限内呈现波动增加趋势,增加速率为每年0.0035 g·m^-2·mm^-1,14 a的平均值为0.38 g·m^-2·mm^-1。PUE的空间分布具有明显的异质性,呈现东部高、中西部低的基本格局。PUE分布在0.2～0.4 g·m^-2·mm^-1之间的比例最大,占青藏高原总面积的55.63%,呈减少趋势的区域主要分布在青藏高原的北部和西部,以及东部的边界地区,呈增加趋势的地区集中在研究区的中部和南部。研究年限内PUE的变异系数分布在0.07～0.85之间,变化稳定的区域所占面积最大,为总面积的43.43%,主要分布在唐古拉山脉和横断山脉附近。不同草地类型间PUE均值存在差异,具体表现为：草甸（1.06 g·m^-2·mm^-1）>坡面草地（0.80 g·m^-2·mm^-1）>平原草地（0.30 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草甸（0.29 g·m^-2·mm^-1）>荒漠草地（0.23 g·m^-2·mm^-1）>高山与亚高山草地（0.094 g·m^-2·mm^-1）。总体上,青藏高原草地PUE与降水成负相关关系,而与气温呈正相关,PUE的变化对降水响应更加敏感。     

基于光合有效辐射瞬时值估算日均值的方法

光合有效辐射是太阳辐射的一部分,是植被进行光合作用和陆地生态系统碳循环的核心因素,对估算植被生产力具有重要影响。本文基于SURFRAD多年观测数据,建立了一个线性回归模型,由上午、下午瞬时光合有效辐射值估算日均值。该模型模拟效果较好,单个观测站的均方误差低于9 W·m^-2,判定系数不低于0.96,并适用于不同经纬度、气候条件和海拔高度下的区域,总的均方误差为8.863 1 W·m^-2,判定系数R2为0.977,表明该模型和方法有较好的可行性和可靠性。     

基于液压加载的拖拉机PTO测试装置设计与试验

针对当前多数负荷车仅适用于拖拉机牵引试验测试,模拟完整田间作业状态不全面的现状,设计了一种可挂接负荷车的液压加载式拖拉机动力输出轴测试装置,在满足负荷车牵引试验国标要求的基础上可以进行拖拉机PTO测试试验。该装置采用的液压测功机与应用普遍的直流电力测功机经过试验对比,系统响应和稳定速度更快,综合加载性能更好。对该测试设备进行拖拉机PTO田间转矩载荷谱模拟动态加载试验,结果显示：实际加载转矩与转矩载荷谱试验数据相关性良好,拟合优度为0.83。通过数据分析计算实际液压加载系统响应时间约为2.1s,最大超调量为7.52%,均在可控范围内。说明该测试设备可以通过输入转矩载荷谱的形式有效模拟田间作业拖拉机PTO工作状态,为后续拖拉机牵引及转矩全面加载田间模拟试验提供参考。     

改进SSD的灵武长枣图像轻量化目标检测方法

针对加载预训练模型的传统SSD（Single Shot MultiBox Detector）模型不能更改网络结构,设备内存资源有限时便无法使用,该研究提出一种不使用预训练模型也能达到较高检测精度的灵武长枣图像轻量化目标检测方法。首先,建立灵武长枣目标检测数据集。其次,以提出的改进DenseNet网络为主干网络,并将Inception模块替换SSD模型中的前3个额外层,同时结合多级融合结构,得到改进SSD模型。然后,通过对比试验证明改进DenseNet网络和改进SSD模型的有效性。在灵武长枣数据集上的试验结果表明,不加载预训练模型的情况下,改进SSD模型的平均准确率（mAP,mean Average Precision）为96.60%,检测速度为28.05帧/s,参数量为1.99×106,比SSD模型和SSD模型（预训练）的mAP分别高出2.02个百分点和0.05个百分点,网络结构参数量比SSD模型少11.14×106,满足轻量化网络的要求。即使在不加载预训练模型的情况下,改进SSD模型也能够很好地完成灵武长枣图像的目标检测任务,研究结果也可为其他无法加载预训练模型的目标检测任务提供新方法和新思路。     

小麦属Xa 21-类似蛋白激酶基因的克隆及与同源位点序列比较

对小麦属Xa21-类似蛋白激酶基因进行了克隆及与同源序列比较研究.在小麦(Triticum aestivum)高分子量麦谷蛋白基因位点附近有一个编码LRR-类受体蛋白激酶的基因位点(暂标记为TaXa),编码蛋白与水稻(O ryza sativa)抗病蛋白Xa 21类似.通过反转录PCR途径,从普通小麦和二粒小麦(Triticum turgidum)的TaXa同源位点分离了3个cDNA克隆,ZS 860(GenBank查询号:EF 394367),ZS 2000(GenBank查询号:EF 394368)和ZS 2001(GenBank查询号:EF 394369).TaXa位点的祖先基因可能编码1 028个氨基酸组成的多肽.一个完整的TaXa蛋白包括N-端保守区、LRR结构域、一个跨膜区和位于C—端的丝氨酸—苏氨酸蛋白激酶功能域.在基因进化过程中,由于碱基代换、缺失和插入导致了开放读码框的改变,使该位点基因的编码多肽缩短.本研究对小麦属TaXa同源位点编码氨基酸序列和1个大麦(Hordeum vulgare)中的同源蛋白进行了详细比较.     

