人地耦合视角下喀斯特石漠化地区生态系统服务提升

针对喀斯特石漠化治理转型面临恢复效果区域差异大、生态功能稳定性弱、忽视社会系统与生态系统的协同等问题,系统梳理了当前我国石漠化治理存在的主要挑战与科技需求,提出从侧重自然生态系统转向社会-生态系统的整体性视角,以区域生态系统服务整体提升为目标,聚焦喀斯特关键带地上-地下耦合过程,加强石漠化与社会-生态过程的互馈机制、功能微生物-钙协同促进土壤碳氮高效固持机理、基岩生境植被恢复关键带水分养分保障机制等研究,突破喀斯特社会-生态系统耦合、岩溶多界面蓄水-保土协同增效、岩土组构与生态位互补的植被群落改造、生物固氮与有机废弃物高效利用的种养协调、生态-岩溶过程协同的固碳能力提升等关键技术,形成喀斯特生态产品供给能力提升与农业产业转型协同的绿色发展模式,有助于实现喀斯特区域人地耦合与生态系统服务整体提升,为西南喀斯特地区石漠化治理工程与乡村振兴提供科技支撑。

中国农业生态学与生态农业研究早期阶段的“燎原星火”——以1975年至2000年公开的部分资料为依据

20世纪的最后25年是中国内地的农业生态与生态农业理念推广、科研探索及人才队伍成长的早期阶段。本文基于中国知网系统、国家自然科学基金委员会大数据知识管理服务门户、中国生态学学会官网、中国科学院野外台站网,《中国生态农业学报》《农业环境科学学报》《农业资源与环境学报》《生态与农村环境学报》《农业现代化研究》《生态学杂志》等多种农业生态学与生态农业有关学术期刊网站及孔夫子旧书网,对1975—2000年期间,中国内地从事农业生态学与生态农业研究比较有影响力的学术平台(单位)和学者、公开出版的部分著作名录、国家自然科学基金生态学领域(C03)与农业生态相关的立项项目、中国知网系统内中文学术期刊发表的相关论文要素分析(发表年份、作者、所在单位、刊载期刊等)、被引次数及相关期刊创刊号特邀专论为依据的重要学术论文和学术论著题录进行了粗略的统计和分析,分析描述了早期阶段农业生态学及生态农业研究的热点及其变化过程。此外,本文还陈列和介绍了中国生态学学会农业生态专业委员会自成立至2000年期间组织和主办的十届全国农业生态学学术研讨会情况以及专业委员会的工作发展。本文为关心和支持中国农业生态学与生态农业建设的各界人士了解20世纪最后25年里中国农业生态学领域的大致概貌提供了一个粗略小结,也是对既往时代的认同、肯定和对现世同人的鼓励鞭策。

基于光合法和生物量法分析塔里木沙漠公路防护林带碳汇估算差异性

【目的】研究基于光合法和生物量法分析塔里木沙漠公路防护林带碳汇估算差异性,为干旱荒漠区人工林管护和碳储量的评估提供科学依据。【方法】以新疆塔克拉玛干沙漠公路沿线人工防护林为研究对象,对比光合速率模型和生物量模型,估算防护林带3种主要建林植物各自光合速率及筛选最优生物量模型,进而估算其固碳能力及碳储量。【结果】3种植物在光合固碳模型中,单位叶面积固碳量差异显著,表现为梭梭>沙拐枣>柽柳;3种植物生物量最优模型均为幂函数,预测值与实测值回归决定系数在90%以上。光合固碳法估算得到的沙漠公路防护林带总固碳量为567431.68 t,生物量法估算的值为565083.75 t,2种方法估算得到的固碳量相当。【结论】3种植物固氮量差异显著(梭梭>沙拐枣>柽柳),模型效果精确可靠。

轻薄型精纺纯毛可机洗毛织物的开发

为实现毛织物可机洗、提升其服用性能和尺寸稳定性,解决毛织物不易护理的问题,通过分析对比丝光羊毛与普通羊毛纤维的表面形貌和染色性能的差异,针对性地设计纺纱、织造和整理各道工艺参数,纺制出轻薄型普通羊毛和丝光羊毛织物,并对2种织物的主要物理指标和水洗尺寸变化率进行测试与分析。结果表明:与普通羊毛相比,丝光羊毛纤维的鳞片层基本被剥除,纤维整体呈现均匀、光滑的外观,染料上染百分率高,颜色更浓深;纺制出的轻薄型丝光羊毛织物水洗尺寸变化率满足GB/T 26382—2011《精梳毛织品》中可机洗类产品水洗尺寸变化率考核指标要求,属于可机洗类产品,实现了产品开发预期目标。

