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涝渍胁迫条件下水分生产函数研究

节水灌溉 2024年第8期 68-75,84页

作者：梅海鹏董国强李伟汪智群周超安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院(安徽省水利工程质量检测中心站) 安徽蚌埠233000 水利水资源安徽省重点实验室安徽蚌埠233000 安徽淮河水资源科技有限公司安徽蚌埠233000

为预估涝渍综合胁迫对农业生产的影响,以皖北平原典型作物夏大豆和典型涝渍胁迫过程先涝后渍为研究对象,依据2021年6-10月在五道沟水文水资源实验站作物与水关系试验场开展的夏大豆涝渍胁迫试验,建立了涝渍胁迫程度与作物产量间的关系... 详细信息

为预估涝渍综合胁迫对农业生产的影响,以皖北平原典型作物夏大豆和典型涝渍胁迫过程先涝后渍为研究对象,依据2021年6-10月在五道沟水文水资源实验站作物与水关系试验场开展的夏大豆涝渍胁迫试验,建立了涝渍胁迫程度与作物产量间的关系。通过设置不同的涝渍胁迫形式及程度的试验,分析单涝、单渍的理论减产作用,对涝渍综合胁迫过程中的涝害指标SFW和渍害指标SEW_(30)进行统一,对多个水分生产函数进行改进,并对函数参数进行率定、验证及评价。结果表明:在涝渍胁迫敏感因子识别方面,由改进的Blank模型、Singh模型和Hiler模型得到的作物对涝渍胁迫敏感程度更为可靠。在涝渍胁迫条件下的产量预测方面,以Blank模型对大豆不同生育期受涝渍综合胁迫时产量预测精度最高,综合绝对平均误差(MAE)为0.116,并且纳什系数(NSE)最接近1,模型质量最好,其次为Jensen模型、Hiler模型和Singh模型;Stewart模型质量最差,对涝渍胁迫下大豆产量预测MAE达到0.294,RMSE达到0.323,不适合作为涝渍胁迫下水分生产模型使用。研究内容为扩展涝渍胁迫条件下作物水分生产函数计算方法提供了参考,为涝渍综合胁迫下作物相对产量预测提供了理论依据。

关键词：夏大豆涝渍胁迫水分生产函数先涝后渍

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岩石界面的动态剪切扩散行为

爆炸与冲击 2024年第8期44卷 44-59页

作者：陈美多张祥林袁良柱赵巨岩王鹏飞马昊徐松林中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室安徽合肥230027 北京航天长征飞行器研究所北京100076 试验物理与计算数学国家重点实验室北京100076

动载荷下剪切失稳控制的扩散行为是岩石局部大变形发展和宏观力学性能劣化的诱因。基于广义变分原理建立剪切载荷作用下界面动态失稳的力学模型,得到了关于界面失稳的判别式和扩散方程。基于判别方程得到了剪切力和动力效应对失稳界面... 详细信息

动载荷下剪切失稳控制的扩散行为是岩石局部大变形发展和宏观力学性能劣化的诱因。基于广义变分原理建立剪切载荷作用下界面动态失稳的力学模型,得到了关于界面失稳的判别式和扩散方程。基于判别方程得到了剪切力和动力效应对失稳界面角度的影响,结果表明:随着外部剪切作用力的增大,剪切变形带角度有一定程度的增大;随着局部动力系数的增大,即局部惯性作用力的增大,剪切带角度明显减小。结合本征位移求解扩散方程,初步得到其位移解析表达式,位移随加载时间的增加逐渐增大。为了验证理论模型的可靠性,并进一步研究界面失稳的变形行为和对波传播的影响,建立了数值分析模型。分析结果表明:界面失稳为局部剪切破坏滑移的先导条件;界面厚度和剪切力越大,局部位移越大;界面剪切扩散行为极大降低了透射波的幅值,同时也改变了透射波的频率。研究结果可为岩石局部化变形、岩石动态强度等研究提供理论参考。

关键词：岩石界面有限变形剪切局部化惯性效应动态失稳

基于PCA-RF的抚河下游生态最相关水文指标优选及演变分析

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长江流域资源与环境 2024年第7期33卷 1563-1575页

作者：肖睿黄伟李琴张远发谢亨旺邓海龙贾卓南昌大学工程建设学院江西南昌330031 南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031 江西省科学院能源研究所江西南昌330095 江西省灌溉试验中心站江西南昌330201

水文改变指标(IHA)能够较为全面的描述河流水文情势,但数量众多的指标之间存在一定的信息重叠问题,限制了其在水文与水生态领域的广泛应用。基于抚河下游李家渡水文站1953~2018年逐日径流数据,采用主成分分析法(PCA)初选出生态最相关指... 详细信息

