智慧水利理论体系与数字孪生流域虚拟模型研究成果述要

智慧水利是水利高质量发展的显著标志之一。围绕智慧水利理论体系不完善、流域映射精准度不高、模型精度不高、决策支撑程度低等问题,建立了由智慧流域基础理论、数字孪生流域基础理论和智能水网理论框架组成的智慧水利理论体系,研究了由数字孪生感知节点模型、数字孪生降水遥感模型、数字孪生蒸散发遥感模型、数字孪生土壤水遥感模型、数字孪生水体遥感模型、数字孪生地下水遥感模型、数字孪生水质遥感模型组成的数字孪生流域感知模型,构建了由数字孪生流域水文模型、数字孪生水动力水质模型、数字孪生动态调控模型、数字孪生虚拟仿真模型、数字孪生协同决策模型、数字孪生并行组合模型等组成的数字孪生流域虚拟模型。研究成果可为我国智慧水利建设提供理论基础和技术支撑。

遮光对五指毛桃植株生物量分配及营养成分组成特征的影响

通过搭建遮阴棚设置5个遮光率处理(0、30%、50%、70%、90%),分析不同光照强度下五指毛桃生物量指标的分配规律及各部分矿质元素组成特征、营养成分积累差异。结果表明:五指毛桃生物量指标可塑性指数平均值为0.81,茎生物量占比受遮光影响较小,果生物量及其占比受遮光影响较大,90%遮光率处理一年生五指毛桃植株不结果;50%遮光率处理五指毛桃植株果生物量占比最高;遮光会增加五指毛桃植株常量元素中氮和钾的含量,降低钙和磷的含量;五指毛桃植株钙磷比变化范围为1.65~6.32,果实钙磷比较低,叶片钙磷比较高;微量元素中,铁含量受遮光影响最大;70%和90%遮光率处理五指毛桃叶片、茎秆和果实中铁含量较对照降低65%以上;遮光处理五指毛桃叶片粗蛋白含量范围为13.91%~16.82%,果实粗蛋白含量范围为12.22%~16.46%;叶片和果实粗纤维平均含量分别为13.73%和17.33%;全光照种植五指毛桃果实中粗脂肪含量最高,为13.30%;遮阴显著降低五指毛桃叶片、茎秆和果实中黄酮类化合物含量,但五指毛桃叶片和果实中的多酚含量在30%遮光率处理下达到最高。综上,以采收种子进行种苗繁育为主的生产不适宜在荫蔽度较高的环境下进行,可以用50%遮光种植,以提高结实率。同时遮阴会改变五指毛桃各部位养分积累和组成比例,在用其叶片、茎秆和果实作饲料原料时应注意五指毛桃种植环境对其营养成分组成的影响,合理进行各养分比例调整。而利用其叶片作为饮料原料时,以种植在30%遮光率环境中为宜。

遥感降水降尺度高精度校正及不确定性分析方法

为消除降水场同质部分影响,提升统计降水降尺度结果精度,提出了基于贝叶斯高精度曲面建模(Bayes-HASM)算法的遥感降水降尺度高精度校正方法。该方法通过引入模拟精度更高的高精度曲面建模方法,并结合贝叶斯优化算法,实现了模型参数自动优化选择和高精度降尺度校正,解决了现有降尺度残差校正方法存在的误差和多尺度问题。结果表明:贝叶斯优化使高精度曲面建模的不确定性显著减少;经过Bayes-HASM残差校正后,降尺度结果的散点分布更加接近1∶1线,年、季、月和旬尺度的精度指标均得到了显著的改善,CC和IA指标提高至0.9左右,RMSE下降明显,RB也显著改善。本方法能显著降低模型的不确定性并起到消除降水场同质部分影响的作用,有效提升降水降尺度结果精度。

