碳中和背景下数据中心WUE限值的合理性分析

针对数据中心水资源利用效率(WUE)指标进行了深入调研分析,指出了传统WUE计算方法的局限性,提出了不同城市、采用不同水源的WUE限值修正方案。针对不同气候分区、不同典型冷却系统进行了经济性及碳排放分析,得出WUE与碳排放负相关的结论。分析了数据中心可用的节水技术,并提出了雨废水分质回用的技术方案。

PUE与WUE双优型数据中心构建方法

随着云计算、数据中心行业的快速发展,其能源消耗与水资源消耗增加的问题日益凸显,为建设PUE(电能利用效率)与WUE(水利用效率)双优型绿色数据中心,本文介绍了几种可行的冷却系统解决方案,并进行了技术经济分析,着重对比了系统原理、运行模式、算力产出、PUE、WUE、CLF(冷却负荷因子)、TCO(总体拥有成本),提出了PUE与WUE双优型数据中心的构建方法,并就不同设计目标的数据中心给出了方案建议。

滴灌频率对南疆棉田水分蒸散特征及WUE的影响

【目的】明确不同灌溉频率对南疆滴灌棉田耗水特征及水分利用效率的影响。【方法】在田间设置5个灌水频率(3、6、9、12和15 d/次),研究根区水分调节对南疆滴灌棉田蒸散量(耗水量)、蒸散组分、产量、WUE的影响。【结果】增加灌溉频率能降低苗蕾期的无效耗水比例和花铃期蒸散量,植株生长正常,产量、WUE等均增加。【结论】高频灌溉能降低无效耗水,提升WUE,增产效果显著。

4种高大树木的叶片性状及WUE随树高的变化

为了解西双版纳北热带雨林高大树木树顶叶片性状对通道阻力增长引起的水力限制增强及高光和季节性干旱等气候条件的响应,对该区乔木浆果乌桕(Sapium baccatum Roxb)、思茅木姜子(Litsea pierrei var.szemois liou)、小叶藤黄(Garcinia cowa Roxb)及共生木质藤本黑风藤(Fissisfigma polyanthum(Hook.f.et Thoms.)Merr.)的叶片形态解剖结构、光合色素、水分利用效率(WUE)等随冠层高度的变化及种间差异进行了研究。结果表明:小叶藤黄和思茅木姜子的叶片(310.14、319.73μm)和角质层(6.06、5.13μm)都较厚、细胞较大(21.48、27.09μm),光合色素含量则较低;黑风藤栅栏组织所占的比例最大、光合色素含量也最高,但叶片薄、WUE最低;浆果乌桕的WUE最高。随着冠层高度的增加,4种树木的叶厚、栅栏组织及角质层厚度、LMA、P/S和TPM/LT均增加、细胞变小,其中黑风藤的变幅最大。4树种的叶绿素和类胡萝卜素含量均随冠层的增高而减少,δ13C和WUE则随树冠增高而增大(黑风藤的变幅小于3种乔木);Δ则相反。上述结果表明4种树木冠层上部叶片偏向旱生结构和水分利用效率增加,暗示树顶叶片可能受到了水分胁迫,从而在结构上偏向于减少水分散失、功能上提高对水分的利用效率以适应水分亏缺;同时,随冠层增加光合色素含量减少,暗示其光合碳同化能力也降低。上述结果支持了水力限制假说中由于通道阻力增大引起树顶水力限制增强,大树可能会通过减少光和碳的获得而减慢树高生长的假设。

不同土壤水分含量对4个树种WUE的影响

在盆栽条件下对杨树、刺槐、沙棘、油松进行了3种土壤水分处理。研究结果表明:(1)土壤干旱严重影响树种的光合速率,各树种光合速率均为70%θf>55%θf>40%θf,在不同水分下各树种单叶WUE表现不一,杨树和刺槐在70%θf最高,沙棘则是55%θf下最高,在严重干旱下各树种单叶WUE均为最低。(2)4个树种在不同土壤水分及不同的月份其WUE大小不同,并且最大值出现的时间也不相同。在同一土壤水分下,杨树和刺槐各月的WUE显著高于沙棘和油松,油松各月的WUE最低。(3)各树种在3种土壤水分下总耗水量、总生物量均为适宜水分下最高,严重干旱下最低;在相同土壤水分下,4个树种的总耗水量、总生物量均为杨树>刺槐>沙棘>油松,4个树种总WUE均为中度水分亏缺下最高,严重干旱下最低。

