1960-2020年黄河流域农业热量资源时空演变特征

[目的]气候变暖将改变农业热量资源的时空分布,对黄河流域农业热量指标进行分析,可为区域合理利用农业气候资源提供依据。[方法]基于1960-2020年黄河流域89个气象站点逐日气象资料,运用线性趋势估计和Mann-Kendall突变检验等方法分析了黄河流域年平均气温,≥0℃和≥10℃的初终日、持续日数和有效积温的时空变化特征及其影响因素。[结果]近61 a黄河流域平均气温、≥0℃和≥10℃有效积温分别以0.29℃·(10 a)^(-1)、70.23℃·d·(10 a)^(-1)和34.50℃·d·(10 a)^(-1)的倾向率呈上升趋势,≥0℃和≥10℃持续日数呈增加趋势,倾向率分别为3.33 d·(10 a)^(-1)和2.78 d·(10 a)^(-1)。≥0℃和≥10℃初日呈提前趋势,倾向率分别为—2.16 d·(10 a)^(-1)和—2.14 d·(10 a)^(-1),≥0℃和≥10℃终日呈延迟趋势,倾向率分别为1.16 d·(10 a)^(-1)和0.63 d·(10 a)^(-1),≥0℃和≥10℃初日提前的幅度大于终日推迟的幅度,≥0℃初终日和持续日数变化幅度大于≥10℃相应指标变化幅度。近61 a黄河流域年平均气温、≥0℃和≥10℃有效积温分别于1996、2003和1997年发生突变。黄河流域上、中、下游地区各热量指标变化趋势与流域整体变化一致,上游地区变化幅度相对较大。从空间分布来看,由上游、中游到下游地区年平均气温逐渐增加,≥0℃和≥10℃有效积温逐渐增加,初日逐渐提前,终日逐渐推迟,持续日数逐渐延长。[结论]黄河流域农业热量资源呈增加趋势,热量指标主要受海拔高度和年平均气温影响。西太平洋副高强度指数、太平洋副高强度指数和东大西洋遥相关型指数是影响近61 a黄河流域农业热量指标变化的主要大气环流因子。

1988-2020年新疆棉花生产格局与贡献因素

为摸清新疆棉花生产变化与增产格局,本研究基于1988—2020年新疆棉花生产相关数据,运用数理统计和重心模型等方法对新疆棉花生产时空格局进行分析,探讨了棉花增产格局与贡献因素。结果表明,1988年以来新疆棉花生产变化呈现两个阶段:波动增长时期(1988—2014年),棉花产量由17.12万t增至337.85万t,种植面积由22.13万hm^(2)增至197.00万hm^(2);波动下降时期(2015—2020年),棉花产量波动降至302.70万t,种植面积减至163.67万hm^(2)。1988—2020年,新疆大部分地市棉花产量、种植面积和单产显著增加,但各地差异明显,南疆在新疆棉花生产中地位突出,阿克苏、喀什和巴音郭楞三地对新疆棉花增产贡献为65.43%。北疆和东疆哈密棉花产量增速快于南疆地区,致使棉花生产重心向东北方向迁移300.96 km,由喀什迁移至阿克苏。从贡献因素看,新疆棉花增产主要为种植面积主导(74.61%),未来新疆应将提高棉花单产作为保障棉花产量的主要途径。

2000—2021年黄河流域化肥使用量与粮食产量时空变化特征

[目的]研究黄河流域化肥使用时空变化特征及其与粮食生产的关系,为该流域化肥施用管控提供理论依据。[方法]基于2000—2021年黄河流域化肥使用量和粮食产量相关数据,采用空间自相关分析、核密度分析和标准差椭圆等方法对黄河流域化肥使用的时空变化特征进行了分析,并探讨化肥使用量和粮食产量的关系。[结果]2000—2021年黄河流域粮食产量增长49.55%,大于化肥使用量增速(24.87%),2013年后流域化肥使用量开始波动下降,粮食产量依然保持增长趋势,化肥使用效率明显提升。近22 a来黄河流域化肥使用的区域集聚态势在持续减弱,黄河流域化肥使用量在空间上具有一定的非均衡性,热点区域主要集中在河南和山东省,冷点区域集中在青海和甘肃省,22 a来黄河流域化肥使用热点区域减少,高值聚集区向西移动,冷点区域增加。近22 a来黄河流域上中下游地区化肥使用量分别增长46.52%,38.68%和9.50%,西部地区化肥使用量快速增长,推动了流域化肥使用重心向北西西方向移动57.40 km。近22 a来黄河流域粮食产量重心向北北西方向移动22.06 km,与化肥使用量重心趋于分离。[结论]黄河流域化肥减量增效行动成效显著,但整体化肥使用强度仍为超标状态,未来仍需减少化肥使用。

