涝渍胁迫对冬小麦拔节期碳通量的影响

为探究涝渍胁迫下农田生态系统碳平衡关系,在五道沟实验站设立典型试验区,以冬小麦拔节期为研究时段开展控制试验,设置涝、渍试验组和正常试验组,测量不同情景下冬小麦碳通量,并分析其变化趋势。研究结果表明:在正常情景下,拔节期冬小麦碳通量表现为碳汇,13时碳通量最低,晴天碳通量低于阴雨天,连续阴雨天后的初晴日碳通量大幅降低;涝渍情景可以降低拔节期冬小麦的碳通量,其中涝水情景的影响更为明显,第3d后涝渍情景对冬小麦碳通量影响明显减弱。碳通量随温度呈三次曲线变化,在正常和渍水情景下冬小麦碳通量在7℃左右达到最高点;在涝水情景下5℃左右达到最高点。拔节期碳的累积主要用于植株茎部生长,渍水3d为降低碳通量且不影响植株生长的最佳时点。研究成果可为维持农田生态系统碳平衡和建设生态灌区提供科学依据。     

不同淹水处理对寒地水稻生长规律及产量影响的研究

为明确不同淹水处理对寒地水稻生长规律及产量的影响,通过水稻淹水试验模拟洪涝胁迫状态,分析不同淹水深度和淹水历时条件下拔节孕穗期水稻的分蘖、株高及产量的变化规律。结果表明:当淹水深度为1/3 h时,茎蘖消亡幅度小于对照处理,淹水历时7 d比淹水历时3 d的茎蘖消亡幅度小。淹水深度为2/3 h和3/3 h时,随着淹水历时的延长,茎蘖消亡幅度逐渐增大。淹水深度逐渐增加,水稻株高增长幅度越大,淹水历时越长,水稻株高增幅越明显,株高最大增加15.4 cm,比对照处理增高5.8 cm。长时间没顶淹涝(3/3 h~7 d处理)对水稻产量危害最大,产量降低46.63%。研究结果可为建立寒地水稻洪涝致灾的阈值指标和洪涝灾害影响评估提供数据支撑。     

淹涝胁迫对拔节期水稻生长影响的研究

为明确淹涝胁迫对拔节期水稻生长影响,通过水稻淹水试验模拟洪涝胁迫状态,以淹水深度和淹水历时设计不同胁迫程度,分析拔节期不同淹涝胁迫强度下排水后第1、第3和第7 d以及水稻全生育期的叶面积、净光合速率和干物质变化规律。结果表明:水稻植株淹水处理随着排水后时间的延续,水稻LAI逐渐降低,Pn先升高然后逐渐降低,而干物质累积量呈现先减小后增大的趋势。各淹水处理的水稻LAI和Pn均低于CK处理,且水稻LAI呈现3/3 h 2/3 h 1/3 h处理,没顶淹没(3/3 h)水稻LAI仅为CK处理的69. 53%~70. 29%,全淹没处理(3/3 h-3 d和3/3 h-7 d)在生育末期出现Pn大于1/3 h和2/3 h处理、干物质量基本不变的现象。研究结果可为水稻安全生产提供基础依据。     

基于HadCM3模式的气候变化下北京地区冬小麦耗水研究

气候变化在影响作物生长及农业生产的同时,也对作物耗水过程发生影响,进而影响能量平衡与水分循环、影响作物耗水及灌溉需水量。本文采用IPCC第四次报告中给出的未来气候变化情景中的COMMIT、SRA1B、SRA2和SRB1,选用大气环流模式HadCM3,利用作物模型CERES,模拟不同的灌溉处理下、不同的预测期内北京地区冬小麦的生长和耗水过程,分析气候变化对冬小麦耗水的影响。结果表明,对于未来气候变化情景下的北京地区冬小麦,生长期内的日平均气温明显升高,辐射下降;生长期缩短,生长期长度与气温存在良好的负相关关系;充分灌溉下产量与腾发量均有不同程度的下降;设定灌溉下产量与腾发量规律不明显;无灌溉下产量与腾发量以下降为主;灌溉需水量有所减少,平均降幅8.4%;产量与耗水量大体上呈正相关关系。     

变化环境下流域水-碳平衡演化研究综述

流域水量平衡与碳平衡通过植物光合作用与蒸散发过程紧密相联。在全球环境变化的背景下,研究流域水-碳平衡的耦合关系与对变化环境的响应规律对于发展生态水文科学具有重要科学意义,也可为区域水安全保障、生态系统服务功能评价、气候变化适应性对策制定等提供科学支撑。本文从水循环与碳循环要素的监测、水-碳耦合关系的量化和模拟、变化环境对水-碳平衡的干扰、流域尺度上水-碳平衡演化规律识别与归因等方面对相关研究进展进行综述,探讨当前的研究热点、面临的问题与挑战、以及未来的发展趋势。     

