寒旱农业理论与实践的新探索——兼评《甘肃现代寒旱农业高质量发展研究》一书

甘肃省发展寒旱农业,是从寒、旱气候与脆弱生态叠加制约农业发展的实际省情出发,从趋利避害入手,加快实现甘肃由特色农业大省向特色农业强省转变。《甘肃现代寒旱农业高质量发展研究》一书,详细介绍了甘肃省发展寒旱农业的地理、气候特点以及面临的挑战,如水资源匮乏和生态环境脆弱等,系统阐述了寒旱农业区域划分方案,测评了甘肃省各地现代寒旱农业发展水平,揭示了甘肃省寒旱地区农业发展的现状、问题和未来发展方向。

基于甘肃寒旱区域划分视角的寒旱农业概念和发展问题研究

甘肃是全国寒旱特征最明显、寒旱区域最为集中的省份,也是寒旱农业活动最集中、最典型的省份。本文结合农业地理学、生态保护与可持续性发展理论来分析和研究寒旱农业概念等寒旱农业基础理论问题,重点以“寒”“旱”气候特征详细划分了甘肃寒旱农业的区域范围,以此分析不同气候类型、地形条件下寒旱农业的特殊性,进而较为全面和系统地提出和诠释了寒旱农业的定义、内涵和特征。在此基础上,探讨了甘肃独特的寒旱区域和寒旱气候的变化对农业生产的多重性影响,以趋利避害,因势利导,探索具有“寒旱”内在特质的新时期甘肃特色优势农业发展道路。

金昌市寒旱特色农业产业高质量发展研究

甘肃省农耕文化底蕴深厚,高寒干旱气候条件的土地资源丰富,农业产业发展优势众多,金昌市依托其显著的寒旱气候条件、集中的寒旱农业区域、成熟的寒旱农业技术和典型的寒旱农业产业品牌,探索出一条新时代寒旱特色农业产业发展道路,既引领“特色”方向,又契合“质高”定位,同时考虑到“寒旱”特质。文章梳理了金昌市寒旱特色农业产业的发展概况、种植规模、产业体系、品牌建设情况等,深入分析了金昌市寒旱特色农业产业高质量发展中存在的问题,如产业基础薄弱、产业融合程度低、产业链结构单一、农产品附加值低、产业品种结构欠合理、生产经营体系不完善等,并从发掘新质生产力角度提出了形成“科技—产业”良性循环、畅通“产业—金融”循环、坚守新质生产力提出的“质优”这个创新边界等推动金昌市寒旱特色农业产业高质量发展的对策建议。

西北寒旱地区青贮取机发展现状研究

我国地大物博,西北寒旱地区的占地面积相对较广,但是因为相应的气候条件,其他产业发展困难,农业和畜牧业成为西北寒旱地区的主要产业。随着畜牧业规模的不断扩大,依靠人工饲养等对于人力资源的需求量是相对较高的,需要投入大量的人力成本,不利于畜牧产业的健康可持续发展。因此,在当前西北寒旱地区的畜牧业发展过程中,也开始使用机械化的设备来完成饲养工作,而其中青贮取料机就是西北寒旱地区非常具有代表性的机械化设备。但是,青贮取料机的实际应用过程中也面临着诸多问题,阻碍了当前西北寒旱地区的畜牧业发展。本文中就将针对西北寒旱地区青贮取料机的发展现状进行深入探究,希望能够不断地通过技术优化以及专业人才的培养等来推动畜牧业机械化、现代化发展。

内蒙古寒旱地区高丹草种植与利用研究

[目的]研究自美国引进的高丹草(AS6016)在我国内蒙古自治区寒冷及干旱地区的种植表现,为推动饲草产业健康发展及畜牧业转型升级提供科学依据。[方法]以呼和浩特市布和家庭农场、兴安盟公主岭牧场为试验地,分别进行旱区和寒区种植试验,于2022年5月末实地种植高丹草(AS6016)53 hm^(2),分别于2022年8月、9月进行刈割,获取鲜草及干草试验样本,采用凯氏定氮法、索式浸提法等对粗蛋白、粗脂肪、糖分等营养成分进行检测,并进行了经济效益分析。[结果]确定高丹草(AS6016)最佳营养价值收获时间为拔节后期,该阶段收获并青贮后粗蛋白含量达11.78%、粗脂肪含量达1.91%,且产量与收益分别为同期青贮全株玉米的2.07、2.45倍。[结论]寒旱地区高丹草(AS6016)的种植与利用具有可行性,能够在保障草食畜产品有效供给、维护国家粮食安全上发挥重要作用。