基于ANSYS的真空热处理炉的温度场分析

利用ANSYS Workbench软件分析了管式真空热处理炉炉膛内部温度场分布,通过模拟隔热层放置位置/厚度、工件盒厚度/材质、筛网厚度/材质对炉膛内部均温区范围及其平均温度的影响,获得了不同热处理炉隔热层、工件盒与筛网的设计参数;通过优选设计参数,可使均温区长度从240 mm提升至320 mm,提升了33.33%,平均温度从958.25℃提升至962.94℃。最后采用优化后的热处理炉结构参数对负载Nd2Fe14B试样的温度场进行了仿真。结果表明,Nd2Fe14B永磁体的均温区范围及平均温度得到了明显提升,磁体平均温度从959.07℃提高到963.06℃,且磁体的温度起伏明显趋于平稳,从±1.06℃优化至±0.21℃。

1960—2020年黄河流域不同等级降水时空特征

黄河流域是我国重要的生态脆弱区,明确流域不同等级降水量与降水天数、降水强度之间的关系,可为揭示流域降水规律提供基础信息。基于1960—2020年黄河流域96个气象站点降水资料,采用数理统计和Pearson相关分析等方法对流域不同等级降水时空演变特征进行了分析,探讨了不同等级降水对总降水的贡献和影响。结果表明:近61 a黄河流域年降水量和降水强度分别以0.008 mm·(10a)^(-1)和0.12 mm·d^(-1)·(10a)^(-1)(P<0.01)的倾向率增加,降水日数以-1.82d·(10a)^(-1)的倾向率减少(P<0.01),小雨和中雨量与日数均呈减少趋势,大雨、暴雨和大暴雨量与日数均呈上升趋势,各等级降水强度均呈增加趋势。近61a小雨发生率最高为84.32%,小雨贡献率最大,为37.64%;中雨次之,为34.47%;小雨发生率(P<0.01)和贡献率呈减少趋势,大雨以上降水发生率和贡献率呈增加趋势。黄河流域小雨量、小雨日数和小雨强度在西南部形成高值中心,随着降水等级的增加,降水量、降水日数和降水强度的高值区域主要集中在流域东南部。相关分析表明,黄河流域年总降水量受中雨和大雨量影响较大,年总降水日数受小雨日数影响较大,年总降水强度受大雨和暴雨量及其降水日数的影响较大。研究结果可为流域生态保护提供参考。

ZZZZ+WSC-133.0 mm高强度密封钢丝绳研制

密封钢丝绳具有高的破断拉力,良好的弹性模量、耐腐蚀性及抗旋转性能。为满足客户需求,研究开发了ZZZZ+WSC-133.0 mm高强度密封钢丝绳,结构采用四层全密封设计,充分考虑相邻层钢丝捻角匹配和同层钢丝间的合理间隙,相邻层钢丝捻角为16.5°~18.5°,同层钢丝间隙为0.1~0.3 mm。钢丝采用热镀锌铝合金生产工艺,内层绳圆钢丝公称抗拉强度级别为1960 MPa,Z形钢丝公称强度级别为1770 MPa。研制结果表明,制绳钢丝符合相关标准要求,实测钢丝绳直径135.7~136.0 mm,偏差为2.0%~2.3%,实测整绳破断拉力20709 kN,比客户要求的最小破断拉力20571kN高138 kN。

基于复杂网络理论的机组精益化管控评价体系研究

为提高水力发电机组运行效率与可靠性,提出了一种基于复杂网络理论的机组精益化管控辅助支持系统。研究设计了由机组基本指标、运行摆度、运行振动值和运行温度构成的水力发电机组评价技术指标,并建立了基于复杂网络理论的机组评价方法。通过实例测试验证表明,该方法能较为准确地评价水力发电机组的运行状况,对实现水力发电机组的精益化管控具有重要意义,可为提高发电效率和降低运行成本提供理论支持和实践参考。

