基于生命周期评价的现代"草-羊-田"农牧循环系统调控

现代循环农业是实现农业绿色发展、推进乡村全面振兴的重要途径。但以农户经验构建而成的传统循环农业系统多缺乏精确的数据支持与参数匹配,使得系统的高效循环运行面临挑战。因此,本研究在数据采集与跟踪调研的基础上,采用生命周期评价对现代"草-羊-田"农牧循环系统进行实证研究,通过特征化、标准化与加权评估分析不同类别潜在环境影响,并计算系统模拟调控前后污染降级所需环境服务能。结果表明,饲料加工与湖羊养殖亚系统所产生的各类潜在环境影响都超过了其类别总影响的85%,远高于粮食种植和有机堆肥亚系统的;人体毒性和水体生态毒性在各亚系统中所产生的环境影响都较大,而陆地生态毒性的均最小。为实现污染降级每年所需空气、水体和土壤的环境服务能分别为7.42×1010、6.03×1016和1.59×1012J;通过耦合参数协调和关键技术优化对系统进行模拟调控,经测算与原系统相比每年所需各项环境服务能分别降低52%、44%和21%。该研究基于生命周期评价形成的适用于现代"草-羊-田"农牧循环系统并指导其整体调控的方法体系,对现代农牧循环系统的可持续发展与复制推广具有指导意义,同时可为其他现代循环农业系统的优化调整提供方法参考。     

不同蔬菜品种生产效益和碳效益评价

实验通过对浏阳市4个农场2种生产模式8种蔬菜3年的经济(生产成本、投入产出比等)和环境(碳排放量、碳足迹)指标值进行分析,结果表明:(1)有机生产模式的投入产出比和碳足迹分别为无公害生产的18.5%和87.4%;(2)肥料和电耗是最主要的碳排放来源,分别占碳排放总量的58.76%和16.67%;(3)碳排放量和碳足迹都与N肥之间成正相关关系,即施用的N肥越多,碳排放量就越多,碳足迹也越大;(4)有机模式下,有机肥用量达到122 352 kg·hm~(-2)时,作物产量最大;而无公害模式下,农用化学品投入20 103元·hm~(-2)时,叶菜产量最大。因此,要保障蔬菜增产丰收,同时尽可能地减少碳排放量,其主要出路在于推广有机模式,增施有机肥,减少无机N肥和其他农用化学品的使用,建立节水灌溉体系以节约用电量。     

典型自然带土壤氮磷化学计量空间分异特征及其驱动因素研究

植物生活型、地形及区域气候特征等对土壤养分的空间分布有着重要的影响。通过对我国典型自然带土壤氮磷化学计量与植物生活型、地形及气候因素间相互关系的研究,探讨了我国土壤氮磷的空间变异与分布特征及其主要控制因素。结果发现,5个自然带的土壤全氮(TN)和氮磷比(N/P)存在显著差异(p0.01);除温带荒漠带较低(0.47 mg g~(-1))外,土壤全磷(TP)均值总体变化不明显(p0.05)。在不同自然带区域内,TN、TP及N/P变化与海拔、温度及降水呈现出显著的线性和非线性二次相关,即表现出线性与单峰模式。暖温带落叶阔叶林带、温带草原带、温带荒漠带森林土壤中TN,以及青藏高原高寒植被带草本土壤中TP、温带荒漠带森林土壤的N/P主要受海拔因素的影响,而温带草原带草本植物的土壤TP则主要受降水的影响。同时,研究还发现,在多要素共同作用时,其影响程度也略有差异,温度和海拔作为控制因素影响亚热带常绿阔叶林带森林和温带草原带草本土壤TN变化,但前者受温度控制更为明显,后者则以海拔为主要驱动因素,而温带荒漠带草本土壤和森林土壤的TN主要受海拔和降水作用的影响,但以降水影响为主;亚热带常绿阔叶林带森林土壤TP,温带草原带、温带荒漠带和青藏高原高寒植被带草本土壤的N/P受植物生活型、地形及气候的共同影响,但程度略有不同,其中TP表现为降水温度海拔,而N/P为温度海拔降水。因此,在自然带和植物生活型的主控背景下,海拔、温度和降水的主控或交互作用直接驱动土壤氮磷及其化学计量特征的空间分异。     

干湿度梯度及植物生活型对土壤氮磷空间特征的影响

通过对我国土壤氮磷含量及化学计量比值的分布特征研究,探讨了湿度梯度与植物生活型对土壤氮磷空间分布的影响。研究结果表明:中国陆地系统自然土壤氮、磷含量及氮磷比分别在0.02~8.78 g/kg,0.05~1.73 g/kg和0.06~9.85范围内变化,地形和气候因素对其空间变异性的影响均较为显著。干湿度梯度分带对土壤氮含量和氮磷比值的影响较磷含量更为明显,氮含量与氮磷比呈现出明显的梯度变化特征,表现出湿润区半湿润区干旱区半干旱区的规律,而磷含量变化不显著。在不同生活型植被土壤中,森林土壤氮磷的变化规律较灌木和草本土壤更为复杂;其植物磷平均含量低于全国平均值,说明森林生态系统植物受磷元素的限制作用与其较低的土壤磷含量供给有关。土壤氮磷含量和氮磷比与年均降水量和年均温度的相关性及逐步回归分析表明,土壤氮磷及其化学计量的变异性主要是受降水的影响。     