高海拔寒旱地区草莓集约化育苗技术

草莓作为经济价值高、市场需求量大的水果,其种植面积不断扩大,种苗需求量也日益增加。高海拔寒旱地区草莓生产过程中设施育苗成本高、露地育苗产苗率低,所需种苗主要从南方地区引进。为了解决高海拔寒旱地区草莓生产种苗不足的问题,研究总结了高海拔寒旱地区草莓集约化育苗技术,该技术在日光温室采用脱毒种苗大量繁育匍匐茎子苗,再用露地覆盖低成本基质(河沙)的方法进行扦插繁殖,通过温室和露地相结合的方式繁育草莓苗,子苗生产量基本与设施育苗持平,在露地育苗量的3倍以上,且冷凉的气候条件促使花芽提早分化,为草莓生产及规模化育苗提供了一种经济实用的技术措施。

寒旱地区40万吨全地埋污水厂建造运维关键技术研究与应用

一、成果研究背景地埋式污水处理厂主要是为了解决城市中心人口密集、用地紧张、景观规划难度大、环境污染的问题。近年来土地资源收缩,全地埋式污水处理厂逐渐成为市政污水处理的主流建设方式。该成果依托兰州40万吨地埋式污水处理厂项目开展研究(见图1)。

寒旱地区SMA沥青路面施工方法

针对寒旱地区沥青混凝土路面低温裂缝病害严重的特点,研究沥青路面低温抗裂性能。在SMA沥青混合料配合比设计中,通过确定改性沥青用量、纤维稳定剂掺量、矿粉用量采用高限,提高混合料中改性沥青马蹄脂数量,增强结合料拉伸性能,提高混合料的低温抗裂性能。

陇东地区的寒旱农业特征及冬小麦抗寒旱栽培措施

陇东地区地处西北黄土高原腹地,为典型雨养农业区,冬小麦生产在粮食生产中占有重要位置。该地区降水集中在7-9月,季节性干旱频发,冬小麦最大需水期降水满足率仅为29.31%;生育期间整体气温变暖,但12月至次年2月和4月气温变化剧烈,在冬小麦生育期提前的情况下易形成冻害。在分析陇东地区寒旱特征及冬小麦受灾成因的基础上,根据当地气候和降水特征,提出生物主动御旱御寒与覆盖保墒增温抗旱抗寒技术模式,即选育出抗旱耐寒冬小麦新品种,配套抗旱耐寒栽培技术,以保证区域冬小麦生产安全。

寒旱环境灌木植物根–土相互作用及其护坡力学效应

通过在试验区将4种护坡灌木植物种植在PVC管内,分别对土体、4种灌木根–土复合体试样做直接剪切试验,对比非含根土体与4种灌木含根系土体抗剪强度指标,评价试验区生长时间为1 a灌木根系的护坡力学效应;通过对比4种灌木根–土复合体抗剪强度,评价生长时间为1 a的4种灌木根–土复合体的护坡力学强度增强效应。试验结果表明:(1)4种灌木根–土复合体当其含根量、含水量一定时,抗剪强度随垂直压力的增大而呈线性增大,表明试验区灌木根–土复合体抗剪强度与剪切面上的法向压力成正比,且符合库仑定律;(2)4种灌木根–土复合体的黏聚力显著大于素土的黏聚力,而内摩擦角?的变化不显著;(3)四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺灌木根–土复合体的黏聚力与素土相比,其增长幅度分别是76.3%,62.7%,45.8%,22.0%。试验区灌木根–土复合体剪应力与剪切位移关系反映出灌木根–土复合体受剪力作用开始段近似线性,接近剪破时呈圆滑曲线,达到剪破后近似为水平线,灌木根–土复合体剪应力随着垂直压力的增大而呈显著增加趋势;剪应力的增大开始阶段基本呈线性,接近剪破时呈非线性。根据试验区4种灌木植物根–土复合体强度,它们的护坡贡献按由大至小分别是:四翅滨藜、柠条锦鸡儿、霸王、白刺。