信息熵综合评价方法在小麦品种区域试验中的应用

运用信息熵原理,建立了作物品种综合评价模型,提出了品种多目标综合评价方法,结合小麦品种区域试验,具体介绍了这种方法的应用.研究表明,信息熵综合评价方法对于客观综合评价品种,具有重要的参考价值.     

利用OWA和电路模型优化黄河流域甘肃段生态安全格局

从生态系统服务视角出发优化生态安全格局,对于维护区域生态安全格局,确保经济社会稳定发展意义重大,但现有研究缺乏对多种生态系统服务之间权衡情景下生态系统状况的认知。该研究以黄河流域甘肃段为研究单元,在测度2019年食物供给、碳固定、产水量、土壤保持及生境质量5种典型生态系统服务的基础上,利用有序加权平均(Ordered Weighted Averaging,OWA)模型识别出生态系统服务权衡度最高的优先保护区作为生态源地,利用最小累积阻力模型和电路模型识别生态廊道和战略点区域,进行生态安全格局构建与优化。结果表明:黄河流域甘肃段生态源地斑块共计169个,总面积27 460.56 km2,约占研究区总面积的19.2%。5种生态系统服务之间在全流域尺度下呈现出协同关系,甘南高原、陇中、陇东黄土高原由于受地形气候和植被覆盖以及人类活动的影响,生态系统服务差异显著。利用电路模型提取得到441条生态廊道,总体呈网状分布,贯穿东西,识别出生态节点49个。提出构建"四轴、六区、多中心"的黄河流域甘肃段生态安全空间布局优化体系,形成功能化、网络化的区域生态空间优化结构。     

沿黄荒漠绿洲区生态廊道与生态节点识别及景观格局优化——以磴口县为例

沿黄荒漠绿洲区景观格局构建及优化对防治土地荒漠化、促进生态可持续发展具有重要意义。以磴口为研究区,分析2005—2020年磴口景观类型时空演变特征,结合最小累积阻力（MCR）模型、电路理论和水文分析法综合识别生态廊道和生态节点,利用重力模型和景观连接度指数判断生态廊道和生态节点重要性,构建磴口荒漠绿洲区景观格局并提出优化建议。结果表明：1）2005—2020年磴口主要植被景观中,耕地规模最大且持续扩张,草地呈先增加后减少趋势,林地则持续缩减;2）识别出重要草地生态源地8块,重要生态廊道99条和重要生态节点345个。以耕地和草地类型为主,均位于研究区中部和东南部;3）提取出需重点优化生态障碍点面积159.83 km²,需重点优化生态夹点面积81.18 km²,分别位于研究区西北部和中部区域;4）最后,从维持南部并扩大西北部生态源地规模、打通并优化重要林草生态廊道和生态节点、生态障碍点和生态夹点等多方面提出荒漠绿洲区景观格局优化建议。本研究可为荒漠绿洲区生态环境规划提供重要科学依据。     

基于地表水目标水质的畜禽粪便水环境承载力估算

针对南方水网地区畜禽养殖业发展受限问题,以浙江省江山港流域为研究对象,实地调研核定流域水污染物来源途径与入河污染负荷量;基于QUAL2K模型,建立地表水水质响应模型,评估江山港流域在达到目标水质时的畜禽粪便水环境承载力;运用情景分析法探究畜禽养殖与地表水水质响应关系。结果表明：1)2020年江山港流域入河负荷量为190.564 t（以氨氮计）,土壤流失、污水处理厂、化肥施用、有机肥施用和水产养殖分别占总负荷的70.0%、14.8%、11.0%、2.8%和1.4%。2）当水质目标设定为达到Ⅰ类和优于Ⅱ类时,江山港流域能承载畜禽最大养殖量分别为133.5万和1 622.1万头猪当量,当前养殖规模未超载。3）江山港流域地表水水质对畜禽养殖量的响应关系弱,畜禽养殖不是流域水环境保护的制约因素。建议江山港流域加强生态沟渠的建设与管理,协同实现畜禽养殖业发展与水环境保护。