不同水肥条件对宁南旱地谷子产量、WUE及光合特性的影响

在宁南(海原)旱农试验区,通过谷子生育期补充灌水模拟当地不同降水年型,研究了不同水肥配合对谷子产量、水分利用效率(WUE)及旗叶光合特性的影响。结果表明:在欠水年型(不补灌)和平水年型(中补灌和高补灌)水分条件下,谷子产量和WUE的最高值均在中肥水平(N 120 kg/hm2,P2O5108 kg/hm2)时获得。然而,在欠水年型,从施肥增加当季作物产量和提高有限水分利用效率方面考虑,中肥水平的施肥量并不经济,而应适当减少施肥量,以节约农业生产成本,但从培肥地力的角度看,这种施肥水平是可取的。在丰水年型(高补灌)水分供应条件下,高肥水平(N 180 kg/hm2,P2O5162 kg/hm2)可使谷子产量达到最高,而中肥水平WUE却最高,因此,从提高旱作农田作物WUE和肥料利用效率角度看,施中等肥量更为合理。不同水肥条件通过改善土壤水分状况而改善作物净光合速率(P n)和蒸腾速率(T r),在水分亏缺的年份,作物受土壤水分胁迫严重,施肥对P n和T r的效应不明显;但当土壤水分供应状况较好时,P n和T r随施肥量的增加有增加趋势。

滴灌条件下玉米的产量和WUE效应研究

通过对滴灌条件下玉米产量和ＷＵＥ效应的研究，认为在半干旱区玉米上实施滴灌，较畦灌显著节约了水资源，提高了水分利用效率，促进了玉米生长发育，增加了产量。而且在低灌溉量下，较畦灌更稳产。

旱地保护性耕作条件下不同冬小麦品种部分生理指标与WUE的关系

为给旱地保护性耕作条件下小麦高水分利用效率品种的筛选以及高产节水栽培提供依据,以烟Blu6439、洛旱6号、石家庄8号、石麦15和烟农21为供试材料,研究了小麦不同生育期的LAI、植被归一化指数(ND-VI)、SPAD值、净光合速率(Pn)与水分利用效率(WUE)的关系。结果表明,旱地保护性耕作条件下,不同基因型小麦的LAI和NDVI在抽穗期和灌浆中期与WUE存在抛物线关系。旗叶SPAD值和Pn与WUE呈直线关系。说明在旱地保护性耕作条件下,SPAD值和Pn较高的小麦品种具有高效用水潜能,可作为筛选高产节水品种的重要指标。

分根区施保水剂对玉米气孔导度和单叶WUE的影响

盆栽条件下,研究了陕单9号玉米 ZeamaysL. 在根区不施保水剂 对照 、分根区施保水剂和根区全施保水剂3种处理下,叶片气孔导度、CO2吸收和H2O蒸腾的变化.结果表明,在75%土壤饱和持水量下,各指标在3种处理之间没有明显差别;在50%土壤饱和持水量下,分根区施保水剂显著降低了叶片气孔导度,叶片CO2吸收量和H2O蒸腾量也同时降低,但H2O蒸腾量下降幅度更大;在两种水分条件下,分根区施保水剂均能提高玉米单叶水分利用效率 wateruseefficiency,WUE .

氮素对不同抗旱性春小麦叶片温度、气体交换和WUE关系的影响

重点探讨了不同抗旱性春小麦幼苗叶片温度和叶片气体交换、作物水分利用效率(WUE)之间的关系及其氮素响应机制。通过对不同氮素水平和抗旱性春小麦苗期叶片光合气体交换参数的测定,研究了叶片温度(Tl)与水分-光合参数间的关系。结果表明,旱地品种Tl显著高于水浇地品种,并随氮素水平的提高其变化幅度显著低于水地品种;氮素供应后Tl显著升高,但在N15和N30处理之间叶片温度变化幅度降低;单叶WUE与Tl之间存在显著的负二次相关,在Tl<30℃时,WUE随Tl升高持续增加,其机理在于在此温度区间光合速率(Pn)与Tl存在显著正相关,气孔导度(Gs)下降和蒸腾速率(Tr)升高均对WUE无明显影响;当Tl>30℃时,主要受气孔行为的限制,WUE下降。氮素通过提高小麦叶片温度,增强光合机构活性来提高Pn和单叶WUE,从而提高小麦适应环境胁迫的能力和实现抗旱性和光合同化与水分高效利用的协调统一。