黄河北干流水沙时空变化特征及协调性分析

为了解黄河北干流河段径流和输沙的时空变化规律及趋势,基于2002—2021年黄河北干流水沙数据,采用Mann-Kendall检验、突变点检验、小波分析、水沙关系协调性分析等方法,对黄河北干流河段的头道拐、龙门、潼关3个水文站2002—2021年的水沙时空变化特征进行了分析。结果表明:黄河北干流河段的输沙年内不均匀程度和集中度均大于径流,并且年内特征变化更加显著;各站径流集中期主要出现在9月,而输沙集中期主要在8月和9月;流域内水沙变化的显著突变年份多发生在2005年和2017年,可能与近年大型水利工程的调控影响相关;3个水文站水沙序列主要时间尺度对应的周期分别为13、10、9 a;黄河北干流的水沙不协调性在2008年之前主要表现为水少沙多,而在2008年之后则表现为水多沙少,其中头道拐的来沙系数始终小于0.009,一直处于水多沙少的状态。总体上,研究期内黄河北干流河段径流量在不断上升,而输沙量明显减少,且随着时间的推移水多沙少的趋势愈发显著。

七日渐进式功能锻炼及延续性护理法对冠心病患者的心功能康复质量的影响

目的 观察冠心病患者进行七日渐进式功能锻炼及延续性护理对心功能康复质量的影响。方法 选取2020年1月至2023年1月福州市闽清县六都医院收治的冠心病患者79例,随机分为对照组(常规护理)和观察组(七日渐进式功能锻炼及延续性护理),比较两组的临床护理效果。结果 护理后,观察组的心功能指标优于对照组(P <0.05);观察组的运动耐力指标优于对照组(P <0.05);观察组的生活质量评分更高(P <0.05);观察组的不良事件发生率低于对照组(P <0.05)。结论 冠心病患者经过七日渐进式功能锻炼及延续性护理可以改善患者心功能,提升自我护理能力和术后生活质量,进而降低不良事件发生率。

数字孪生流域的基础模型、演化路径与评判准则

从数字孪生流域的底层构建逻辑、发展演化路径、成熟度评判准则等方面,将数字孪生理论技术与流域治理管理相结合开展了如下研究:①提出了由物理流域、虚拟流域、实时连接交互、数字赋能服务、孪生流域数据和孪生流域知识组成的数字孪生流域基础模型;②研究了数字孪生流域演化路径,包括流域数字感知、流域数字映射、流域数字认知、流域数字模型、流域数字投影、流域数字孪生;③研究了数字孪生流域评判准则,包括要素能透彻感知、映射能高度逼真、状态能精准预测、推演能拟实假设、现象能合理解释、虚实能动态交互;④提出了数字孪生流域建设应关注的重点。研究成果可为推动数字孪生流域(水网、水利工程、灌区)的科学建设、有序运行和健康发展提供指导和借鉴。

以数字孪生水利为核心的智慧水利标准体系研究

标准是引领和支撑智慧水利规划设计、建设运行、迭代升级的重要抓手。在分析智慧水利概念达成共识、数字孪生水利研究与实施、智慧水利业务应用保障等智慧水利标准需求的基础上,设计了智慧水利标准体系形成的基本原则,分析了水利部提出智慧水利框架的演变过程,提出了一套由基础共性标准、信息化基础设施标准、数字孪生平台标准、业务应用标准、网络安全标准、建设与运行标准等构成的以数字孪生水利为核心的智慧水利标准体系,最后展望了智慧水利标准发展路径。期望本文建立的标准体系能够为我国智慧水利标准的系统研究、全面推进和科学制定提供参考,同时为智慧水利科学规范建设和健康有序发展提供支撑。

种植方式和种植年限对五指毛桃植株生物量和矿质元素含量的影响

为明确五指毛桃植株矿质营养构成,充分利用五指毛桃生产中的副产物,提高五指毛桃种植的经济效益,增加养殖业饲料来源,本研究对胶园林下间作和单作种植条件下一年生和两年生五指毛桃植株(叶片、茎秆和果实)的生物量和矿质元素含量进行分析。结果表明:(1)五指毛桃地上部分生物量范围在3.06~9.22 t/hm^(2)之间,表现为单作>间作,两年生>一年生;间作条件下五指毛桃叶生物量占比增加,茎生物量占比降低,林下间作两年生五指毛桃植株以果实发育为主,果实生物量占比较一年生增加99.64%。(2)五指毛桃植株叶片中N、Ca、Mg、Mn含量较高,果实中P、K、Ca、Mg、Fe、Zn含量较高,茎秆中Zn、Cu含量较高;两年生五指毛桃植株N、P、K、Mg、Fe、Mn、Cu含量均显著高于一年生,但Zn含量显著下降,Ca含量一年生和两年生植株无显著差异;橡胶林下间作可增加五指毛桃植株中N、K、Mg、Mn、Cu、Zn含量,降低P、Ca、Fe含量。(3)五指毛桃植株矿质营养丰富,叶片和果实中矿质元素含量高于茎秆,林下种植可以提高植株N、K、Mg、Cu和Zn总含量,降低Ca和Fe总含量;常量元素中钾含量最高,磷含量最低,五指毛桃叶片、茎秆和果实中钙磷比在1.52~4.84之间;微量元素中,Mn含量最高,Cu含量最低。本研究结果显示,五指毛桃植株叶片和果实矿质元素含量高于茎秆,两年生植株矿质营养优于一年生,林下间作会改变其植株矿质营养组成。从矿质营养组成看,五指毛桃植株不适合单独饲喂,可作为饲料添加剂替代部分粗饲料,节约饲料成本。