基于土地利用和地形的生态系统服务空间分布及权衡-协同-独立关系——以安塞区为例

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形和土地利用变化趋势,分析生态系统服务间权衡—协同—独立关系。[结果](1)林地和草地生态系统服务较强,未利用地和建设用地较弱;耕地、林地和草地生态系统服务间协同作用明显,而未利用地表现为权衡作用,水域表现为独立作用。(2)土壤保持量最高值在中低海拔、急悬坡和半阴坡,固碳释氧量最高值在中低海拔、陡峭坡和阴坡,涵养水源量最高值在低海拔和阳坡,生境质量最高值在高海拔、急悬坡和阳坡。(3)地形和土地利用视角下,生态系统服务整体表现为协同度>独立度>权衡度,协同作用常发生在土壤保持、固碳释氧和水源涵养之间,生境质量与其他生态系统服务权衡作用明显。(4)协同作用随着海拔升高和坡向向阳程度加强而提升,随着坡度增加呈先升高后降低变化趋势,权衡则与之相反。[结论]土地利用和地形对生态系统服务影响较大,应因地制宜开展土地规划和生态管理,基本证明了退耕还林还草生态恢复措施与其地形气候的适应性和决策的正确性。

2006-2022年中国科学院环江喀斯特生态系统观测站农田长期观测样地土壤养分数据集

中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站(本文中简称“环江站”)是我国西南喀斯特地区重要的农业生态系统长期野外定位观测研究站,是依照中国生态系统研究网络(Chinese Ecosystem Research Network,简称CERN)联网监测规范布置的试验样地。自2005年以来,环江站依照国家生态系统观测研究网络(National Ecosystem Research Network of China,简称CNERN)和CERN农田生态系统观测指标要求,逐一开展针对喀斯特峰丛洼地农田生态系统水分、土壤、生物、气象等环境要素的监测活动。本数据集收集、整理了环江站2006–2022年8个长期联网监测样地的土壤养分数据,包括土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、缓效钾、pH值等9项指标,均进行了严格的数据质量控制与评估,并附有完整的样地背景信息和分析方法记录。本数据集反映了桂西北喀斯特峰丛洼地农业区传统代表性作物早晚稻、玉米、大豆、桑叶、柑橘等农作地土壤常规养分含量动态变化,对指导喀斯特峰丛洼地农业生产、培育土壤地力具有参考依据。

续骨活血汤治疗股骨粗隆间骨折的临床疗效

目的 探讨续骨活血汤治疗股骨粗隆间骨折(intertrochanteric fracture of femur,IFF)的临床疗效。方法 选取2020年3月—2022年3月沈阳市骨科医院收治的120例IFF患者为研究对象,根据不同的治疗方法分为两组,各60例。所有患者均行股骨近端防旋髓内钉(proximal femoral nail antirotation,PFNA)术治疗,对照组术后第3天起口服碳酸钙D3片治疗,观察组在对照组基础上加服续骨活血汤治疗。比较两组临床疗效、疼痛评分、髋关节功能、骨密度(股骨头局部骨密度、髋部平均骨密度)、血液流变学指标(全血高切黏度、血浆黏度、全血低切黏度)、恢复情况(肿胀消退时间、骨折愈合时间)、不良反应发生情况。结果 观察组总有效率为96.67%(58/60),高于对照组的85.00%(51/60),差异有统计学意义(χ^(2)=4.904,P=0.027)。观察组髋关节功能评分高于对照组,骨密度大于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。观察组疼痛评分、血液流变学指标均低于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。观察组骨折愈合时间、肿胀消退时间均短于对照组,差异有统计学意义(P均<0.05)。治疗期间两组均未见明显不良反应。结论 续骨活血汤治疗IFF效果较好,可缓解患者疼痛,促进血液循环,改善骨密度和髋关节功能,安全可靠,利于预后。