河西绿洲灌区不同灌溉模式下春小麦主要农艺性状与产量和WUE的灰色关联分析

为了给节水灌溉条件下春小麦的选育和栽培提供依据,选用15个春小麦品种(系),在冬灌1 800 m3.ha-1的基础上,在3次灌水处理(T1:拔节期、开花期、乳熟期)、2次灌水处理(T2:拔节期、开花期)和1次灌水处理(T3:拔节期)条件下,应用灰色系统理论对农艺性状与产量和水分利用效率的灰色关联度进行了分析。结果表明,春小麦产量和水分利用效率平均值都为T2>T1>T3,二者与主要性状的关联度顺序分别为T1模式下:千粒重>穗长>单位面积穗数>生育期>株高>穗粒数,生育期>千粒重>株高>穗长>穗数>穗粒数;T2均为:千粒重>株高>穗粒数>生育期>单位面积穗数>穗长,千粒重>穗粒数>株高>穗数>生育期>穗长;T3模式下相同:千粒重>穗长>单位面积穗数>株高>生育期>穗粒数。因此,河西绿洲灌区在T2灌溉模式下可能获得高产育种和高水分利用效率育种的同步实现,该模式下春小麦育种的主攻方向为:在选择大粒、大穗的同时,处理好对株高的选择与抗倒伏的关系。

基于文献计量的植物WUE研究现状分析

全面了解植物水分利用效率(WUE)研究现状可为未来该领域研究方向的确立和发展趋势预测提供依据。为此,基于Web of Science(WoS)核心合集的科学引文索引数据库,采用VOSviewer文献计量分析软件对植物WUE研究2000-2021年发表的相关文献进行分析。结果表明,1)2000-2021年世界范围内该领域发文数量呈抛物线式增长趋势,载文量较多的期刊有Agricultural Water Management,Field Crops Research,Agricultural and Forest Meteorology等,发文量前3的国家为中国、美国和澳大利亚,发文量前3的机构为中国科学院、西北农林科技大学和中国农业大学,发文量前3的作者为Liu Fulai,Kang Shaozhong,H.Medrano,该领域大多数研究者之间合作关系较少;2)尽管中国学者发文数量最多,但有影响力和高被引用论文数量少;3)目前该领域主要的研究方向可分为3类,植物WUE种间或种内差异的生理或分子机制、灌溉和施肥等田间管理措施对作物WUE的影响与调控、气候变化对陆地生态系统WUE的影响;4)基于关键词热点分析和热点论文分析,给出了未来植物WUE研究需要加强的方面。

小麦高WUE品种筛选和田间耗水规律研究

以京冬8号为对照,连续两年对生产中常用的7个小麦品种的田间耗水规律、生物学性状、产量和水分利用效率等指标进行了观测分析,结果表明：小麦拔节期是需水关键期,耗水强度为3.4-4.0 mm/d。京9428和中旱110产量和水分利用效率较高,并表现稳定。京郊小麦在全生育期降水量69~124 mm的条件下灌三水可保证较高产量。

