河套灌区农业高效节水与面源污染防控技术

针对河套灌区水资源短缺、农业面源污染严重等问题,从不同空间尺度和治理环节入手开展灌区农业高效节水与面源污染源头防控技术研究。研发了针对污染源头的农田水肥盐药调控管理技术模式(包括除草剂残留研究与用量推荐、土壤水氮盐和作物生长对水肥管理的响应、减量膜上秋浇技术及次生盐渍化土壤微生物改良技术)、针对农田排水的富氧生态沟渠截污净化技术模式和区域尺度的面源污染空间解析识别技术,并集成构建了贯穿源头控污—过程削污—区域查污—系统调污的高效节水型农业面源污染防控技术体系。基于现状研究和新发展理念提出了河套灌区水土资源领域研究的几点认识,相关成果为河套灌区高质量发展提供了重要支撑,对同类型灌区具有重要借鉴意义。

Ti微合金化热轧高强钢带性能试验研究

针对Ti微合金化高强钢带力学性能波动的问题,进行炼钢生产工艺优化,开展不同工艺对低合金高强钢热轧钢带力学性能影响的研究。原炼钢工艺为先将钢水在氩站进行钛合金化,然后直接送连铸机浇铸。为了进一步提高钢水洁净度、改善产品质量、增强力学性能稳定性,在原炼钢工艺中增加LF精炼工序,并进行新工艺试验。结果表明:钢水经过LF精炼处理,钢中硫含量从0.010%左右降低到0.005%左右,TiN夹杂物颗粒尺寸减小到10μm以内,能够使Ti微合金化高强钢热轧钢带的纵向冲击功提高43 J、横向冲击功提高38.9 J,并且具有良好的0℃低温冲击性能,保持产品力学性能稳定。

灌区渠道系统输配水能力可行域研究

为了给渠系优化配水模型提供初始轨迹的取值范围,以及为渠道系统的设计提供依据,本文针对已衬砌渠道系统输配水能力可行域问题展开研究。灌区中渠系纵横,渠道的正常运行除了本身过水能力的限制,还受到上下级渠道过水能力的制约。本研究提出渠道“输配水节点”概念,并以节点为纽带,考虑渠系上下级渠道过水能力相互制约和相互影响的关系,提出了渠道系统输配水可行域自下而上的递推过程和计算方法。本研究成果可为渠系的合理调度与高效运行提供依据,提高灌区渠道系统管理水平。

65Mn钢LF精炼渣系优化及工业试验

为了研究适合高洁净度高碳钢的LF精炼渣渣系,通过FactSage热力学软件计算精炼渣碱度(R)、(CaO)/(Al_(2)O_(3))对精炼渣熔点的影响,得出最合适的精炼渣成分。根据热力学计算的精炼渣成分,降低原有渣系的钙铝比,并将优化的渣系成分用于65Mn钢工业试验。结果表明:优化后的精炼渣系成分质量分数为CaO52%~58%、Al_(2)O_(3)28%~33%、SiO_(2)8%~12%、MgO5%~7%、R=4~6、(CaO)/(Al_(2)O_(3))=1.5~2;使用该渣系进行工业试验,LF出站时的T.[O]可达7×10^(-6)~13×10^(-6),RH出站时的T.[O]可达6×10^(-6)~12×10^(-6);钢中全氧质量分数基本可控制在10×10^(-6)内;65Mn钢卷中的B类细系夹杂均不大于1级,达到高级优质钢要求。