不同干燥方式对五指毛桃品质的影响

为比较晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥及50℃热风干燥四种干燥方式对五指毛桃品质的影响,本研究采用高效液相色谱法、气质联用色谱法等方法,对晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥、50℃热风干燥后的五指毛桃中的补骨脂素、总多酚、总黄酮、可溶性糖以及挥发性成分进行了测定,对五指毛桃品质差异进行综合评价。结果表明,晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥及50℃热风干燥分别将五指毛桃水分含量降低至15%(安全储存水分含量)所需的时间分别约为22、19、15和12 h。不同干燥方式对五指毛桃中的活性成分和挥发性成分均有一定的影响,补骨脂素含量分别为0.49、0.60、0.35和0.71 mg/g;多酚含量分别为1.50、3.95、1.44和1.59 mg/g;黄酮含量分别为3.91、4.65、1.19、1.55 mg/g;可溶性糖含量分别为94.95、83.83、86.76、82.19 mg/g;气相色谱-质谱(GC-MS)分析结果表明,晒干、熏硫干燥、真空冷冻干燥和50℃热风干燥的五指毛桃样品中挥发性成分相对含量分别为75.20%、70.99%、57.18%和69.36%。在实际生产中,若天气晴好,采用晒干方式是最经济环保的干燥方式;若遇阴雨天气,则可选用50℃热风干燥。

青少年女足运动员不同有氧耐力评估方法的相关性研究

目的:通过对上海优秀青少年女足运动员隔周进行最大摄氧量、Yo-Yo间歇耐力跑和3000m跑测试,分析三者之间的相关性,探讨Yo-Yo间歇耐力测试和3000m跑测试能否间接反映足球运动员的有氧耐力素质。方法:以48名优秀青少年女足运动员为研究对象,隔周分别进行3种有氧耐力测试。最大摄氧量测试在实验室的跑台上进行,采用COSMED Quark PFT ergo(意大利)和polar RS400(芬兰)监测摄氧量和心率;Yo-Yo间歇耐力测试在室内足球场进行,设置20m距离,两端放上圆锥桶,以踏过标志物为标准,按照音频提示进行;3000m跑在室外田径场同步起跑,共跑7.5圈,采用秒表记录跑步时间。结果:Yo-Yo间歇耐力跑动距离与VO_(2max)的相关系数为0.503(P<0.001),3000m跑动时间与VO_(2max)的相关系数为-0.373(P<0.01);3000m跑动时间与Yo-Yo跑动距离的相关系数为-0.396(P<0.01)。在球场的不同位置上,相比中卫和前锋球员,中场球员Yo-Yo间歇耐力跑动距离明显要多(P<0.05)。结论:Yo-Yo间歇耐力测试可以一定程度上评价优秀青少年女子足球运动员的有氧耐力素质;中场球员比中卫、前锋球员Yo-Yo间歇耐力素质更好。