不同氮肥条件下补充灌溉对冬小麦生长、产量和WUE的影响

【目的】促进农业用水施肥增效,初步探索出适宜于陕西关中地区干旱年冬小麦高产的合理水肥区间。【方法】设置灌水次数和施氮量2个因素,灌水次数分别为全生育期不灌水(I0)、拔节期灌1次(I1)、抽穗期灌1次(I2)、拔节期和抽穗期各灌1次(I3),拔节期、抽穗期和成熟期各灌1次(I4),施氮量设置为75 kg/hm2(F1)、150 kg/hm2(F2)、300 kg/hm2(F3),研究了冬小麦生长指标、产量和水分利用效率。【结果】①随着灌水量的增加而增加,旱作雨养种植增加了作物对土壤储水量的吸收利用,在收获后腾出了相应的土壤水分库容。土壤水分的消耗量随施氮量的增加而略有增加。②在同一水分处理下,冬小麦地上部干物质量各生育期均呈高肥>中肥>低肥,增施氮肥能够显著增加地上部干物质量,同一氮肥水平处理下,各生育期的干物质量均随灌水量的增加而增加,且补灌拔节水对增加干物质量有着显著正效应。③灌水对产量有着极显著影响,对水分利用效率无显著性影响;施肥对产量无显著影响,与水分利用效率有着极显著的正相关关系。F1I0处理产量最低3728.00 kg/hm2,F3I4处理产量最大5905.90 kg/hm2,高出F1I0处理58.42%。F2I1处理WUE为1.88 kg/m3,产量为5377.1 kg/hm2,比F1I0处理WUE高出48.77%,比F1I0处理产量高出44.24%。【结论】在干旱年条件下,施氮量150 kg/hm2和在拔节期补灌1次(F2I1)为陕西关中地区较为适宜的高效水肥管理措施。

干旱区河岸柽柳水分利用效率(WUE)对地下水位年内波动的响应

柽柳是中亚干旱区河岸林的重要建群种,同时也是美国西南半干旱区河岸林的主要入侵物种。随着国内外生态输水和流量自然化等旨在恢复受损河岸生态系统措施的实施,许多干旱、半干旱区河流沿岸的地下水呈现出显著的年内波动。在此背景下,作为兼性地下水湿生植物的河岸柽柳,其水分利用效率是保持相对稳定还是随水位波动而变化?该问题目前仍未得到解答。基于叶片δ13 C、河水位、河岸带地下水位及土壤水分的动态观测,分析了黑河中游典型河岸林内柽柳水分利用效率对地下水位波动的响应。研究表明:柽柳叶片的碳同位素分馏值具有显著的波动性变化特征,且与地下水涨落呈较好的正相关,通常随水位抬升而增大,在地下水回落一段时间后下降,表明河岸柽柳的水分利用效率对潜水埋深的变化有着显著响应,随地下水位的下降而增高。这可能是因为在高水位时段及低水位时段的初期,柽柳主要吸收上升到或滞留在根系吸水层内的地下水,水分来源充足,故水分利用效率总体上较低;在低水位时段的中后期,因重力释水和植物蒸腾,根系吸水层变得越来越干燥,为了从中吸收到足够的水分,柽柳叶片水势降低,导致部分叶片气孔闭合,水分利用效率增高。

不同生育期干旱胁迫对温室葡萄WUE、产量及品质的影响

【目的】探讨不同生育期干旱胁迫对设施栽培葡萄水分利用效率、产量和品质的影响。【方法】在甘肃省永登县设施葡萄试验基地开展了葡萄滴灌不同生育期水分调控田间灌溉试验,在葡萄新梢生长、开花、果实膨大、着色成熟期分别以55%田间持水率(θ_f)为灌水下限的干旱胁迫处理,依次为新梢生长期干旱胁迫(PS)、开花期干旱胁迫(FS)、果实膨大期干旱胁迫(ES)、着色成熟期干旱胁迫(CS),其他生育期灌水下限均为75%θ_f;全生育期以75%θ_f为灌水下限的处理为(CK)充分供水,研究了不同处理对葡萄粒径膨大速率、产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)以及品质的影响。【结果】新梢生长期干旱胁迫处理能抑制葡萄粒径膨大,但不会影响其生长的"双S"变化规律,且复水后粒径恢复生长并出现复水补偿效应;横、纵径在膨大期后14 d左右和52 d左右时达到膨大高峰,且第1次膨大高峰时的膨大速率远大于第2次的;新梢期和着色成熟期干旱胁迫较对照依次增产44.6%、42.5%,WUE依次提高71%、57%,果实膨大期干旱胁迫较CK可减产9.7%,WUE降低1.2%;新梢生长期、开花期和果实膨大期干旱胁迫单穂质量、单粒质量均显著(P<0.05)高于CK,开花期干旱胁迫花青素量显著(P<0.05)高于CK,着色成熟期干旱胁迫果糖、蔗糖、葡萄糖、可溶性固形物量显著(P<0.05)高于CK,并可抑制葡萄果实可滴定酸的积累;隶属函数综合分析表明,着色成熟期干旱胁迫葡萄产量和品质最优。【结论】着色成熟期干旱胁迫为当地设施栽培葡萄最佳的水分调控处理,可达到节水和提高葡萄果实产量和品质的生产效果,其水分调控模式为:土壤含水率为田间持水率的55%~80%,灌水定额为270 m^3/hm^2。