水文改变指标(IHA)能够较为全面的描述河流水文情势,但数量众多的指标之间存在一定的信息重叠问题,限制了其在水文与水生态领域的广泛应用。基于抚河下游李家渡水文站1953~2018年逐日径流数据,采用主成分分析法(PCA)初选出生态最相关指标(ERHIs),结合不同标签下指标的随机森林(RF)重要性评分,进一步优选出最为关键的ERHIs,并对其演变情况及影响因素进行了重点分析。抚河下游水文气象变异点为1962、1984和2002年,据此将研究期划分为基准期和影响期Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ;基于PCA法初选出了8个ERHIs,并利用RF重要性评分对其进一步优选出最小30日平均流量、1月平均流量、4月平均流量3个关键ERHIs;在3个影响期内,抚河下游关键ERHIs的整体水文改变度分别为31%、24%和50%;其中,最小30日平均流量在各影响期均呈现中高度改变,并在影响期Ⅰ和影响期Ⅲ内分别经历两次下降,这可能与流域内水利工程项目的数量和规模不断扩大有关;在80年代洪门水库建设运行后,汛期内的4月平均流量得到有效削减,而枯水期内的1月平均流量则有小幅提升;21世纪后,受气候变化以及城镇化进程影响,抚河下游关键ERHIs呈下降趋势。经过PCA-RF筛选后,抚河下游IHA体系得到了极大地简化,有助于把握其中的关键指标,对流域生态修复及水资源优化配置工作具有重要参考价值和借鉴意义。

关键词：二次优选主成分分析(PCA) 随机森林(RF) 生态最相关水文指标(ERHIs) 抚河下游

基于高强度农田排水的人工快速渗滤系统结构及运行管理优化研究

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灌溉排水学报 2024年第8期43卷 89-97页

作者：刘方平邹玉稿龚来红苏甜江西省灌溉试验中心站南昌330201 东华理工大学南昌330013 江西省赣抚平原水利工程管理局南昌330096

【目的】通过研究不同填料组合人工快速渗滤系统(CRI)对高排水强度、低污染浓度农田排水的净化效果,优选出适宜的填料组合及运行条件,为实际工程提供理论支持。【方法】试验设置5个污染负荷水平(即不同氮磷浓度和泥沙量),3个水力负荷水... 详细信息

【目的】通过研究不同填料组合人工快速渗滤系统(CRI)对高排水强度、低污染浓度农田排水的净化效果,优选出适宜的填料组合及运行条件,为实际工程提供理论支持。【方法】试验设置5个污染负荷水平(即不同氮磷浓度和泥沙量),3个水力负荷水平;在每个污染负荷水平下,通过控制渗滤柱进出水量来控制不同水力负荷;并采用高通量测序分子生物学技术手段,考察系统中微生物群落结构与功能的关系,进而分析系统中不同填料组合下生物脱氮除磷效能与机制。【结果】①不同填料填装高度对各污染物的净化效果总体表现为80 cm>60 cm>40 cm;各填料组合对各污染物净化效果以粗沙、活性炭、黏土陶粒体积比为3∶2∶2、分层填装、填装高度80 cm组合(S3)最好,对总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(AN)、泥沙的净化率分别达到53.26%、82.51%、68.18%和78.43%。②不同污染负荷下,TN净化效果以污染负荷水平2 mg/L(W1)最好,与其他污染负荷水平呈极显著差异,其次为污染负荷水平4 mg/L(W2),净化率分别达56.70%和42.78%;AN、泥沙净化效果均以污染负荷水平W2(AN 4 mg/L、泥沙0.2 g/L)最好,净化率分别达到48.46%和81.61%,但TP净化效果各污染负荷水平间无明显差异。③随着水力负荷增大,渗滤柱对TN、TP、AN和泥沙去除率逐渐下降;在水力负荷28 L/(m^(2)·min)(T1)水平下,渗滤柱对TN、TP、AN、泥沙等各污染物的净化效果均最好,净化率分别达到48.80%、78.51%、54.88%和79.77%。④渗滤柱不同位置菌群物种数下部更多,而菌群多样性上部更高;相似填料组合其微生物群落结构具有较高的相似性;Proteobacteria(变形菌门)丰度最高,其次是Actinobacteria(放线菌门)、Firmicutes(厚壁菌门),对氮的去除起到了关键作用。【结论】人工快速渗滤系统填料填装高度80 cm,分层填装,粗沙、活性炭、黏土陶粒填料比例为3∶2∶2,适用于处理高强度农田排水,表现出较好的净化效果,对污染负荷TN为2 mg/L,AN为4 mg/L,泥沙为0.1~0.3g/L,水力负荷为28 L/(m^(2)·min)净化效果最佳,并可承受较大变幅的TP污染负荷。

关键词：农田排水人工快速渗滤系统填料组合运行管理净化机制

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基于叶绿素荧光遥感的江西省稻田总初级生产力估算及其气象驱动因素研究