寒旱环境灌木植物根–土复合体强度模型试验研究

在自行设计、加工的原位剪切试验装置中分别种植灌木植物霸王和柠条锦鸡儿,通过对2种坡度的素土、霸王根–土复合体和柠条锦鸡儿根–土复合体进行原位剪切试验,测得素土和根–土复合体抗剪力、抗剪强度的动态变化,评价灌木植物护坡的时间效应,并采用室内直剪试验方法检验原位剪切试验结果的合理性。试验得出以下结论:(1)根–土复合体的抗剪力和抗剪强度均大于同种坡度的素土,即植物根系可显著提高边坡土体的抗剪能力,且霸王根–土复合体抗剪力和抗剪强度主要体现在剪切面处断裂根系的抗拉或抗剪作用、拔出根系的根–土摩擦力及滑移根系的锚固、摩擦作用,柠条锦鸡儿根–土复合体主要体现在根系的锚固和根–土摩擦作用,同时,素土和灌木根–土复合体的抗剪力和抗剪强度随着坡度的增加而减小;(2)素土的剪切力在3 s左右达到峰值,而根–土复合体的剪切力峰值时间为69.8～168.2 s;素土试样在剪切位移为1 mm内抗剪强度均达到峰值,而剪切位移为23.13～83.13 mm时霸王根–土复合体和柠条锦鸡儿根–土复合体抗剪强度达到峰值,即根–土复合体的剪切力峰值时间、抗剪强度峰值位移均较素土相对滞后,这反映了在剪切过程中根系的抗拉能力、根–土界面的摩擦作用逐步转化为根–土复合体的抗剪能力,从而延缓坡面变形破坏的时间;(3)为了验证原位剪切试验结果的准确性,对素土和灌木根–土复合体进行室内直剪试验,其抗剪强度值与原位剪切试验值接近,反映原位剪切试验及其结果的合理性。上述研究成果对于开展研究区西宁盆地及其周边地区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害的防治,以及对青藏高原东北部黄土地区边坡生态工程建设、区域生态环境保护具有重要的理论指导价值和现实意义。

寒旱环境灌木根系增强边坡土体抗剪强度特征

为深入研究根系与剪切面呈不同夹角α条件下,边坡土体中根系对土体抗剪强度的影响,以及定量分析评价植物根系对边坡土体抗剪强度的增强作用,该项研究以生长期为150 d的柠条锦鸡儿、霸王根系及其组成的柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体为研究对象分别进行室内单根拉伸试验和复合体剪切试验。通过对2灌木根系进行单根拉伸试验,得到2种灌木根系单根的抗拉强度,并对根系与剪切面夹角α分别为45°、60°、75°、90°等4种条件下的根-土复合体进行剪切试验,得到4种α角度条件下的根-土复合体试样抗剪强度;在此基础上,分析探讨了单根抗拉强度与根-土复合体试样粘聚力值之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系的单根抗拉强度较霸王根系的单根抗拉强度略高;柠条锦鸡儿根-土复合体、霸王根-土复合体试样,在4种不同α角度条件下的黏聚力均显著大于素土黏聚力;当α角由45°增大至90°时,2种灌木根-土复合体的黏聚力值呈逐渐增大的趋势,且黏聚力的增长率亦表现出一致性变化规律,即2种灌木根-土复合体试样的黏聚力的增长率均随着α角的增大而呈增大趋势;根-土复合体黏聚力值与单根抗拉强度存在正相关关系。由上述复合体黏聚力值的变化规律反映出,试验区2种灌木根系对边坡土体抗剪强度具有显著增强作用,同时亦反映出随根系的单根抗拉强度的增大,根系对土体粘聚力值的增强效果相对愈加显著,且随根系与剪切面间夹角不同,根系增强边坡土体抗剪强度贡献具有不同的变化规律,即表现在根系与剪切面之间的夹角趋于垂直时,根系具有相对最大限度地增强土体抗剪强度的作用。该研究结果为定量评价植物根系增强边坡土体抗剪强度的贡献,提供了试验方面的数据支撑,这为进一步深入探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理提供参考。