基质和生根剂浓度对高州油茶扦插苗木品质的影响

【目的】为高州油茶扦插育苗提供参考。【方法】以成年高州油茶1年生枝条为插穗,选择4种基质配比和3种生根剂浓度进行组合试验,测定分析各组合扦插苗的生长指标、根系指标、光合色素含量等,运用隶属函数-灰色关联分析评价法对苗木各指标进行综合评价,筛选最佳处理组合。【结果】不同处理的苗木生根率存在显著差异,其中T9处理,即纯黄心土和500 mg/L生根剂处理最优,生根率达94.81%,纯黄心土基质处理的生根率显著高于其他基质,达到93.95%;T2处理,即黄心土+泥炭土(体积比1∶1)作为基质和100 mg/L生根剂处理生根率最低,为61.48%。T7处理,即纯黄心土和100 mg/L生根剂处理的生物量最高,地上部分的鲜质量和干质量分别为25.60、12.45 g,地下部分鲜质量和干质量分别为9.47、3.24 g;T9处理苗高、地径、240 d苗高生长量、240 d地径生长量的平均值最高,分别为48.33 cm、6.32 mm、29.73 cm、3.1 mm;T2处理中除地下部鲜质量和干质量较低外,其余指标均最低。T7处理的总根长、根表面积、根尖数量和根投影面积显著高于其他处理组合,分别为644.09 cm、387.96 cm^(2)、19909.33及123.49 cm^(2);T9处理的根体积最大,为26.24 cm^(3)。T7处理的叶绿素a含量、叶绿素b含量、类胡萝卜素含量和叶绿素总量均达到最高水平,分别为0.9425、0.3762、0.3776和1.319 mg/g,显著高于其他处理组合,叶绿素a与叶绿素b含量比值则是T9处理最高。与参考数列关系最密切的是生根率,关联度为0.8129;T7处理的综合评价得分最高(0.855),其次为T9处理(0.647),最低为T2处理(0.122)。【结论】不同基质配比和生根剂浓度对高州油茶扦插苗的质量具有显著影响。以纯黄心土为基质,采用100 mg/L的IBA与NAA等量混合生根剂处理插穗后,高州油茶扦插育苗的综合表现最优。

以橡胶木屑为主要基质栽培的大球盖菇与香菇、平菇的主要营养成分差异

本研究将以橡胶木屑为主栽培的大球盖菇与常见食用菌的营养成分进行比较,以期从营养的角度为推广橡胶-大球盖菇模式提供依据。以常见的香菇和平菇为对照,比较大球盖菇的三大类营养成分、功能性成分、矿质元素和氨基酸的含量与香菇和平菇的养分差异。结果表明,与香菇和平菇相比,大球盖菇中占比最大的粗蛋白、总糖、氨基酸总量分别比香菇和平菇高35.4%和30.3%,52.7%和21.3%,58.3%和45.6%;占比较小的粗脂肪、粗多糖、总黄酮、粗纤维、矿质元素则总体持平或略低。综上所述,以橡胶木屑栽培为主栽培的大球盖菇的营养总体上较丰富,是推广橡胶-大球盖菇模式的有利依据之一。

胶园林下栽培大球盖菇的产量与子实体品质分析

当前胶价低迷,迫切需要提高单位面积效益,而橡胶林下栽培食用菌是重要措施之一。本研究以大球盖菇为对象,采用地栽方式,研究在胶园林下试种栽培大球盖菇的产量表现,并对大球盖菇的营养成分进行了分析,以期为发展橡胶林下栽培大球盖菇的林-菌模式提供一定的理论依据。结果表明,栽培期间绝大部分时间段,胶园林下的气温和湿度在适宜大球盖菇生长的范围,初步试种的产量在3.46～5.22 kg/m2,平均为4.28 kg/m2。大球盖菇干品中,总糖、粗蛋白和粗脂肪三大类营养成分总含量为80.5%～85.8%,灰分为9.15%～9.62%,功能性成分粗多糖、粗纤维和总黄酮含量分别为5.46%～6.42%、5.25%～7.35%和0.153%～0.197%。在测定的7种矿物质元素中,钾和镁元素含量相对较高。总体而言,开伞和未开伞的大球盖菇营养成分差别相对较小,而菇盖营养成分要高于菇柄。综上所述,胶园林下环境能满足大球盖菇生长并获得一定的产量,其菇体的营养较丰富。