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农业机械学报 2024年第8期55卷 391-400页

作者：刘博徐涛徐强强李启龙刘方平侯佳佳崔远来扬州大学水利科学与工程学院扬州225009 扬州大学现代农村水利研究院扬州225009 江西省灌溉试验中心站南昌330201 汉江水利水电(集团)有限公司武汉430048 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

总初级生产力(Gross primary production,GPP)是表征作物在光合作用中吸收大气CO_(2)的指标,也是作物产量形成的重要起点。本研究以江西省稻田为研究对象,基于日光诱导叶绿素荧光(Sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)遥感数据和... 详细信息

总初级生产力(Gross primary production,GPP)是表征作物在光合作用中吸收大气CO_(2)的指标,也是作物产量形成的重要起点。本研究以江西省稻田为研究对象,基于日光诱导叶绿素荧光(Sun-induced chlorophyll fluorescence,SIF)遥感数据和地面通量观测数据,构建了基于SIF的稻田GPP非线性估算模型,进而对江西省2001—2020年稻田GPP进行模拟。结果表明:相较于MOD17 GPP和GOSIF GPP,基于SIF的非线性模型模拟精度更高,可以更好地捕捉水稻季和非水稻季GPP的季节变化,但对早稻-晚稻交替期模拟效果较差。2001—2020年江西省稻田多年平均GPP为(2082.8±143.2)g/(m^(2)·a),空间上呈现北侧低、南侧高的特点,稻田GPP低值主要位于南昌市及其周边,高值位于赣州市和景德镇市。2001—2020年江西省稻田GPP总体呈波动上升趋势,趋势率为24.3 g/(m^(2)·a),上升趋势最大的区域位于江西省南部,上升趋势最小或存在下降趋势的区域主要位于南昌市和九江市,可能与该地区水稻“双改单”现象有关。江西省各市稻田GPP年际变化的主要影响因素为气温,贡献率在28.3%~44.2%之间,太阳辐射对稻田GPP为负贡献,风速在部分区域对稻田GPP为正贡献,降水量和相对湿度对稻田GPP年际变化的影响最弱。研究可为模拟江西省稻田GPP以及评估气候变化背景下稻田固碳能力和产量估算提供理论依据。

关键词：日光诱导叶绿素荧光总初级生产力估算模型稻田时空分布江西省

非充分灌溉条件下水稻根系伤流量变化规律研究

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安徽农业科学 2008年第24期36卷 10389-10390页

作者：俞建河安徽省天长二峰灌溉试验重点站安徽天长239300

[目的]为水稻的非充分灌溉提供了科学依据。[方法]以水稻汕优63号为试材,在5个主要生长期,设正常供水、受旱5 d、受旱10 d、受旱15 d 4个处理,研究了单株植物伤流量的变化情况。[结果]正常供水单株根系伤流量到拔节孕穗后期至抽穗开花... 详细信息

[目的]为水稻的非充分灌溉提供了科学依据。[方法]以水稻汕优63号为试材,在5个主要生长期,设正常供水、受旱5 d、受旱10 d、受旱15 d 4个处理,研究了单株植物伤流量的变化情况。[结果]正常供水单株根系伤流量到拔节孕穗后期至抽穗开花前期达到高峰值,以后逐渐减小。单株根系伤流量与生育进程天数之间的回归方程为:y=-0.001 2x3+0.166 8x2-4.806 3x+43.146(R2=0.972 1)。同一个生育期内胁迫程度越大,根系伤流量就越小,相对含水量低于30%时,根系伤流量几乎为零。抽穗开花期干旱的影响最严重,分蘖前中期的影响最小。[结论]单株水稻根系相对伤流量与相对土壤含水量的回归方程为:y=-0.026 6x2+4.694 3x-116.190 0(R2=0.786 9)。

关键词：水稻非充分灌溉伤流量相对含水量

不同泥沙含量下受淹胁迫对鄱阳湖平原双季稻生长与产量的影响

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农业机械学报 2024年第5期55卷 323-333页

作者：杨士红周望学俞湾青刘方平徐涛苏甜河海大学农业科学与工程学院南京211100 江苏省农业水土资源高效利用与固碳减排工程研究中心南京211100 浙江省水利水电勘测设计院有限责任公司杭州310002 江西省灌溉试验中心站南昌330201

为探究鄱阳湖平原区洪涝时期不同泥沙含量下受淹胁迫对双季稻生长及产量的影响,采用大田试验与室内分析相结合的方法,设置淹2/3株高和全淹2种受淹深度,S1(0 kg/m^(3))、S2(0.5 kg/m^(3))、S3(1.0 kg/m^(3))3种泥沙含量,对淹水后6、9 d... 详细信息