纺织服装企业数字化创新的问题分析与对策

探讨纺织服装企业进行数字化创新的必要性,分析了企业固有组织文化、成熟的技术创新制度、相互孤立的技术创新组织和缺乏数字化创新人才对纺织服装企业数字化创新的影响,提出了制定数字化创新发展战略、构建数字化创新导向的组织文化、构建产品设计数字化创新运作模式和构建线上线下一体化的数字化营销渠道等数字化创新基本策略。纺织服装企业进行数字化创新有助于提高企业核心竞争力,有利于实现企业高质量发展。

一种无假边系统的毛精纺剑杆织机的研发与应用

近年来,随着现代科技的不断发展,机械设备也在不断更新换代,技术含量越来越高。做好对这些先进设备的消化吸收,挖掘设备潜能,并在此基础上进行完善和改进,是纺织设备工作者孜孜不倦的追求。基于此,文章讨论了一种无假边系统的毛精纺剑杆织机的研发及应用,包括假边的产生、假边的回用、修边系统的研制目的以及传统假边处理系统、剑杆织机新型假边处理系统的研发及其应用、研发效果和效益等。经研究可知,去掉左侧假边纱机构和两侧假边纱机构是新型剑杆织机的主要研发内容,目的是在实际应用中达到良好的无假边纺织效果。

塔里木盆地太阳能资源分布及可利用量分析

新疆塔里木盆地太阳能资源丰富,适合大规模建设光伏电站。光伏发电清洁能源的开发利用可有效减少二氧化碳排放,对我国“双碳”目标的实现具有重要意义。文中利用NASA气象数据提取塔里木盆地典型区域的太阳能辐射量,分析年标准日照小时数,理清了新疆环塔里木盆地太阳能资源分布情况。重点通过选取环塔里木盆地15个监测点,研究了其太阳能资源分布情况。并基于Klein-Hay最优倾斜计算模型及电站发电效率修正模型,建立计算太阳能光伏发电可利用量的理论分析方法。模拟分析结果表明环塔里木光伏发电整体利用情况较好,15个监测点25 a年均发电量(1 MWp装机)均超过1 300 MWh,研究成果为环塔里木盆地新能源光伏电站的规划建设和新能源的利用提供了技术支撑。

喀斯特石漠化综合治理及其区域恢复效应

国家加大生态保护与建设力度背景下,我国西南喀斯特石漠化面积实现“持续净减少”,面临由传统高强度人为干扰向大规模自然恢复与人工造林的转变,石漠化治理也面临转型。现有喀斯特生态研究已阐明了喀斯特脆弱生态系统人为干扰退化机制,初步揭示了生态治理改善生态系统结构与功能的恢复机理,突破了保土集水与植被恢复的适应性石漠化治理技术与模式,评估了石漠化治理显著加速区域植被生长与恢复的固碳效应。但目前石漠化治理面临着治理成效巩固困难、治理技术与模式缺乏区域针对性、大规模低效人工林亟待改造、社会人文驱动机制不清等问题。未来喀斯特生态恢复应聚焦石漠化治理提质增效,从侧重单一生态要素、单一生态过程的研究向多要素综合、多过程综合以及喀斯特地表 地下过程耦合、景观格局与生态过程耦合、生态过程与生态系统服务耦合、自然与人文过程耦合等陆地表层系统集成的方向发展,为我国西南喀斯特地区石漠化治理与扶贫开发成效巩固、乡村振兴与美丽中国战略的实施提供科技支撑。

中国喀斯特生态保护与修复研究进展

喀斯特生态系统是地球表层系统的重要组成部分。我国西南喀斯特地区以高强度农业活动为主,人地矛盾尖锐、石漠化严重,是我国最大面积的连片贫困区。在国家科技计划项目等的持续支持下,我国围绕喀斯特区生态修复与石漠化治理,系统开展了喀斯特生态保护与修复基础理论、技术研发、产业示范等研究,在喀斯特生态系统退化机理、石漠化治理技术与模式、生态治理助力脱贫攻坚、喀斯特景观资源保护、喀斯特国际合作等方面取得突出进展,引领了国际喀斯特学科发展。面对当前石漠化治理过程中产生的治理成效巩固困难、缺乏可持续性等新问题,未来喀斯特生态保护与修复研究应以增强生态治理的可持续性为导向,加强生态恢复过程机理与机制研究,提升喀斯特生态系统服务、提高生态恢复质量、巩固扶贫成果,实现石漠化治理的提质与增效,为“美丽中国”战略的贯彻实施及全球喀斯特地貌分布区所属国家的生态治理提供“中国方案”。