西北寒旱地区铁路绿色施工等级评价研究

基于我国西北寒旱地区生态环境脆弱,且铁路工程施工阶段资源消耗多、环境污染严重的现状,首先,从"四节一环保"5个方面建立了西北寒旱地区铁路绿色施工等级评价的指标体系。其次,基于层次分析法和熵权法分别计算了各个评价指标的主、客观权重,并对其进行加权平均,确定了各评价指标的最终权重。运用灰色聚类法评定其绿色施工等级,运用雷达图分析法实现各评价指标的相对优劣分析。最后,选取兰新高速铁路施工项目为例对其绿色施工效果进行了评价。通过与工程项目实际施工中所采取的绿色施工措施进行对比分析,对评价模型的有效性和适用性进行了验证。

寒旱环境草本与灌木植物单根拉伸试验强度特征研究

为进一步探讨寒旱环境植物护坡力学效应,本项研究在自建试验区选取了适宜于当地气候条件下生长的乡土草本和灌木植物共5种作为供试种,并分别对其进行了单根拉伸试验,较为系统地分析了5种草本和灌木植物根系的强度特征。试验结果表明:5种草本和灌木植物其单根抗拉力分别随根径增大而增大,两者之间呈幂函数关系;同时,其单根抗拉强度表现出随根径的增加呈减小的规律,且两者间具有幂函数关系;草本植物垂穗披碱草单根抗拉强度大于细茎冰草,而灌木单根抗拉强度由大至小依次为柠条锦鸡儿、霸王、白刺。此外,对比分析生长期为1a和2a的3种灌木单根拉伸试验的应力-应变关系曲线得出,灌木植物单根在拉伸试验阶段初期,应力-应变之间呈线性关系,表现出弹性材料特性;至试验的中期和后期阶段时应力-应变之间呈非线性关系,表现出弹塑性材料特性;进一步研究表明灌木单根的最大伸长率随着生长期的增加呈下降趋势。该研究成果在防治研究区浅层滑坡、水土流失等地质灾害,以及保护区域生态地质环境等方面具有重要理论研究价值和实际指导意义。

寒旱灌区冻融期冬小麦不同覆盖条件土壤温度变化

为揭示冻融期冬小麦不同覆盖条件土壤温度变化规律,基于河套灌区冬小麦地膜覆盖、秸秆覆盖和无覆盖3个试验区的实测土壤温度数据,分析了不同覆盖条件对土壤温度的影响及不同土层的土壤温度变化过程。结果表明:地膜覆盖对冻融期的土壤温度具有较好的增温效果,秸秆覆盖效果稍差;地膜覆盖和秸秆覆盖对土壤表土层增温效果较好,随着深度的增加,增温效果逐渐降低;地膜覆盖和秸秆覆盖在冻结期对土壤的增温效果最好,融解期的增温效果稍差,冻结稳定期增温效果很小;土壤温度变化过程在冻结期和融解期呈现不同特点,冻结期土壤温度随着土壤深度的增加而升高,融解期随着土壤深度的增加而降低,同时土壤融解速度远大于冻结速度。该研究结果可为寒旱灌区冻融期土壤水热运移提供参考,对冬小麦种植管理具有现实意义。