考虑淹水胁迫条件下的汉口江滩芦苇生长动态模拟

为研究汉口江滩芦苇生长过程与淹没水深和淹没历时的关系，考虑淹没水深和淹没历时对芦苇生长带来的胁迫作用，对现有芦苇生长动态物候模型进行改进，并利用改进后的模型模拟了汉口江滩芦苇在不同淹水胁迫条件下的生长过程。结果表明：汛期汉口江滩芦苇地上生物量因淹水胁迫而急剧减小，淹水胁迫效应不可忽视，且汛期水量越大、持续淹没时间越长，淹水胁迫导致的芦苇地上生物量减小速度越快；淹水胁迫导致汉口江滩芦苇地上生物量的减少值与淹没历时和水深大于2 m的淹没历时之间存在较好的幂函数关系，且水深超过芦苇适宜淹没阈值带来的淹水胁迫作用占主导地位。     

灌浆期小麦排水指标的试验研究

采用测坑原位受淹试验的方法研究了灌浆期小麦在涝渍胁迫下产量要素的响应。试验表明小 麦相对产量与涝渍综合水深具有良好的线性关系,小麦产量随着淹水历时的增加而降低。此外,淹水 还直接导致小麦千粒重降低、穗粒数减少、植株易倒伏等变化,而淹水对小麦有效穗数和株高影响不 大。最后,提出了排水控制指标与小麦减产率的关系形式。     

不同水氮条件下冬小麦高光谱特征差异性分析

在2010—2011年冬小麦生长季,通过大田小区试验,利用ASD便携式野外光谱仪实测了不同水氮条件下冬小麦冠层高光谱反射率,并对不同叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD值可以表征叶绿素含量)及不同水氮胁迫下光谱特征进行了分析。结果表明:随着LAI和SPAD值的增大,“绿峰”与“红谷”特征愈加明显;不同水氮胁迫使冬小麦高光谱特征产生差异,在不同灌溉条件下,冬小麦在可见光波段的反射率随氮素含量的减小而升高;而在近红外波段,规律则正好相反。成果可为遥感准确检测冬小麦生长状况与节水灌溉提供科学依据。     

分蘖期淹水胁迫对水稻生长发育及产量的影响

为研究分蘖期淹水深度和淹水历时对水稻生长发育和产量的影响，以扬粳１１３为材料设计了盆栽试验。结果表明:水稻株高的生长速率与正常生长的水稻相比，短历时淹水受淹天数越多，淹水期间内水稻株高增高越快，淹水处理后成熟期水稻的株高和节间长越矮越短；随着淹水天数的延长，倒１叶和倒２叶基本表现为越长越窄，倒３叶逐渐变窄；水稻受淹１ｄ，不同淹水深度处理的相对叶绿素含量（ＳＰＡＤ）和净光合速率（Ｐｎ）均高于对照，但随着淹水胁迫的加重，ＳＰＡＤ值和Ｐｎ值逐渐低于对照；全淹１ｄ处理的产量、千粒重、穗数、结实率、高效叶面积、ＳＰＡＤ值和Ｐｎ值较对照均有增加，表现出短历时全淹处理后明显的生态补偿效应。     

淮河流域玉米受淹胁迫试验研究

通过测坑试验研究玉米不同生育期在淹水条件下产量要素的变化,玉米各个生育期对涝渍胁迫的敏感顺序,淹水天数对减产幅度的影响,对玉米受淹减产规律进行分析。     

房渣土地基强夯加固三维数值模拟研究

为反映强夯加固作用下房渣土地基应力应变变化特点,在北京永定河园博园湿地强夯现场试验和实测资料的基础上,结合工程及加固区域地层环境特点,对房渣土强夯动力响应进行数值模拟研究,探讨房渣土地基相关物理量的响应规律,并与实际测量结果进行对比验证。研究结果表明:相对横向应力,竖向应力的最大值更大,并且竖向应力的分布区域主要集中在夯锤下方的土体中,而横向应力则更接近土体表面。动力数值模拟中夯坑的沉降量随夯击次数变化的曲线大致呈现负幂函数形式,第七击的单击沉降量小于0.1 m,总夯沉量1.23 m,曲线末端趋于水平,估计极限夯沉量在1.2～1.4 m之间。强夯过程的数值模拟结果和实际监测结果比较接近。模拟分析得出的位移与应力变化规律对于强夯加固回填土地基工作具有重要的参考意义。     