降水对华北主要粮食作物灌溉需求影响特征

探明华北地区作物灌溉需求规律及主控因素是合理制定水资源规划,缓解该区地下水超采的重要依据。本文基于华北60个气象站近50年(1971—2020年)逐日气象资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式计算作物需水量,并分析降水对主要粮食作物(冬小麦和夏玉米)灌溉需求时空特征的影响。结果表明:在降水丰水年(25%),冬小麦作物灌溉需求指数IRI以0.50~0.75区间的高度灌溉需求分布区为主,夏玉米则以0.25~0.50区间的中度灌溉需求分布区为主,分布面积比率分别为研究区的92%、86%;在平水年(50%),冬小麦IRI以大于0.75的极高灌溉需求分布区为主,分布面积比率占56%,夏玉米仍以0.25~0.50的中度灌溉需求分布区为主,但分布面积比率扩大至100%;在枯水年(75%),冬小麦极高灌溉需求分布面积比率增大至97%,夏玉米则以0.50~0.75的高度灌溉需求分布区为主。降水量是影响IRI的主控因素,随降水量的增大,不同区位IRI均呈直线下降趋势,但对降水量变化的敏感性存在较大差异,其中,冬小麦以燕山山前平原、太行山前-冀中平原、中部-冀中平原和滨海平原最为敏感,降水量每增大100 mm,IRI降低0.14,夏玉米则以中部-冀中平原最为敏感,降水量每增大100 mm,IRI降低0.26。不同区位冬小麦和夏玉米IRI均服从正态分布,但随降水量变化,分布参数变化明显。

基于SHAP重要性排序和机器学习算法的灌区渠道调度流量预测

渠道泄水闸能够快速排除灌区入渠洪水,避免渠道漫顶。研究以淠史杭灌区灌口集泄水闸为例,以闸门调度流量为目标变量,以不同时段过去和未来降雨量、泄水闸闸上实时水位及其变化量为特征变量,比较8种机器学习算法的预测精度,同时采用shapley additive explanations(SHAP)法分析特征变量重要性。结果表明:1)集成学习算法预测评价指标优于传统回归算法,8种机器学习算法中随机森林回归(random forest regression,RFR)算法预测精度最高(训练集均方根误差、平均绝对误差、均方误差及决定系数分别为0.146 m^(3)/s、0.094 m^(3)/s、0.021 m^(3)/s、0.976;测试集分别为0.306 m^(3)/s、0.197 m^(3)/s、0.093 m^(3)/s、0.931);2)采用SHAP法确定的特征变量重要性排序表明灌口集泄水闸闸上水位对于泄水闸调度流量的预测结果影响最大,占特征重要性值总和的34.6%;3)以过去6 h降雨量、过去9 h降雨量、未来6 h降雨量、灌口集泄水闸闸上水位作为输入变量的RFR算法预测灌口集泄水闸调度流量效果最佳,训练集均方根误差、平均绝对误差、均方误差及决定系数分别为0.126 m^(3)/s、0.080 m^(3)/s、0.016 m^(3)/s、0.982;测试集分别为0.263 m^(3)/s、0.164 m^(3)/s、0.069 m^(3)/s、0.950,研究结果对灌区防洪调度决策具有重要参考价值。

新疆参考作物蒸散发趋势转折与大尺度气候变率的关系

参考作物蒸散发(reference crop evapotranspiration,ET_(0))能够全面反映一个地区的蒸散发能力,在农业高效节水灌溉等领域得到了广泛应用。近年来大多数研究通常将ET_(0)与局地气象因子的变化进行敏感性分析,忽略了大尺度气候变率对ET_(0)的遥相关影响。该研究基于新疆地区84个气象站点的逐日气象资料和气候变率指数,采用多元线性回归和Cramer’s突变检验等方法,探究了厄尔尼诺南方涛动(El Nino-Southern Oscillation,ENSO)、印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)、太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和北大西洋多年代际振荡(Atlantic Multidecadal Oscillation,AMO)等大尺度气候变率与新疆地区ET_(0)趋势转折的关系。结果表明:1960—2020年ET_(0)总体呈下降趋势,平均递减率为0.75 mm/a;1998年为ET_(0)的突变点,ET_(0)在1960—1997年呈明显减小趋势,平均递减率为2.50 mm/a,在1998—2020年转为明显上升趋势,平均递增速率为3.18 mm/a。PDO是影响ET_(0)趋势转折的主要气候变率,两者回归系数为−0.34,PDO在1998年由正位相转为负位相,导致风速由下降趋势转为上升趋势,同时AMO由负位相转为正位相增强了风速的趋势转折,进而导致了新疆地区ET_(0)在1998年的趋势转变(ENSO和IOD对风速的影响相对较弱)。海表面温度(sea surface temperature,SST)和ET_(0)的空间回归结果表现为PDO负位相,进一步验证了PDO对新疆地区ET_(0)趋势转折的影响。研究揭示了大尺度气候变率在年代际尺度ET_(0)变化特征和趋势转折中的主导作用,可为蒸散发理论研究提供新思路。