煤炭开采对矿区土地利用景观格局变化的影响

为揭示煤炭资源开采对矿区土地利用景观格局变化的影响,以徐州沛北矿区为例,应用GIS、景观生态学和数理统计方法,分析了该区土地利用结构和景观格局变化,并从生命周期的角度探讨了煤炭开采对景观格局演变过程的影响。结果表明:1994—2014年间沛北矿区土地利用结构和景观格局变化显著,耕地、林地和未利用地减少,工矿建设用地和塌陷水体持续增加;景观呈破碎化和均匀化趋势,景观分形特征趋于简单化和规则化。进一步对景观指数突变检验分析可知,耕地最大斑块指数和集聚度指数分别在1999年和2001年出现突变点;塌陷水体的最大斑块指数自1995年起持续上升,而集聚度指数呈显著上升—变化不显著—显著上升的趋势。煤炭持续大规模开采导致地面塌陷、积水,耕地损毁以及快速城镇化是景观格局变化的主要原因,但随着矿区土地复垦,耕地、水体面积增大,景观破碎化程度减小,对塌陷地的治理取得了一定成效。研究结果对矿区土地复垦和受损生态景观修复具有重要的指导作用。     

基于田间实测载荷的拖拉机转向驱动桥壳疲劳寿命分析

针对拖拉机作业过程中承载幅值大、随机非对称的特点,综合考虑应力集中、尺寸效应、表面质量和载荷特性等因素对疲劳寿命的影响,从相对应力梯度、疲劳损伤区域和实测载荷应力比3方面对传统应力场强法进行优化,获取修正S-N曲线,结合拖拉机田间作业的实测载荷数据,分析某88 kW拖拉机转向驱动桥壳的疲劳寿命,并与传统应力场强法的预测结果进行对比。结果表明,相比于传统方法的预测结果(31 860 h),优化后的应力场强法的预测结果(25 467 h)更接近实际工作寿命(24 000 h)。本研究可为农机装备关键零部件的疲劳寿命预测提供分析方法。     

主成分分析法在农村生活饮用水水质评价中的应用

主成分分析法是一种降维的多元统计分析方法,运用主成分分析法对水质进行评价,能够反映水质的综合状况。清原县农村饮用水汛期污染较为严重,针对汛期农村饮用水水质污染特征,选取具有代表性的14个采样点进行监测分析,以《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）为标准,筛选出污染指标,然后采用主成分分析法对其水质（污染指标）进行综合评价。结果显示：清原县农村饮用水水质问题主要是微生物污染;大孤家镇采样点水质最差,其次是土口子,北三家采样点水质最好,评价结果与实际情况相一致;主成分分析法以较少的综合指标反映了实际情况,是一种切实可行的综合评价方法。     

黄花梨果实冷藏适温的研究

黄花梨果实在０℃、４℃、８℃下进行贮藏试验，试验结果表明：低温可以抑制果实的呼吸作用，延缓呼吸高峰的出现，减少果实营养物质的消耗和色素的降解，延缓果实的成熟衰老；黄花梨果实的冷藏适温是４℃，在本试验条件下可贮藏６０ｄ，基本上保持原果的风味、颜色和品质，好果率仍保持１００％，失重率１．５０％；冷藏出库后采取逐渐升温或加抗氧化剂处理，在常温下７ｄ内可有效地延长果实货架寿命，尤以加抗氧化剂处理效果显著；无包装的黄花梨果实随着贮藏温度的升高，贮藏时间的延长，果实的失重率增加；而用聚乙烯薄膜袋包装则能显著地减少水分损失     

球形食品真空冷却过程中参数分析

建立了描述球形食品在真空冷却中传热、传质的数学模型。通过数值求解得到真空压力、产品质量、产品温度(表面温度、中心温度、质量平均温度)随时间的变化曲线。实验装置中高精度的数据采集系统能够在线测定和记录真空室压力、产品质量、产品不同位置的温度随时间的变化。在春收甘蓝的真空冷却实验中，模拟的压力和实测的压力在10000～600 Pa的降压过程中最大相差100 Pa；模拟值和实测值间温度的最大差值小于1℃；真空冷却中，模拟的甘蓝的水分损失率是3.32%，实测的甘蓝水分损失率是2.97%，相差0.35%。研究结果对     

先锋植物沙棘Ⅲ——生活史分析

就沙棘生态习性,应归属r-型生态对策型。沙棘的生活史具两型性(有性和无性繁殖),是对有限资源权衡利用与分配在生命维持-生长-繁殖-扩散上的不均衡结果,是长期自然选择,进化的结果。固氮与克隆生长有利与扩大了r-型生态对策。雌雄异株的进化,避免了近交衰退和提高了沙棘的适合度。沙棘的花序分化受多种同源异型基因调控,而性别决定则受Y性染色体上性基因连锁决定。沙棘繁殖力很高,但衰老较快,是一种生命期(20年左右)较短的灌木。