开关站LCU同期装置国产化优化设计与分析

基于景洪水电站计算机监控系统开关站现地控制单元同期系统设备老化、操作复杂等现象,分析该系统的结构及存在问题,采用深圳国立智能电气公司的SID-2FY智能复用型同期装置,同步配置选线器、SID-2SL-A型微机多功能同步表等设备,实现了双套自动准同期装置冗余备用的系统优化,提高了同期系统操作的可靠性。新同期装置上线后运行效果良好,可供同类型的水电站项目借鉴。

1960—2020年黄河流域气候生长季时空演变及成因分析

基于1960—2020年黄河流域89个气象站点资料,采用Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析和相关分析等方法对黄河流域生长季始期(GSS)、生长季末期(GSE)、生长季长度(GSL)、生长季内≥10℃活动积温(AT10)和≥10℃活动积温天数(DT10)的时空变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)1960—2020年黄河流域GSS显著提前[-2.04 d·(10a)^(-1)],GSE呈推迟趋势[0.85 d·(10a)^(-1)],GSL显著延长[2.88 d·(10a)^(-1)],但区域差异较大,下游GSS开始最早(2月23),上游最晚(3月30),上游GSE结束最早(10月24),下游最晚(11月30),下游GSL最长为334.03 d,上游最短为297.33 d。(2)近61 a黄河流域GSL的显著延长主要源于GSS的显著提前。(3)近61 a来黄河流域生长季指标存在28 a左右的周期变化,GSS、AT10和DT10于1998年发生突变,GSL于2002年发生突变。(4)黄河流域上、中、下游地区生长季指标变化趋势一致,下游地区变化幅度最大,上游地区次之,中游地区变幅最小。(5)相关分析表明,近61 a来黄河流域GSS提前主要与春季升温有关,GSE延迟主要源于秋季增温,上游和下游地区GSL延长主要源于春季增温,中游地区GSL延长主要与秋季变暖有关。

1960-2019年河南省霜冻日期时空变化及影响因素研究

基于1960-2019年河南省17个气象站点观测资料,采用线性倾向估计、 Mann-Kendall突变检验和相关分析等方法,对河南省霜冻日期时空变化特征及其与地理因子的关系进行分析,采用R/S分析法预测霜冻日期的未来趋势.结果表明,1960-2019年河南省平均初霜日期为11月8日,终霜日期为3月28日,平均无霜期224 d. 60年来初霜日以2.66 d/10a的速率推迟,终霜日以-2.88 d/10a的速率提前,无霜期以5.54 d/10a的速率显著延长. 21世纪10年代初霜日最晚,终霜日最早,无霜期最长.初霜日期于2004年发生突变,终霜日和无霜期于1998年发生突变.从空间分布来看,河南省初霜日自南向北逐渐提前,终霜日自南向北逐渐推迟,无霜期自南向北逐渐缩短.未来河南省初霜日期推迟,终霜日提前和无霜期延长的趋势将会延续,初、终霜日和无霜期主要受纬度的影响.

河南省化肥施用时空分异及环境风险评价

基于1993—2020年河南省耕地面积和化肥施用相关数据,采用数理统计方法对河南省化肥施用时空变化特征进行了分析,运用环境风险评价模型对化肥施用环境风险进行评估.结果表明:1993—2020年河南省化肥施用量和施用强度均呈先升后降趋势,2015年后开始波动下降,阶段性特征明显;28年来河南省氮、磷、钾肥施用比例由1∶0.44∶0.15逐步调整为2020年的1∶0.67∶0.55,氮肥比例递减,磷肥和钾肥比例稳步增长;2020年河南省化肥施用强度为862.36 kg/hm^(2),属于高度过量水平,河南省不同地区化肥施用强度差异相对较大,豫北化肥施用强度最高,豫南最低;2020年河南省总肥的环境风险指数值为0.77,属于重度风险等级,豫北的风险指数最高,豫南风险指数最小.2015年后河南省化肥施用开始下降,化肥增长趋势得到扭转,但河南省化肥风险指数仍属重度风险等级,未来仍需采取措施以实现减施增效.