为探究鄱阳湖平原区洪涝时期不同泥沙含量下受淹胁迫对双季稻生长及产量的影响,采用大田试验与室内分析相结合的方法,设置淹2/3株高和全淹2种受淹深度,S1(0 kg/m^(3))、S2(0.5 kg/m^(3))、S3(1.0 kg/m^(3))3种泥沙含量,对淹水后6、9 d早稻和中稻的生长指标和水稻产量进行了观测研究。结果表明:适度受淹刺激水稻伸长,节间不断分化,叶片伸长、增宽。早稻抽穗开花期受淹株高、节间长增加9.35%、12.75%,2/3淹下叶面积增加11.00%。但胁迫过大抑制水稻生长,中稻全淹下株高和分蘖数减小33.49%、29.28%,叶面积减小30.94%,此时中稻难以伸出水面,导致功能叶片附沙严重,泥沙含量增大进一步抑制了水稻生长。受淹导致早稻和中稻穗干物质量平均减小32.35%、58.72%(P<0.05)。结实率和千粒质量减小是早稻抽穗开花期受淹后产量下降的主要原因,此时泥沙含量和淹水时间的影响并不明显。中稻全淹下泥沙导致减产加剧,S2、S3下减产率比S1下显著增加31.63%、52.20%(P<0.05),此时产量下降是穗长、有效穗数、穗粒数、结实率、千粒质量综合作用的结果。研究结果可为鄱阳湖平原区洪涝灾害治理和粮食安全保障提供理论和技术支撑。

关键词：水稻生长指标泥沙含量受淹胁迫鄱阳湖平原

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不同水生植物对养猪废水净化效果研究

安徽农业科学 2024年第3期52卷 61-64页

作者：陈昱时红才硕姜成名万绍媛程婕江西省灌溉试验中心站江西省高效节水与面源污染防治重点实验室江西南昌330201

[目的]筛选适用于养猪废水的人工湿地优势物种。[方法]选取鸢尾、美人蕉、水芹、梭鱼草4种水生植物,通过垂直流人工湿地装置,监测不同水力停留时间对污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度的影响,分析4种... 详细信息

[目的]筛选适用于养猪废水的人工湿地优势物种。[方法]选取鸢尾、美人蕉、水芹、梭鱼草4种水生植物,通过垂直流人工湿地装置,监测不同水力停留时间对污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)和氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度的影响,分析4种水生植物对污水的净化效果。[结果]随着水力停留时间的延迟,人工湿地中废水中COD、TN、TP和NH_(4)^(+)-N的浓度逐渐下降,净化效果越好。当水力停留时间为5 d时,鸢尾对COD和NH_(4)^(+)-N的去除率最高,分别为61.80%和68.35%;梭鱼草对TN和TP的去除率最高,分别为30.92%和81.53%。[结论]人工湿地对养猪废水净化效果以种植鸢尾和梭鱼草较佳。

关键词：人工湿地水生植物养猪废水净化效果

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水稻干旱时空演变规律及其补偿效应研究进展

江苏农业科学 2024年第12期52卷 8-17页

作者：张文龙时红才硕郭巧玲许小华王海媛唐晓晓万绍媛东华理工大学江西南昌330013 江西省灌溉试验中心站江西南昌330201 江西省水利科学院江西南昌330029

受极端天气和全球气候变暖的影响,干旱已经成为影响水稻生产可持续发展的首要非生物胁迫因素之一。干旱灾害受气象、水文、农业种植等综合因素影响,其演变规律相对复杂,目前针对不同干旱影响因子对水稻生长发育和需耗水的影响还主要集... 详细信息

受极端天气和全球气候变暖的影响,干旱已经成为影响水稻生产可持续发展的首要非生物胁迫因素之一。干旱灾害受气象、水文、农业种植等综合因素影响,其演变规律相对复杂,目前针对不同干旱影响因子对水稻生长发育和需耗水的影响还主要集中在单个因子上,尚缺乏水稻干旱灾害发生发展过程以及水稻对干旱传递过程的响应机制研究。鉴于此,本文在综合前人研究的基础上,系统阐述了干旱类型及传播特征、水稻干旱成因及演变过程,归纳干旱胁迫对水稻需耗水规律及水分利用效率的影响,并从水稻生长、生理特性、产量形成等多个方面分析水稻干旱胁迫的生理机制,总结探讨了水稻干旱后复水的补偿效应,并围绕如何有效应对水稻干旱灾害进行展望。未来可从复合干旱事件对水稻的影响、合理利用水稻补偿效应、构建干旱预警体系等方面进行深入研究,进而摸清水稻干旱的时空演变规律,以期为抵御旱灾、保障粮食生产提供关键理论与方法支撑。

关键词：水稻干旱演变过程需耗水规律生理特性补偿效应