黄金梨树氮素营养状况对不同水氮用量的响应

【目的】探究黄金梨树氮吸收对水氮耦合的响应规律。【方法】设定灌水下限和施氮量2个因素,每个因素设定3个水平,即灌水下限:高水(HW:75%Fc)、中水(MW:65%Fc)和低水(LW:55%Fc)(Fc:田间持水率(体积含水率));施氮量:高氮(HF:486 kg/hm^(2))、中氮(MF:324 kg/hm^(2))、低氮(LF:162 kg/hm^(2)),正交设定9个试验处理,对照处理为园区常规管理(CK)。测定了果实膨大期和成熟期梨树春梢、叶片和果实全氮量。【结果】果实膨大期,中水中肥(MWMF)处理梨树春梢和叶片全氮量最高,较CK分别提高了26.20%和8.66%;灌水下限对春梢全氮量影响差异不显著,施氮量和耦合作用对春梢全氮量提高差异显著;灌水下限、施氮量及耦合作用对叶片全氮量提升差异不显著。成熟期时,中水中肥(MWMF)处理梨树春梢全氮量最高为0.74g/kg,高水中肥(HWMF)处理春梢全氮量最低,为0.54 g/kg;高水中肥(HWMF)处理梨树叶片全氮量最高为1.83 g/kg,高水低肥(HWLF)处理全氮量最低为1.70 g/kg;水氮耦合方案下果实全氮量较CK显著提高,其中,低水高肥(LWHF)处理果实全氮量最高,为0.82 g/kg,较CK提高了52.70%;灌水下限和水氮耦合作用对春梢全氮量的影响差异不显著,施氮量对春梢全氮量影响差异显著;灌水下限、施氮量和耦合作用对叶片全氮量差异不显著;灌水下限、施氮量和耦合作用对果实全氮量影响差异显著。2个时期梨树春梢和叶片全氮量均有:叶片>春梢。梨树春梢、叶片和果实等3个器官全氮量相关性不显著,春梢全氮量与果实全氮量呈弱正相关,叶片全氮量与春梢和果实全氮量呈弱负相关。【结论】不同时期3个器官对水氮耦合处理响应规律不一,适宜的水氮耦合处理能促进各器官对氮的吸收,各器官全氮量相关性不显著。考虑梨树生长与生产和采收后生长分化,推荐灌水下限为65%Fc,施氮量为300~350 kg/hm^(2)。

基于多源遥感数据的河套灌区玉米植株氮素浓度诊断及污染风险评估

【目的】利用多源遥感数据对河套灌区玉米生育期氮素浓度进行诊断并进行氮素污染风险评估,为施肥决策及农业面源污染溯源提供参考。【方法】基于无人机多光谱遥感数据和实测玉米植株氮素浓度数据,利用多种植被指数量化玉米植株氮素浓度,建立玉米生育期氮素浓度诊断模型。对玉米不同生育阶段的植被指数诊断模型进行评价,得到临界氮素浓度,并对玉米各生育阶段的氮素污染风险进行评估。【结果】2020年河套灌区玉米种植面积最大,为27.5万hm^(2),在玉米各生育阶段中,拔节期、小喇叭口期、大喇叭口期和花粒期分别以GBNDVI、RVI、NRI、NDVI建立的氮素浓度诊断模型为最优模型;基于氮素浓度诊断模型的遥感监测发现,小喇叭口期、花粒期植株氮素浓度较低,拔节期、大喇叭口期植株氮素浓度较高;玉米氮素污染风险主要发生在拔节期、大喇叭口期,小喇叭口期存在少量的Ⅳ级污染风险,花粒期不存在氮素污染风险。【结论】根据玉米植株氮素浓度诊断模型得到的氮素浓度值,获得以灌溉单元为基础的氮素污染风险等级分布,可为施肥决策和农业面源污染溯源提供合理参考。