光照亏缺对橡胶-作物农林复合系统中作物生产力的影响

为探明农林复合系统中光照亏缺对不同间作作物生产力的影响,以橡胶-豆薯和橡胶-花生农林复合模式为研究对象,测定光照强度、作物生物量、光合生理等指标,研究光照亏缺对不同喜光间作作物生产力的影响及可能的影响因素。结果表明,复合系统中间作区域的光照强度日变化呈单峰型,间作区域平均光照强度为裸地对照的51.3%~59.0%。间作作物的产量显著低于相应单作处理(P<0.05);间作豆薯产量可达22.9 t×hm^-2,为单作处理的85.3%;而间作花生产量仅为单作处理的39.2%。光照亏缺环境对间作豆薯和花生不同位置叶片的RuBisCO活性没有显著影响,但显著提高叶绿素(特别是叶绿素b)含量,降低类胡萝卜素含量(P<0.05),其光合能力亦低于相应单作处理。复合系统中间作豆薯叶面积高于单作豆薯,而间作花生叶面积则较单作花生显著降低59.1%~88.4%(P<0.05)。综上所述,豆薯比花生更适合在橡胶-作物农林复合系统中进行间作,间作豆薯应该是通过维持较高的叶面积来捕获光能并制造更多的光合产物,从而维持相对较高的生产力。

遮光对辣木幼苗生长及叶片矿质元素含量的影响

通过搭建遮阴棚设置5个遮光水平(遮光率分别为0、30%、50%、70%、90%),研究遮光率对辣木株高、茎粗、生物量分配及叶片矿质元素含量的影响.结果表明,30%~70%遮光率处理对辣木株高无显著影响,但茎粗显著低于全光照处理.90%遮光率处理辣木生长发育严重受限,株高和茎粗为对照植株的49.99%和30.45%,植株存活率为5%.遮光使辣木植株总生物量降低,但使辣木叶和茎生物量分配比增加.70%遮光率处理的辣木叶片Ca和Fe的含量最高,但与对照差异不显著.50%遮光率处理的Mg含量最高,比对照提高33.33%.辣木叶片Zn含量随着遮光率的增大而升高,在70%遮光率时最高.辣木叶片Cu含量随着遮光率的增大而降低,对照叶片Cu含量最高,各处理间差异达显著水平.因此,在不影响辣木植株正常发育的前提下,根据辣木种植目的要求,适度遮阴既可以增加辣木茎叶生物量,又有利于辣木叶片Ca、Mg、Mn和Zn的富集.

全周期胶园落叶期林下间作矮生四季豆的叶面积、SPAD值和产量

利用全周期胶园落叶期间作矮生四季豆,分析其生长和产量相关因子表现,为胶园落叶期蔬菜间作提供依据.结果表明,全周期胶园林下间作矮生四季豆的平均产量为5 593.24 kg·hm^(-2),间作位置距离橡胶树愈近,产量愈低,产量高低顺序为M10>CK>W7>E7>E4>W4.间作区M10的产量为8 247.56 kg·hm^(-2),与裸地对照(8 046.64 kg·hm^(-2))无显著差异.间作区矮生四季豆植株生物量表现为W4最低,CK最高,M10、W7、E7和E4之间无显著差异.矮生四季豆植株叶面积和叶片SPAD的表现与产量表现一致,M10植株测定值均高于间作区其它位置.相关性分析结果表明,全周期胶园林下间作矮生四季豆的新鲜豆荚产量与抽蔓期SPAD值,苗期和结荚期的叶面积,植株生物量呈极显著的正相关.因此,全周期胶园落叶期间作矮生四季豆可通过提高叶片SPAD值,叶面积和植株生物量的途径来提高其豆荚产量.

缓释肥对马尾松苗木生长和根系形态建成的影响

缓释肥的应用是提高苗木质量和生产效率的有效途径。研究以马尾松Pinus massoniana轻基质容器苗为培育目标,以材用和脂用马尾松家系为材料,采用三因素随机区组试验设计,开展缓释肥养分配比和施用量的育苗试验,筛选适宜的缓释肥养分配比和施用量。缓释肥N-P-K配比的试验梯度分别为18-5-12、20.5-4.5-10和23-4-8,施用量试验梯度为1.5、2.0和2.5 kg·m^(-3)。结果表明:缓释肥的NPK配比、施用量及其交互作用对苗木的生长量、生物量和根系形态指标的影响显著。适当降低缓释肥中氮的占比,提高磷和钾的占比,显著提高了苗木的苗高、地径生长量以及茎叶和根的生物量,苗木根系的主根长、平均直径和总体积也显著增加。1a生苗高、地径和根系的质量、根冠比随着缓释肥施用量的增加而增大,其根系的主根长、总根长、表面积和总体积也随着显著提高。说明适量添加缓释肥进行平衡施肥,能够促进株高和地径的生长以及根系的形态建成,有利于苗木的生长和物质的累积。适宜马尾松轻基质育苗的缓释肥N-P-K配比为20.5-4.5-10,施用量以2.5 kg·m^(-3)为宜,苗木的生长量、生物量和根系总体积与试验群体均值相比整体提高15%以上。