完井作业油管柱失效的力学机理--以塔里木盆地某高温高压井为例

塔里木盆地某高温高压井井深约7 000 m、地层温度180℃、地层压力120 MPa,该井在完井作业中发生两处油管工厂端丝扣根部断裂的工程问题。如何从管柱变形与应力变化进行解释并提出应对措施,进而保证管柱完整性和保障安全生产是一个值得讨论的问题。为此,采用有限单元法进行管柱的三维力学数值分析,建立起三维有限元管柱力学模型,模拟完井作业中下封隔器坐封、压裂、测试3个工况下的管柱结构变形,分析管柱系统的位移和应力的变化规律,进而基于疲劳强度计算的理论公式得出了疲劳安全系数的计算公式。研究结果表明:(1)依据该井完井管柱各处的轴向应力有限元数值计算结果,得到了各弯曲应力部位的疲劳安全系数值;(2)测试作业各油管段的疲劳安全系数都大于3,属于安全状态;(3)断裂的2段油管疲劳安全系数值分别为1.99和1.11,处于预警区,而其他管段的疲劳安全系数均大于1.99,属于安全区。结论认为,该方法为具有类似结构的超深高温高压井的管柱力学设计提供了有效的分析手段。

多开多备设备组稳态可用度计算方法研究

针对多开多备设备组可修系统稳态可用度计算过于复杂且当前没有通用解析式的问题。从一开一备设备组情况入手,推导出了一开一备设备组失效率与修复率各不相同的稳态可用度计算的解析式,然后通过将多开多备设备组等效为一开一备设备组的处理方式来计算多开多备设备组稳态可用度。实践证明,该处理方式满足工程需要,大大提高了计算效率,尤其适用于批量设备组的可用度计算,对RCM技术在我国过程成套装置的推广应用具有重要意义。

库车山前深层高温高压气井多封隔器分层压裂工艺

库车山前区域深层高温高压低孔低渗气藏多封隔器分层压裂作业易发生封隔器失效、钢球堵塞管柱及射孔段下部替液不干净等问题,成为影响储层改造作业成功的关键问题。为解决上述问题,在完井管柱上加装了伸缩短节并延伸管柱至射孔段底界;研发了一种高强度铝合金可溶球,以三聚氰胺为过渡层的复合有机硅树脂涂层为其特殊保护膜,其承压强度在69 MPa以上且溶解速度先慢后快;研发了一种全通径压裂阀,采用棘爪式结构和投球打压方式,滑套打开侧孔时扩径通过球,使球移动至管柱底部,其通径可与下部封隔器保持一致,形成了适用于深层高温高压气井的多封隔器分层压裂工艺。现场累计应用14井次,未出现封隔器压裂时失效、管柱堵塞和替液不净等问题。分析表明:伸缩短节能够缓解温度效应和管内外压差产生的轴向力;可溶球满足压裂施工需求的同时,避免了滞留堵塞现象的出现;延伸管柱配合全通径压裂阀为射孔段替液和压裂液有效注入提供了通道,解决了射孔段钻井液沉淀堵塞和支撑剂沉积在井底的问题。多封隔器分层压裂工艺能够为深层高温高压气井储层压裂改造提供可靠技术支撑。