基于温度信息和历史阈值的蒸散发预报及修正

蒸散发(ET c)是陆面和大气之间物质与能量交换的关键要素,其精准预报对于制定合理的灌溉计划和提高水分利用效率至关重要。本文以华北平原冬小麦和夏玉米为研究对象,在作物充分供水条件下,重点考虑了温度对作物生长的影响,发展了基于温度效应的作物系数(K c)和参考作物蒸散发(ET o)估算模型,构建了ET c预报模型(简称:M T);考虑极端天气情况的不确定性影响,通过构建历史阈值修正函数进一步发展了M T模型,形成了M T-threshold模型,并以涡度相关法实测值为依据,验证了M T-threshold模型在1~15 d预见期的适用性。结果表明:基于温度效应的K c预报值与实测值拟合效果较好,1~15 d预见期内具有较好的适用性;率定后Hargreaves-Samani模型的ET o估算效果较好,1~15 d预见期的预报准确率均在72%以上,且冬小麦生长季的预报效果优于夏玉米生长季;M T模型在1~7 d预见期具有较好的适用性(预报准确率>83%);M T-threshold模型在1~15 d预见期的预报效果有明显提升,1~7 d预见期的预报精度提高2%以上,预报精度均在86%以上;8~15 d预见期预报准确率提高8%以上,预报精度均在80%以上。因此,基于温度预报信息及作物生长历史阈值能够较好的实现ET c短中期预报。

山区河道水生态空间划定及管控的技术研究

河流水生态空间划定对河流的管理、保护及保障河流稳势至关重要,本研究以北京市怀柔区山区河道菜食河为研究对象,根据河道现状问题,结合北京水务“五位一体”的发展目标和《北京市河湖等水生态空间划定及管控规划技术指导意见》,利用HECRAS和GIS划定菜食河水域空间的管理、保护范围线,形成不同的水域功能区。基于《水利部关于加强河湖水域岸线空间管控的指导意见》,对各功能区提出相应的管控措施,推进水生态空间精细化管理,为后续水务工作提供依据。

基于不同有效积温的玉米干物质累积量模拟

为获得研究区适宜的玉米干物质累积量(DM)估算模型,通过2017—2019年在吉林省长春地区开展的3年农田试验,观测玉米生育期内作物根区20 cm地温、40 cm地温、农田气温、作物冠层温度以及玉米地上部干物质累积量等数据,建立基于不同有效积温的Logistic模型及其归一化模型,并用实测数据进行模型验证。结果表明,基于有效积温建立的Logistic模型可以模拟单株玉米干物质累积量生长,但不同地点、不同年份所建立的模型参数差异较大;Logistic归一化模型能够很好地模拟区域玉米干物质增长,在利用实测数据进行模型验证中,基于作物根区20 cm地温、40 cm地温、农田气温和作物冠层温度4种类型有效积温的Logistic归一化模型,其均方根误差、相对误差、决定系数和模型一致性系数都能达到较优值;以2019年数据建立的Logistic归一化模型对玉米干物质累积量模拟效果最优;基于有效冠层积温的Logistic归一化模型模拟效果较优。本研究结果可为灌区精量灌溉决策和管理提供技术支撑。

