水热生物炭燃烧特性与动力学分析

采用热重法对锯末、玉米秸秆水热生物炭燃烧特性及动力学进行了研究,考察了不同升温速率(10、20、40℃/min)对燃烧特性的影响,分析了它们的燃烧特性及动力学参数。结果表明:1)水热炭化前后生物质燃烧质量损失集中在挥发分和固定碳燃烧阶段,升温速率快,着火温度、燃尽温度高,整体向高温区转移,综合燃烧特性指数越大;2)40℃/min时,锯末水热生物炭综合燃烧特性指数远大于玉米秸秆,在其余升温速率下区别不明显;3)以20℃/min相同升温速率时,锯末、玉米秸秆水热生物综合炭燃烧特性相对于未炭化生物质下降27%、13%;4)采用一级反应动力学模型和积分法对水热生物炭燃烧动力学进行了研究,一级反应动力学能很好的描述2种生物炭的燃烧动力学,相关系数(R2)均高于0.9,挥发分阶段活化能大于固定碳阶段的活化能。研究结果可为水热生物炭的燃烧应用能提供理论指导。     

湘江流域岳麓山周边地区地表水体水化学特征及灌溉适宜性

[目的] 对湘江流域岳麓山地区地表水体进行水化学特征分析及灌溉适宜性评价,为该地区的生态环境保护及水资源综合管理的科学决策提供理论支持。[方法] 以岳麓山周边地区为研究区,从2020年12月至2021年11月采集降水、山涧溪水和湘江河水水样,利用Piper图、Gibbs图、端元图等方法,分析各水体水化学特征以及影响因素。[结果] 降水主要阴阳离子为Ca²⁺,K⁺,SO^2-₄和NO^-₃,无明显水化学类型;山涧溪水主要阴阳离子为Ca²⁺和NO^-₃,主要水化学类型为Cl-Ca·Mg型和Cl-Ca型;湘江河水主要阴阳离子为Ca²⁺和HCO^-₃,主要水化学类型为HCO₃-Ca型。山涧溪水主要受大气降水输入和碳酸盐岩风化控制;湘江河水受碳酸盐岩风化作用影响较大。[结论] Na⁺离子含量,SAR和RSC指标以及其绘制USSL图和Wilcox图分析结果较好,山涧溪水和湘江河水适合用于灌,不易引起盐害或碱害。     

类别辅助变量参与下的土壤无偏采样布局优化方法

为了提高采样点在地理空间和辅助变量特征空间中的代表性,该文提出特征空间偏离指数用以测度采样点在特征空间中的无偏性,采用类别型辅助变量参与下的多维特征空间构建方法,融合地理空间和特征空间均匀分布的多目标优化目标函数,并利用空间模拟退火的方法实现采样点布局优化。以北京顺义区农田土壤重金属采样为例,选取土地利用类型、土壤质地和母质为辅助变量进行样点布局优化,并与特征空间均匀和地理空间均匀采样方法比较,结果表明:用于区域变量总体估计时,地理空间均匀采样估计精度最低,在采样尺度大于0.275时以特征空间均匀采样估计精度最好,而在采样尺度小于0.275时,无偏采样能获得更好的估计结果;在特征空间代表性方面,采样尺度较大时特征空间均匀采样样点代表性最好,采样尺度小于0.302时,无偏采样与特征空间均匀采样的代表性基本一致,地理空间采样点的代表性最差;用于空间制图时,无偏采样总体上比其他2种方法具有更好的制图精度。可见,在辅助变量支持的采样优化中,当采样尺度大且样点数较少时,适合采用特征空间均匀方法,且只能用于总体估计;采样尺度较小,样点数多时,适合采用无偏采样方法。该研究为利用辅助变量设计区域采样布局提供参考。     

红壤干旱过程中剖面水分特征与土层干旱指标

农田水分管理以及产量评估都需要对土壤作物受旱状况定量化和指标化。干旱强度和干旱程度结合才能完整地描述土壤作物干旱状况,土壤干旱强度I是土壤剖面失水速率的函数,干旱影响逐渐累积并增强就构成干旱程度D,据此提出了包含I和D二个指数的土层干旱指标表达模式。通过红壤小区种植玉米并在抽穗期开始设置连续干旱12～36 d等6个不同的处理,研究了红壤干旱过程中剖面水分特征和干旱指标。结果表明：供试红壤干旱过程中剖面40 cm以下含水率下降幅度很小,玉米主要利用了0～40 cm土层的水分,监测30～40 cm土层含水率的变化情况可以指示玉米受到干旱胁迫的程度。连续干旱25 d后40 cm以下土层含水率明显降低,玉米产量也显著下降,此时0～60 cm土层和30～40 cm土层的干旱程度D均为0.55,可用此指标作为灌溉的依据。     

灌区灌溉管理质量的综合评价指标研究

提出了用于评价灌区灌溉管理质量的8个指标,应用主成分分析原理建立了灌区灌溉管理质量评价的综合指标-综合主成分,并提出了综合主成分的评价标准,能较全面地反映灌区灌溉管理状况、较好地描述灌区灌溉管理水平,具有实用性和可操作性.     