基于中药复配剂的烤烟化学农药减量增效研究

为明确中药复配剂与减量化学农药联合施用对烤烟生长发育、病害防治、经济性状、化学成分和烟叶品质的影响,采用大田试验,设置T1(常量化学农药)、T2(常量中药复配剂)、T3(常量中药复配剂+减量25%化学农药)、T4(常量中药复配剂+减量50%化学农药,以清水为对照(T5,CK),共5个处理。结果表明,中药复配剂与减量化学农药联用对病害防治、农艺性状、产值及烟叶质量均有一定的提升效果。其中,常量中药复配剂与减量50%化学农药联用(T4)整体效果最好,产量较CK提高了18.52%,产值较CK提高了27.15%。在减少化学农药用量的同时,对赤星病的防效达40.35%,空胫病发病率较CK降低了1.40个百分点,同时对烟叶致香物质总量及烟叶评吸质量亦有提升作用。

2个烟草青枯病菌菌株的致病力差异与基因组比较分析

【目的】探索比较2个不同青枯病菌菌株之间致病力差异和基因组差异,分析影响菌株致病力差异的关键基因,为烟草青枯病的防治提供理论参考。【方法】从烟草青枯病发病烟株上分离获得不同的青枯病菌菌株并进行鉴定,通过侵染试验比较2个菌株之间的致病力差异,并对2个菌株的基因组进行测序,比较二者之间基因组序列差异,分析影响菌株致病力差异的基因。【结果】从江西省抚州市广昌县和南丰县分离到2株青枯病菌菌株RsTP2和RsTY2,egl测序表明菌株RsTP2和RsTY2均属于亚洲分支演化型Ⅰ中的序列变种13,其中菌株RsTP2对云烟87致病力较强,而菌株RsTY2致病力较弱。通过对2个菌株进行基因组测序,获得二者的基因组框架图,其基因组大小分别为5.43MB和5.23MB。将获得的基因和蛋白序列与相关数据库进行比对,获得基因的功能及物种注释信息。通过分析发现,菌株RsTY2有52个蛋白和菌株RsTP2的44个蛋白比对后序列存在差异,其相似度在50.00%~99.88%,其中存在较大差异的编码蛋白主要是凝集素类蛋白,其次是细胞溶素分泌激活蛋白和穿孔素家族蛋白。【结论】通过比较不同致病力青枯病菌株RsTP2和RsTY2的基因组序列差异,发现二者基因组中编码凝集素类蛋白、细胞溶素分泌激活蛋白和穿孔素家族蛋白等蛋白序列差异较大,这类编码蛋白主要参与细菌的黏附、膜溶解、穿透等功能,与细菌侵入宿主细胞的能力关系密切。这几类编码蛋白的差异推测是导致菌株RsTP2和RsTY2致病力差异的重要因素之一。

石油钻井用超高强度多层压实股钢丝绳研制

随着油田开采的不断发展,深井采油对钢丝绳的性能要求也越来越高,要求其具有高的破断拉力、良好的结构稳定性及抗旋转性能。选用多层压实股钢丝绳替代常规结构钢丝绳是发展的趋势。对35(W)×K7-52 mm石油钻井用超高强度压实股钢丝绳进行研制,钢丝绳要求最小破断拉力2480 kN。通过优化钢丝绳工艺设计及各工序生产工艺,各层股均采用压实结构,股径压缩率控制在13.4%~14.5%,股径公差控制在-1%~+1%,内、外层绳采用一次捻制工艺技术。研制结果,钢丝绳实测直径53.60~53.80 mm,钢丝绳破断拉力2530 kN,钢丝破断拉力总和3146.31 kN,各项技术指标均满足标准及合同要求。