河套灌区玉米和向日葵ET的S-I估算模型关键参数分析

农田作物蒸散的快速评估对于灌区水资源最优调配和灌溉实时管理至关重要。简化S-I模型综合考虑作物冠层温度、田间气象参数和作物特征参数,可以进行实时农田作物ET的精确估算。该文利用河套灌区解放闸灌域2015—2016年2 a田间试验观测资料,对主要农作物玉米和向日葵的S-I模型中2个特征参数分别进行了率定和验证,并分析了模型蒸散估算的相关影响因素。结果表明:1)利用S-I简化模型可以对玉米和向日葵田间进行作物日蒸散量(daily evapotranspiration,ET_d)的估算,在该地区以13:00时率定和验证结果最优。在玉米主要生育期(6—8月),利用S-I模型估算ET_d可以达到较高的精度;而在7—8月,采用模型估算向日葵地ET_d也可以达到很高的精度;2)S-I模型中特征参数值受风速、地表覆盖度、表面粗糙度等因素的影响,不同作物其值不同。13:00时玉米S-I模型中特征参数值皆为负值,而向日葵中特征参数值为1正1负,进而影响模型估算精度。叶面积指数变化对特征参数值大小的影响在玉米和向日葵田块呈相反的趋势,而风速的影响则为一致。推荐13:00时率定的参数值可以在河套灌区玉米和向日葵作物需水量估算时直接应用。

我国典型作物用水特征及现代农业灌溉技术模式

理清农作物用水特征、灌溉技术模式、现代农业灌溉体系等问题,对提高农业用水效率和实现农业水资源持续利用具有重要现实意义。本文以我国综合农业分区为基础,重点以黄淮海小麦产区、东北水稻产区、长江中下游水稻产区、四川盆地水稻产区、内蒙古东部牧区、广西甘蔗产区及新疆棉花产区等为主要分区,分析了典型作物的灌溉制度特点与规律,筛选出优化技术模式,同时提出了现代农业灌溉的技术特点及政策保障体系。主要结论如下:(1)对各综合农业分区主要作物采用优化灌溉制度,保证作物缺水敏感期水分供应,节约灌溉水量,稳产同时提高水分生产率;(2)针对各综合分区特点及限制因素,筛选出先进节水技术模式并推广应用,确保优化灌溉制度精准实施,实现了区域农业综合生产能力提高;(3)为适应和支撑现代农业生产和经营体系,提出了基于信息技术的现代灌溉技术及其相应的融资机制、水权管理机制等政策保障体系。

土壤肥力提升原理与技术研究进展

提升土壤肥力是维持农业可持续发展和保障我国粮食安全的重要保证。为了从根本上实现基础地力相对较差地块的土壤肥力提升目标,本研究通过对土壤肥力提升原理与技术研究进展的系统总结,围绕土壤肥力概念、土壤肥力评价指标与方法、土壤肥力与作物产量的关系、土壤肥力提升的技术措施和研究展望5个方面进行了详细的阐述。分析表明,有机肥物料,尤其是加工后的生物炭和商品有机肥的施用,是我国现阶段提升土壤肥力的关键技术措施,而分类建立生物炭和有机肥生产和施用的技术与标准,发展有机无机配施理论,则是今后较长一段时间内实现土壤肥力提升的重要研究方向。

模拟教学在住院医师骨科手术麻醉决策和应急处理能力培养中的作用

背景:临床决策和应急处理能力是麻醉住院医师培养过程中的难点,也是保证临床安全的基础。目的:本研究在骨科临床手术麻醉教学中引入模拟病例运行教学方式,以提高住院医师临床决策和应急处理能力,并提高教学效果。方法:以麻醉科第二年规范化培训住院医师为培训对象,开展骨科手术麻醉应急处理的模拟培训课程。通过2个罕见、后果严重的骨科手术病例——恶性高热和术中肺栓塞进行模拟教学演练,并在演练结束后进行引导性反馈。在培训前后通过主观及客观问卷评估教学效果。结果:培训课程后,学员的客观评估评分显著提高(P<0.05),同时学员对培训课程满意度较传统模式教学高。结论:模拟病例教学方式弥补了传统教学的缺点,具有较好的教学效果,可以应用于骨科手术麻醉的临床教学中。