基于Sentinel-2A的棉花种植面积提取及产量预测

及时、准确预测棉花产量在棉田经营管理、农业决策制定等方面具有重要的价值和意义。为了提高棉花产量预测精度并确定估产的最佳生育时期,该研究利用谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）获取2020年Sentinel-2A的3个时间段影像,采用随机森林（Radom Forest, RF）、支持向量机（Support Vector Machine, SVM）、决策树（Classification and Regression Tree, CART）进行棉花种植区域提取,利用顺序向前选择（Sequential Forward Selection, SFS）和偏最小二乘算法（Partial Least Squares Regression, PLSR）确定棉花产量预测最佳生育时期,最终形成莫索湾垦区棉花产量预测分布图。结果表明,1）RF分类效果最佳,农田与非农田分类总体精度为0.94,Kappa 系数为0.89;棉田与非棉田分类总体精度为0.92,Kappa 系数为0.83。2）红边波段（B6）在3个生育时期中与产量相关性较好,相关系数随着生育时期的递进而增加,分别为0.37、0.47、0.53。3）基于PLSR构建的产量预测模型中,铃期预测效果最佳（决定系数R2=0.62,均方根误差RMSE=625.5 kg/hm2,相对误差RE=8.87%）,优于吐絮期（R2=0.51,RMSE=789.45 kg/hm2,RE=11.06%）和花期（R2=0.48,RMSE=686.4 kg/hm2,RE=9.86%）,铃期为棉花产量预测的最佳生育时期。该研究利用GEE和Sentinel-2A影像数据,为新疆莫索湾垦区棉花种植面积提取及产量预测提供一种新的思路,可为合理水肥配置、精准种植、农作物生长过程监测提供数据支撑。     

高速公路项目水土流失影响指数的应用研究

运用水土流失影响指数(SWII)对106个高速公路水土保持方案进行了定量计算和评价,通过专家咨询法对9个指标的权重进行专家意见调查。运用层次分析法,计算得出每个水土流失影响指标的权重。然后采用SPSS主成分分析法,分析不同侵蚀类型区水土流失的主要影响因子。参照水土流失影响指数计算结果,将高速公路类项目按照影响等级分为三类,即水土流失影响指数大于0.387的属于重度影响类;水土流失影响指数在0.258~0.387之间属于中度影响类;水土流失影响指数小于0.258为轻度影响类。针对高速公路项目水土流失影响程度,主要从水土流失防治标准,水土保持工程等级,水土保持措施配置要求和施工工艺要求等方面提出了相应的技术要求。     

基于遥感信息融合的阜新煤矿排土场地物提取与分类

结合地面测试高光谱数据及卫星遥感数据,对矿区地物信息进行提取,可有助于快速获取矿区地表信息,为矿区废弃地植被恢复提供辅助决策信息支持具有重要意义。该文以阜新市海州矿区排土场为研究对象,对不同波段组合的SPOT-5遥感影像进行了分类方法和分类精度评价研究。结果表明：排土场影像在波段组合与融合之后进行分类,分类精度提高不明显;而通过组合SPOT多光谱影像和植被指数图像,并结合地面测试的高光谱特征曲线建立分类模板,可以有效地提高地物分类精度,总体分类精度为85.48%,Kappa系数为0.8197。分类结果满足对排土场地物调查的实际需要,为建立排土场植被恢复等级提供了数据基础。     

林冠截留降雨研究综述

林冠截留降水是植被对降水到达地面的第一次阻截,也是对降雨的第一次再分配,减少了林地的有效降雨量,是水文循环过程的重要环节。从林冠截留量及影响因素、林冠截留模型和与之相关的林冠覆盖度、叶面积指数的确定方法等方面论述了目前国内外的研究现状,分析当前植被截留研究的发展趋势。     

萘对松前水稻（OryzasativaCV．生理的影响及其残留Matsumae）生长和

以松前水稻为试验材料,研究了5种浓度萘污染土壤对松前水稻生长和生理生化指标的影响,以及植物成熟期时土壤中萘的残留。结果表明：①萘浓度低于20mg·kg^-1时促进幼苗茎径、茎长、株高的生长,高浓度对其生长有显著的抑制作用。②萘胁迫对水稻叶片游离脯氨酸和蛋白质代谢均有一定的影响,且影响程度以苗期最为明显,其次是分蘖期和拔节期;水稻幼苗阶段萘的高浓度组MDA累积量极显著高于对照,水稻幼苗阶段受到膜脂过氧化影响较为显著,分蘖期次之;拔节期水稻开始新生器官,抗性较弱,萘胁迫产生的过氧化作用超过了水稻的承受范围,使SOD活性显著降低。③在试验所设萘浓度范围内,水稻各生长期叶片叶绿素和光合作用速率均呈不同的变化趋势,但是变化幅度均不超过对照的±5％,说明萘胁迫对松前水稻的光合作用没有显著影响,水稻对萘胁迫有一定的耐受性。④经过水稻一个生长周期,萘在种子中的残留量最多,其次是根部,且土壤中萘各浓度组的残留量与对照组均无显著差异;水稻根部和种子中萘的含量均随萘浓度的增加呈先增加后逐渐降低趋势,但各浓度组均高于对照组,20mg·kg^-1时均达到最大值,分别为对照组的0．37倍、4．27倍。