降水因素导致的水分亏缺对冬小麦产量影响的敏感期分析

降水是影响华北平原冬小麦产量的重要因子之一,该区域生长季降水无法满足冬小麦生长需求是造成粮食减产的主要因素。本研究设计不同降水情景,基于 CERES-Wheat 模型模拟不同水分亏缺情景下冬小麦生长发育过程,识别降水对冬小麦产量影响的关键期。研究发现: 不同持续时间的无降水对产量的影响存在较大差异,由 1 ～4 周不降水引起的水分亏缺对冬小麦造成的减产率范围为 3. 1% ～29. 7%。超过 2 周不降水引起的降水亏缺对冬小麦产量造成显著影响。播种－越冬期后期( 0～16 周) ,冬小麦不同生育阶段发生 1～4 周的无降水对减产率的影响差异较小; 从越冬期后期开始,1～4 周的的无降水造成的减产率差异显著增大。太行山山麓平原区、冀鲁豫低洼平原区、山东丘陵农林区在冬小麦生育期内存在三个较大的减产率峰值期,分别是越冬期后期、返青期前期、拔节－灌浆期。黄淮平原区在冬小麦生育期内存在两较大的减产率峰值区,分别在返青期、灌浆期周围。区域上不同持续时间的无降水造成的冬小麦减产率研究,能够为作物干旱影响评估和节水灌溉提供有益借鉴。     

基于原位测试的黄土物理力学参数演化分析

为研究外荷载、地下水等多因素长期联合作用下黄土地基土参数的演化规律,依据原位钻探、标准贯入试验和室内土工试验等手段,结合历史勘查资料,对近30 a来渭北某黄土地基土的含水率、干密度、饱和度、孔隙比、湿陷系数等物理力学参数的演化规律进行总结,同时,依据数理统计方法对黄土物理力学参数演化影响因素的敏感性进行了分析。结果表明:长期荷载作用下黄土的干密度随时间增加总体呈现增加的趋势;受附加荷载直接影响的浅层地基土体的孔隙比减少幅度较大,而深层土体的孔隙比影响较小;土体的饱和度随着深度的增加总体呈现"增→减→增→减"的周期性;相较于附加应力的长期作用,黄土的直立性和湿陷性工程性质对土的压缩特性影响更大。该研究为黄土地区地基土强度和变形参数的研究提供借鉴。     

静水条件下超疏水性对混凝土 I 型裂缝扩展的影响

高水压力随水流浸入作用于结构缺陷或裂缝缝面导致结构开裂或裂缝扩展的工程问题在国内外多座高坝中均有发生。超疏水混凝土表面对水分具有较强的排斥作用，水流浸入裂缝的范围小于普通混凝土，对于上述工程问题应具有抑制作用。为此，将裂缝受力扩展考虑为 Boussinesq 问题，并借鉴 Westergaard 应力函数，推导了集中荷载下的缝面位移函数和均布荷载下的缝面位移和裂缝延长线应力函数。根据应变能释放率理论，建立了水流入浸导致裂缝扩展的计算模型与迭代步骤，可以进行不同疏水性材料裂缝扩展的定量分析。算例分析表明，相对普通混凝土，超疏水混凝土对高水压下的裂缝扩展具有较好的抑制作用，而且超疏水混凝土裂缝尖端具有更好的应力状态。     

基于声发射和高斯混合模型的灰岩破裂特征识别研究

通过单轴压缩条件下灰岩破裂过程的声发射试验研究,利用高斯混合模型(GMM)对加载过程声发射信号波形特征进行深入分析,探索性识别灰岩破裂失稳过程的裂纹模式及其前兆特征。分析结果表明,灰岩在单轴加载过程中先后主要存在张拉和剪切两种破裂模式。其中,张拉破裂的声发射信号波形特征在AF-RA坐标空间呈现低A_F值、高R_A值分布;剪切破裂的声发射信号波形特征在AF-RA坐标空间呈现低R_A值、高A_F值,且随着应力的增加分布中心向A_F轴靠拢。GMM分析结果揭示了灰岩在整个应力加载过程中以张拉裂纹为主,在加载前中期几乎全为张拉裂纹,临近破坏阶段过渡到剪切破坏为主。剪切裂纹所占比例的最大值出现在(0.8～0.9)σ_c阶段,也是AF-RA坐标轴分布呈现最大A_F值时。研究结果可为预测早期灰岩破裂失稳提供参考,同时为深入研究识别岩石破裂失稳前兆信号特征提供了一种分析方法。     

火灾后再生混凝土型钢构件力学性能研究

针对国内废弃混凝土循环利用率低的问题,本文通过对再生骨料混凝土的研究,结合H型钢混凝土柱刚度大、承载力高、抗震性能好等特点,制备了H型钢再生混凝土(H-RC)柱,对其火灾后的粘结性能及轴压性能展开分析研究。研究结果表明:随再生细骨料(RFA)替代率的提高,再生混凝土立方体抗压强度逐渐降低;试件的质量损失率随着RFA取代率的增加而逐渐增大,同时构件的火灾抗裂性能降低。试件的受火温度越高,质量损失越严重。RFA取代率100%试件的压缩变形呈明显的三阶段,最终的破坏荷载稳定在55%～65%极限荷载;受火温度的升高能明显降低,H-RC构件的承载力及型钢与混凝土之间的粘结力,取代率100%的H-RC构件易压缩。研究结果对于合理评估火灾后型钢混凝土结构的力学性能具有重要意义,旨在推动再生混凝土在建筑中的大量运用。     