寒旱环境植物根系增强边坡土体抗剪强度试验研究

研究以地处西宁盆地的青海大学自建试验区作为研究区。采用草本、灌木植物单一种植和混合种植的方式,对种植植物边坡及未种植植物的素土边坡在A层（坡面地表0cm）、B层（坡面以下20cm）深度处的根—土复合体试样进行直接剪切试验,探讨了单一种植和混合种植两种种植方式下边坡土体抗剪强度的变化特征。结果表明：（1）单一种植的草本边坡在A层处根—土复合试样的粘聚力值分别为24.09,22.81kPa,均显著大于灌木边坡A层深度处根—土复合体试样的粘聚力值19.03,17.91kPa,且相对于素土试样的粘聚力值,草本根—土复合体试样的粘聚力值的增加幅度依次为104.67%,93.80%,灌木根—土复合体试样粘聚力值的增加幅度依次为61.68%,52.17%,显然,草本根—土复合体的粘聚力值增长幅度大于灌木植物;（2）随边坡土体深度的增加,单一种植方式下草本边坡根—土复合体试样粘聚力值呈递减趋势,即粘聚力值依次由24.09,22.81kPa递减至19.06,21.02kPa,这在一定程度反映出草本对边坡浅层土体抗剪强度的增强作用相对较为显著;（3）2种草本和灌木混合种植方式下根系对边坡土体抗剪强度的贡献值,均大于相应位置处2种草本和灌木单一种植方式下的贡献值,即混合种植条件下复合体的粘聚力值较单一种植时的增加幅度为0.13%~42.83%。该研究成果为定量评价边坡不同种植方式下植物根系增强边坡土体抗剪强度提供了理论依据,同时为进一步探讨植物根系增强边坡土体抗剪强机理具有一定理论价值和实际意义。

寒旱环境黄土区灌木与草本植物护坡的水文效应研究

为筛选出护坡效果好的植物,在试验区坡面种植了4种灌木与4种草本植物,观测分析了其护坡的水文效应。试验结果表明:灌木与草本植物的根、茎、叶随着其生长年限的增加而增加;从试验区灌、草植物护坡的水文效应来看,灌木以四翅滨藜表现最强,草本以芨芨草表现最强,二者的株高、分枝数(或分蘖数)、覆盖面积在年度间的增加幅度均比其他同类植物显著;灌、草植物的根、茎、叶具有较强的水文互补效应,在试验区及与其环境条件相同的边坡,采用四翅滨藜+芨芨草+细茎冰草和四翅滨藜+赖草+披碱草护坡,其效果较为理想。

寒旱地区铁路边坡植被恢复研究进展及发展策略

铁路边坡植被恢复具有恢复生态、水土保持、防风固沙、美化环境、造福后代等特点,因此成为全球关注的热点问题。寒旱地区由于地貌高差悬殊,垂直气候差异鲜明,气候恶劣,生态环境极其敏感脆弱,其铁路边坡植被恢复更是一项复杂的工程。介绍了近年来有关铁路边坡植被恢复的研究进展,并针对寒旱地区生态环境的特殊性,以青藏铁路为例提出了寒旱地区铁路边坡植被恢复的发展方向和技术策略,为寒旱地区铁路绿色通道的建设提供一定的理论依据。

盐冻耦合侵蚀作用下寒旱地区渡槽劣化机制

为探究西北盐渍寒旱地区渡槽的服役性能,首先,运用顺序耦合热应力分析方式对渡槽槽身进行冻融循环有限元模拟分析;然后,开展基准、加防冻剂和加早强减水剂3种类型的混凝土试件在4种质量浓度的Na2SO4溶液侵蚀下的冻融循环试验。结果表明:有限元模拟中,随着冻融循环次数的增加,渡槽槽身的应力应变值也相应增大,且集中在渡槽槽身受冻区的交界处;试验中,混凝土试件的质量损失率和抗压强度损失率随着盐冻次数增加而增大,且试件的破坏程度也均逐渐加剧;在同种质量浓度盐溶液侵蚀下,不同类型试件的破坏程度由大到小依次为添加防冻剂组、基准组、添加早强减水剂组。盐冻作用会导致渡槽槽身产生破坏,长此以往则会造成渡槽结构的强度与稳定性下滑,影响输水工程的使用寿命。

寒旱环境柠条锦鸡儿根系的力学群根效应

对试验区柠条锦鸡儿根系进行群根拉伸试验。结果表明,在相同的根径下,不论根系数量的多少,根系的抗拉力和抗拉强度具有随长度的增长而递减的趋势,且其递减的幅度较小;不论根长和根径如何变化,随根系数量的增加抗拉力均有较大幅度的提高。