综采工作面过大落差断层深孔预裂爆破技术

为解决综采工作面遇大落差硬岩断层阻碍推采问题,分析传统过断层方法以及现有研究技术弊端,对过大落差断层深孔预裂爆破技术展开系统研究。针对大落差断层产状不明晰,过断层路径设计不精确的问题,提出了断层产状探测技术,优选断层探巷布置方案,根据其揭露信息建立了断层走向计算模型;针对深孔爆破技术在工作面、运输巷、回风巷不适用的问题,研究预掘爆破巷关键技术,提出了爆破巷布置原则及布置参数计算方法,确定了爆破巷内实施深孔预裂爆破的方案,设计了耳式硐室施工方法,解决了大药量集中爆破难题;基于岩石爆破理论,结合过大落差断层工程特点,针对性设计孔径、孔深、装药量、封堵长度、炮孔布置及爆破振动安全控制,形成了完整的爆破参数选取及计算方法。新巨龙煤矿2302N工作面下平巷揭露综合落差12. 5 m硬岩断层,通过下平巷揭露点依次布置的6个探测孔,探明了断层向工作面延展初始走向,设计了垂直断层走向、沿煤层底板掘进探巷方案以及沿断层下盘煤层底板掘进爆破巷方案;通过实测信息规划了过断层路径,根据路径内断层产状变化划分了8个爆破区域,设计了各区域内爆破布置参数,并借助数值模拟对爆破效果进行了预测分析。应用效果表明,爆破裂隙贯通效果良好,采煤机过断层截齿消耗减少了40%～50%,相比传统过断层方法节省了时间一倍以上。新巨龙煤矿多个工作面均成功完成了过大落差工程应用,在保障工作面高效连续推采、减少过断层成本、保证爆破安全等方面取得了良好的效果。

江西省抚州烟区青枯雷尔氏菌的分离鉴定与遗传多样性分析

为揭示青枯雷尔氏菌的遗传多样性,进而有效防治烟草青枯病,从江西省抚州市宜黄、黎川、乐安、广昌、资溪和南丰等烟叶产区采集青枯病发病烟株进行病菌分离,并以青枯雷尔氏菌种特异引物759/760进行PCR鉴定,获得了青枯雷尔氏菌33株。同时采用RAPD熔解曲线分析法(McRAPD)及内切葡聚糖酶基因(egl)测序法进行遗传多样性分析,确定其序列变种。McRAPD结果显示,多数青枯雷尔氏菌菌株遗传分化与地理来源相关性不强。egl基因测序结果表明,33株菌属于亚洲分支(演化型Ⅰ)的序列变种13、15、17和34,序列变种和地理来源具有较强相关性。序列变种15菌株占比最高,为57.6%,19株分离自广昌、黎川、乐安、南丰、宜黄和资溪等6县10个乡镇,是优势序列变种。序列变种17占比最少,为9.1%,3株全部分离自宜黄县黄陂镇。而4株序列变种34主要分离自乐安县增田镇,黎川县潭溪乡和资溪县高阜镇,占比12.1%。广昌县尖峰乡和头陂镇,南丰县傅坊乡和太源乡等产区在云烟87上分离到序列变种13,占分离菌株的21.2%,在江西省抚州市为首次发现。

基于锁核苷酸(LNA)增敏的植烟土壤青枯雷尔氏菌定量PCR检测

为了定量检测植烟土壤中青枯雷尔氏菌的数量,有效防控烟草青枯病,构建了一种锁核苷酸(LNA)荧光定量PCR检测方法。以青枯雷尔氏菌细胞色素c基因(Cyt c)(NCBI Genebank序列号:WP_011002214.1)为靶标,采用LNA技术合成覆盖目标片段的引物序列,结合荧光定量PCR技术,进行了植烟土壤中烟草青枯雷尔氏菌数量的快速检测。结果表明,所构建的Cyt c基因标准曲线的R^2>0.99,相关性较好。与普通DNA引物相比,采用Cyt c基因LNA引物进行的PCR适用退火温度更高,扩增效率也更高。通过对水稻土发病烟田18个土壤样品的检测,表明青枯雷尔氏菌数量在2.52×10~4~1.88×10~7个/g土壤之间。因此,构建的一种基于Cyt c基因的LNA增敏定量PCR检测体系,适用于水稻土等植烟土壤中青枯雷尔氏菌的定量检测,对烟田土壤的提前检测有助于烟草青枯病发生的预警。