中国不同月份暴雨的多属性时空演变特征及区域差异(1961-2016年)

为了诊断变暖背景下中国不同月份暴雨多属性时空差异特征,采用1961—2016年中国545个气象站点的日值降水数据,利用线性回归、变异系数和图谱对比分析等方法,从气候态特征、变化趋势和年际变异3个方面诊断了中国不同月份的暴雨雨量和雨日的时空变化特征。结果表明:(1)1961—2016年中国不同月份的暴雨雨量与暴雨雨日在对应月份具有相似的空间分异特征。暴雨雨量和暴雨雨日的高值区1—7月份逐渐从东南沿海向西北内陆扩张,但主要分布在胡焕庸线以东地区;8—12月份则从西北地区向东南沿海地区缩减;胡焕庸线以西地区的暴雨雨量和暴雨雨日在不同月份分布较少。(2)1961—2016年中国不同月份的暴雨雨量与暴雨雨日的变化趋势时空分异特征基本一致。5—8月份是中国暴雨雨量和暴雨雨日变化趋势最显著的月份,主要分布在东南季风区,且以增加趋势为主;西北地区的暴雨雨量和暴雨雨日的趋势则在不同月份变化较小。(3)1961—2016年中国不同月份的暴雨雨量与暴雨雨日的年际变异特征相似。其中北方地区在4—10月份波动特征较大;南方地区则在1—3月份、11—12月份波动较大。暴雨雨量和暴雨雨日波动较大的高值区随月份发展逐渐从东南向西北、东北和西南地区扩张,且东南地区的波动趋于减小,随后再从西北、东北和西南地区向东南地区缩减,同时伴随东南地区波动增大。研究对于防洪减灾和水资源规划与利用具有一定的参考意义。     

CaCl_2溶液起始注入时间对电化学加固效果影响试验

利用CaCl_2溶液进行电化学加固是一种具有较好应用前景的地基加固方法。为了分析CaCl_2溶液起始注入时间对电化学加固效果的影响,开展了电渗初始时刻(T1)和电渗排水稳定时刻注入CaCl_2溶液(T2)的两组试验。结果表明:CaCl_2溶液注入可增大土体电导率,减小阳极与土体间的电势损失,但阴极与土体间的电势损失却随着电渗持续增大。T1对应的阳极附近土体电导率更均匀,导致作用在该区域土体中的电势梯度减小,电渗排水效果减弱。CaCl_2溶液起始注入时间对最终排水量的影响较小,但T1对应的固结时间较T2明显缩短。试验结束后,T1对应的阳极附近土体含水率高于阴极,且阴极附近土体强度明显高于阳极,与电渗排水稳定时刻注入所对应的情况相反。注入CaCl_2溶液后,能耗随电渗排水量呈非线性递增趋势,在电渗后期能耗增大显著。此外,相同排水量下T1对应的能耗较T2明显增大。     

浙江红壤区水分条件对冬小麦生长的动态耦合模拟

本文讨论了土壤水分运动与作物生长动态耦合模型的建立方法.经与试验结果比较，验证了土壤水分运动和作物生长动态耦合模型对冬小麦生长过程模拟的可靠性，分析了模型中有关作物旱害和渍害耦合参数的灵敏性.应用该模型对南方多雨地区冬小麦生长进行的分析。     

碳素纤维生态草协同微生物菌剂净化黑臭水体研究

为解决黑臭水体治理投加菌剂易随水流飘散的问题，本文利用碳素纤维生态草对微生物菌剂固定挂膜，并通过原位围隔试验，探究微生物菌剂联合碳素纤维生态草处理黑臭水体的效果。试验结果表明:协同处理组的COD、浊度、TN、NH+4-N、TP的削减率分别为85.8%、75.2%、86.3%、90.8%、53%，DO从0.15mg/L恢复至5.8mg/L，水质状况显著改善。与单挂生态草试验组相比，协同处理组的成膜时间缩短3～5d，膜增重显著，生物膜形态较好;协同处理组水体环境微生物多样性增加，乳酸杆菌(Lactobacillus)、丝状菌(Filamentousbacteria)等益生菌在水体中出现，霍乱弧菌(Vibriocholerae)、幽门螺杆菌(Helicobacterpylori)等致病菌大量减少。试验证明，生态草协同微生物菌剂可加速黑臭水体净化，促进水生态稳定。