超深高温高压气井完井含伸缩管测试管柱的应力与变形特征

塔里木盆地MJ4井测试管柱长6617m,测试时井底压力为101.63MPa,完井作业过程中管柱出现了塑性变形问题,迫切需要准确地确定管柱塑性变形究竟发生在完井作业的哪个阶段。为此,采用三维有限元分析方法,结合MJ4井坐封、压裂和试油3个典型的载荷工况,对管柱的变形和轴向应力分布进行了数值计算,总结了含伸缩管的完井测试管柱力学行为计算流程。研究内容主要包括:①提出了具有伸缩管的油管柱系统中伸缩管的伸长与闭合状态的判断依据,并给出了相应的计算原理和计算公式,计算了MJ4井油管柱伸缩管的伸长闭合状态;②给出了水力锚咬合不良产生的封隔器环空附加压差载荷的分析计算方法,模拟了其对管柱系统变形行为的影响,指出了附加压差载荷对管柱的塑性屈曲变形有着重要的影响;③计算模型引入了侧向屈曲变形的限制,从而间接考虑了接箍刚度对屈曲变形的影响,计算分析了油管柱在各种载荷共同作用下的变形情况,得到的数值结果显示与观察到的变形现象相同。研究结果表明,MJ4井管柱的塑性变形发生在压裂改造施工阶段,各种形式的液体压力载荷及重力载荷是塑性变形的主要原因。结论认为,含伸缩管测试管柱的力学计算模型可作为优化施工和管柱系统结构设计的重要理论工具和分析手段。

库车山前高温高压气井完井封隔器失效控制措施

库车山前高温高压气井主要采用Y443-111封隔器,但封隔器在替液过程中易憋压,严重时甚至出现封隔器提前坐封问题,导致油套环空的试油钻井液无法被环空保护液完全替出,后期可能对油管、套管柱产生腐蚀。针对上述问题,分析了Y443-111封隔器替液过程中失效与损坏的原因,发现造成该封隔器失效的主要原因是封隔器与套管的间隙太小,次要原因是替液排量大和井筒清洁情况差。为此,制定了降低替液排量、清除井筒杂质、优化试油钻井液性能、提高井筒工作液质量和缩小封隔器外径等控制完井封隔器失效的措施。上述措施在现场累计应用43井次,成功率达97.6%,解决了库车山前高温高压气井完井封隔器失效的问题,确保了高温高压井下作业安全和完井作业的顺利施工。

库车山前高压气井钢丝投捞式试井技术

塔里木油田库车山前储层具有埋藏深、温度高、压力高的特点,在高温高压气井钢丝作业施工中出现仪器落井、缆绳腐蚀拉断等事故,导致储层温度、压力资料录取困难。为此,在引进配套高温高压压力计、JDC投捞工具等主要井下工具基础上,研发动态流动密封防喷管,优选井下压力计投捞方式,优化加重杆、震击器等配套工具及作业工序,形成了高压气井钢丝投捞式温压资料录取技术。该技术在库车山前推广应用达36井次,其中井口压力最高达89 MPa,仪器下深达7 189m,CO2分压最高3.06 MPa,仪器下井最长达52 d,施工成功率100%,资料录取成功率100%。该技术降低了井控高风险作业时间、提高了特低渗储层压力恢复资料质量,已成为库车山前储层动态监测的有利手段。

2014年亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林物种组成数据集

喀斯特木论国家级自然保护区地处当今世界上分布面积最大、保护最好、原生性最强的喀斯特非地带性亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林区。喀斯特顶级森林群落的植物资源清查、生物多样性维持机制研究对石漠化生态重建具有重要指导意义。本数据集记录和收集了2014年广西木论国家级自然保护区亚热带常绿落叶阔叶混交林25 ha森林动态监测样地胸径1 cm以上树种组成信息,包括61科147属227种乔木物种的学名、多度、重要值、叶习性、物种分布等信息。本数据集有助于了解亚热带喀斯特常绿落叶阔叶混交林的特征及动态变化积累数据,以及完善我国长期植被生态学研究的内容。

基于不对称转子结构与序贯田口稳健优化方法的同步磁阻电机设计

目前,传统同步磁阻电机三层磁通屏障的转子设计性能较好、制造简易,得到行业的认可。讨论转子的不对称磁通屏障结构与磁通屏障结构变形对全面掌握同步磁阻电机的特性至关重要,因此该文研究了在不同功率等级下同步磁阻电机不对称设计规律以及基于序贯田口稳健优化方法的类凸极转子同步磁阻电机。首先对传统同步磁阻电机在一定功率等级下优化计算,得出抑制转矩脉动的不对称设计规律;然后根据开关磁阻电机凸极结构,设计类凸极转子同步磁阻电机,应用序贯田口稳健优化方法对采用分布式绕组的12槽8极电机优化得到最优功率等级,并应用至集中式绕组电机,应用磁路模型以及有限元仿真对采用不同绕组的电机作性能对比分析;最后提出一种结构更加简单、制造成本更低的同步磁阻电机。