高预紧力锚杆破断及其控制的宏观力学机制研究

针对高预紧力锚杆易破断问题,采用现场调研、理论分析方法,分析了破断锚杆断口与杆体形态和井下高预紧力锚杆受载类型及受力状态,研究了锚杆预紧力与预紧力矩的关系,建立了侧向扭转载荷、轴向拉伸载荷和横向剪切载荷复合作用下的锚杆受力模型,揭示了预紧力矩对锚杆横截面切应力及周边主应力的影响,结合第三强度理论分析了多种类型载荷复合作用下高预紧力锚杆破断的力学机制,并提出了控制高预紧力锚杆破断的力学机制与对策。研究结果表明:井下服役中的锚杆既可能承受较大的单一类型载荷,也可能承受多种类型载荷的复合作用;锚杆预紧力与预紧力矩呈正比,与螺母-托盘之间的摩擦系数呈反比;扭转、拉伸、弯曲复合作用下锚杆横截面周边最大主应力与预紧力矩呈正相关;承受扭转、拉伸、弯曲复合作用是高预紧力锚杆破断的主要原因,其中高预紧力矩影响着锚杆横截面周边主应力状态,并促使受力状态满足强度条件;从减少锚杆延伸量、避免岩层错动影响和降低预紧力矩等方面采取相应措施有助于控制高预紧力锚杆破断。

1978-2017年河南省气候生产潜力时空演变及趋势分析

为研究近40年来河南省气候生产潜力变化特征及未来趋势,基于1978—2017年河南省17个气象站点的逐日降水和气温等气象资料,运用Miami模型和Thornthwaite Memorial模型对河南省温度、降水和气候生产潜力进行了测算,运用一元线性回归、相关分析和R/S分析等方法对河南省气候生产潜力时空变化特征及未来趋势进行了分析与评估。结果表明:(1)1978—2017年河南省多年平均气温为14.62℃,并以0.34℃/10 a的倾向率呈增加趋势,多年平均降水为744.14 mm,以-2.51 mm/10 a的速率减少;(2)近40年来河南省温度和气候生产潜力均呈上升趋势,增长速率分别为28.78 kg/(hm 2·10 a)和10.80 kg/(hm 2·10 a),降水生产潜力以-2.29 kg/(hm 2·10 a)的速率呈减小趋势;(3)在空间分布上,河南省温度生产潜力大体上呈南高北低、东高西低的分布特征,降水和气候生产潜力均呈东南往西北方向递减的变化趋势;(4)相关分析表明,河南省气候生产潜力和降水相关系数达0.956,降水是气候生产潜力的主要限制因子;(5)R/S分析表明,河南省气候生产潜力的Hurst指数平均值为0.59,未来气候生产潜力可能继续保持增长趋势。河南省气候生产潜力受温度的影响较小,受降水的影响相对更大。

基于MOD16的河南省地表蒸散量时空变化特征

基于MODIS(Moderate-resolution Imagine Spectroradiometer)蒸散产品MOD16、归一化植被指数NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)和河南省17个气象站点数据资料,运用线性趋势、相关分析和克里金插值等方法对河南省2001—2019年蒸散量时空变化特征、不同土地利用类型蒸散量差异及其影响因素进行了分析.结果表明:①2001—2019年河南省多年平均蒸散量为364.05 mm,空间上呈西南部伏牛山—桐柏山—大别山等山区较高,南阳盆地和中北部地区较低的分布特征.②河南省年内各月间的蒸散量呈“增加—减少—增加—减少”的“双峰型”分布特征,具有明显的季节差异,蒸散量从大到小依次为夏季(162.59 mm)、春季(113.47 mm)、秋季(66.47 mm)、冬季(35.79 mm).③河南省蒸散量空间分布受土地利用类型影响显著,蒸散量从大到小依次按林地(445.57 mm)、草地(347.87 mm)、水域(341.91 mm)、耕地(340.34 mm)、城镇用地(320.49 mm)、未利用土地(279.04 mm)的顺序递减.④近19年来,河南省蒸散量以5.968 mm/a的倾向率呈上升趋势,明显增加的区域主要分布在西南部伏牛山—桐柏山—大别山等高蒸散量地区.⑤相关分析表明,河南省蒸散量受气温和植被长势情况影响较为明显,受降水的影响较弱.