数据画像领域个人金融信息保护问题及其对策研究

大数据时代,数据画像越来越盛行,尤其在金融领域,大多数金融机构都利用个人的身份信息、账户信息、交易信息、社交信息、兴趣爱好等对其开展数据画像,以此有针对性地、分层次地向其推销产品或服务。但不规范的数据画像或数据画像运用不当不仅容易导致信息主体的隐私权遭到侵害,还可能导致其财产损失。研究数据画像领域个人金融信息保护存在的问题,明确数据画像的合理边界,规范数据画像的运用,对于平衡个人信息的使用与保护之间的矛盾有着重要的意义。

超高龄髋部骨折患者的临床特点和手术安全性分析

背景:超高龄(≥90岁)髋部骨折患者给骨科医师带来越来越大的挑战。目的:分析超高龄髋部骨折患者的合并症特点,探讨此类患者的围手术期安全性。方法:回顾性分析2006年1月至2020年12月我中心收治的髋部骨折病例,经筛选,纳入本研究1537例。以年龄分组:A组(≥90岁,139例)和B组(65~89岁,1398例)。比较两组的性别、骨折诊断、合并症情况,然后进行匹配处理,比较匹配后两组(AP组和BP组)术前住院日、总住院日、围手术期死亡率和并发症发生率。结果:A组发生股骨转子间骨折的患者比例高于B组(χ2=16.471,P<0.01),合并糖尿病或其他代谢性疾病的患者比例低于B组(χ2=9.752,P=0.0028),而合并贫血的患者比例则高于B组(χ2=97.472,P=0.006)。AP组和BP组的围手术期死亡率以及大部分并发症的发生率比较,差异无统计学意义;但肺部感染并发率差别具有统计学意义(χ2=4.187,P=0.041)。结论:超高龄髋部骨折中有较多的转子间骨折;合并贫血的患者比例高,合并糖尿病等代谢疾病的患者比例低;围手术期较易并发肺部感染;死亡率和绝大多数并发症发生率并未升高。

新型冠状病毒肺炎疫情期间骨质疏松性骨折诊疗流程与方案建议

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的主要特点是潜伏期长、传染性强、隐蔽性大,目前已知呼吸道飞沫和密切接触为主要传播途径。目前累计感染人数众多,并已有3000余名医护人员被感染。骨质疏松骨折患者就医是刚需,诊疗过程中加强防护意识和防护措施、详细询问病史及流行病史、严格诊疗流程对于防止COVID-19交叉感染或聚集性感染至关重要。

臀肌挛缩症双侧一期关节镜下松解与开放松解的临床疗效分析

背景:臀肌挛缩症十分常见,常会导致不同程度的髋关节功能受限,目前常用的手术矫正方法有两种:传统开放松解和关节镜下松解。目的:比较关节镜下双侧一期松解与传统开放松解治疗臀肌挛缩的效果。方法:回顾性研究北京协和医院1995年1月至2018年12月收治的双侧臀肌挛缩患者,其中应用传统开放松解治疗的患者19例,关节镜下臀肌挛缩松解的患者21例。收集患者手术时间、切口长度、术中出血量、术后疼痛、并发症发生率、复发率、髋关节内收活动度、Harris髋关节评分(HHS)等治疗指标。结果:术后随访6~24个月,平均14.8个月。与传统开放手术组相比,关节镜治疗组的平均手术时间更长(P<0.05),但手术切口更小、术中出血量更少、术后疼痛明显减轻(P<0.05)。术后并发症发生率、臀肌挛缩复发率及末次随访时的髋关节内收活动度、HHS评分,两组比较无明显统计学差异(P>0.05)。结论:关节镜下臀肌挛缩松解术安全、有效,相对于传统开放松解手术在保证治疗疗效的基础上在许多明显的优势,值得推广。