不同胶园间作模式比较研究

为探讨胶园长期间作技术,进行了17年的胶园全周期间作模式试验。选用具有直立型树形特性的橡胶树新品种‘热研72059’,按宽窄行种植形式2 m×(4 m+20 m)建立全周期间作模式胶园,在大行间连续开展多种作物间作试验。结果表明,在开割当年(2009年),全周期间作模式胶园大行间露地面积占胶园总面积的58.3%,可间作林荫地占8.3%;而常规胶园(3 m×7 m)没有露地,其可间作林荫地占胶园总面积的42.9%。至17龄时,全周期间作模式胶园大行间露地仍达胶园总面积33.3%,可间作面积达胶园总面积的66.7%。每年胶园间作产值增幅达146.8%,纯收入增幅达256.6%。与常规胶园比较,全周期间作模式可间作露地面积大,可间作作物种类多,效益高。

播期对胶园林下种植疣柄魔芋产量和品质的影响

为明确胶园林下间作疣柄魔芋的适宜播期,以疣柄魔芋(Amorphophallus virosus)为供试材料,分别以种植面积较大的常规胶园和光照条件更优的全周期胶园为间作林,研究2016年2月25日(SD1)、3月25日(SD2)、4月25日(SD3)三个播期对疣柄魔芋生育期、叶片性状、块茎产量、块茎可溶性糖、蛋白质和淀粉含量的影响。结果显示:全周期胶园林下疣柄魔芋生育期各播期差异不显著,常规胶园林下疣柄魔芋生育期随播期延后而缩短,SD1与SD3差异达显著水平。全周期胶园林下疣柄魔芋叶片数和叶柄基部直径随播期延后而显著增加,叶柄长度受播期影响不显著;常规林下不同播期疣柄魔芋的叶片数无显著差异,叶柄长度和基部直径随播期延后而降低,SD1和SD3差异达显著水平。全周期胶园林下间作疣柄魔芋的平均产量以SD1播期最高,为22.76 t·hm^-2,但三个播期间差异不显著;常规胶园林下间作疣柄魔芋的产量随播期延后而逐渐增加,以SD3播期的产量最高,为10.90 t·hm^-2,与SD1差异达显著水平。播期对胶园林下间作疣柄魔芋的可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量无显著影响。综上可知,全周期胶园林下间作疣柄魔芋在2月25日—4月25日间均适宜播种,适当早播有利于其产量形成;常规成龄胶园林下间作疣柄魔芋以3月25—4月25日之间为宜,适当晚播有利于其产量形成;全周期胶园林下疣柄魔芋产量显著高于常规胶园。研究结果可为橡胶园林下疣柄魔芋的高产高效栽培技术提供理论依据。

遮光处理对叶柄芋芋梗产量和品质的影响

通过搭建遮荫棚设置5个遮光水平(遮光率分别为0、30%、50%、70%、90%),研究遮光率对叶柄芋株高、分蘖数、叶片数、叶面积以及芋梗长度、鲜重、粗纤维含量、粗蛋白含量和总糖含量的影响.结果表明:70%遮光率处理的叶柄芋植株最高,叶面积最大,叶柄数最多,产量比对照显著提高76.27%,芋梗粗纤维含量比对照提高30.88%;30%遮光率处理的叶柄芋分蘖数最多,比对照增加60.00%;90%遮光率处理的叶柄芋生长受到明显抑制,单株产量最低,比对照显著降低62.93%,但芋梗总糖和粗蛋白含量显著高于其他处理.因此,可选择郁闭度接近70%的胶园林下间作叶柄芋;若以繁育种苗为主,则选择30%遮光率为佳.