新疆不同土地利用类型WUE的时空变化及其对气候因子的响应

水分利用效率(WUE)是衡量植被耗水能力的重要指标。利用MODIS产品并结合土地利用类型和气象数据,对2001—2014年不同土地利用类型下的植被水分利用效率的时空变化特征及其对气候因子的响应进行了研究。结果表明:(1)从空间上看,相较于其他土地利用类型,耕地年均WUE绝大部分区域在1.2 gC/(m^2·mm)以上,而未利用地年均WUE基本处于0.6~1.2 gC/(m^2·mm),集中分布在准噶尔盆地。(2)2001—2014年新疆地区各土地利用类型WUE整体上呈增加趋势,其中沼泽WUE增加比较显著。(3)新疆地区草地和未利用地月均WUE呈现出先增高后降低的"单峰型"分布格局,而沼泽和耕地年内WUE都呈现出"双峰型"分布格局。林地年内WUE在5—9月份变化较小。(4)从整体上看,各土地利用类型WUE与降水、平均风速和平均湿度呈显著负相关的区域要明显大于显著正相关的区域,而日照时数则相反。除未利用地之外,其他土地利用类型WUE与气温呈显著正相关性的区域要明显大于显著负相关性的区域。

不同灌水上下限对温室白萝卜产量、品质及WUE的影响

探讨温室种植条件下设施蔬菜适宜的灌水上下限,以北方普遍种植的白萝卜为研究对象,开展了不同灌水上、下限对白萝卜品质、产量及其分布、水分利用效率的影响研究。结果表明,白萝卜耗水量随着生育期的推进逐渐增加,全生育期耗水量在102.9~196.5mm;灌水下限为60%θFC或70%θFC、上限为90%θFC时白萝卜的产量达到最高值,分别为83 238和83 801kg/hm^2;灌水下限为60%θFC、上限为90%θFC或者灌水下限为70%θFC、灌水上限为100%θFC时,白萝卜肉质根单重较大,市场等级较高,营养品质综合指标值最高,营养品质最佳,同时粗纤维含量较低,口感品质较好;WUEY随着灌水上限的降低显著提高,灌水下限为60%θFC、70%θFC、处理间WUEY未有显著差异;灌水下限为60%θFC、灌水上限为90%θFC或者灌水下限为70%θFC、灌水上限为100%θFC时,营养品质综合指标值最高,营养品质最佳,同时粗纤维含量较低,口感品质较好。综上所述因此,综合考虑品质、产量及其分布、WUEY的交互效应,灌水下限60%θFC、灌水上限90%θFC为温室白萝卜最适宜的灌水上下限水平。

控制性分根交替滴灌对玉米蒸腾日变化和WUE的影响

以盆栽玉米为试材,对控制性分根交替滴灌供水方式下,夏玉米蒸腾速率和水分利用效率(WUE)的日变化特征及其对产量水平上的WUE和地上生物量的影响进行了试验研究,以探索夏玉米在这种新型供水方式下的节水机理和节水效应。结果表明,晴好天气下,AI1和CK蒸腾速率的日变化特征基本一致,均呈不对称的浅“M”型,且上午变化幅度大于下午,AI2蒸腾速率的日变化呈以12:00时为轴的“M”型对称曲线。就1天的平均蒸腾速率而言,AI1和CK相差不大,绝对差值仅为0.01 mmol/(m2.s),表明AI1可在减少作物灌水量的同时而不降低作物的蒸腾速率,AI2和CK相比,差异显著,仅为CK的89.5%。产量水平上的WUE,AI2虽明显高于CK,但其生物量下降明显(仅为CK的52.5%),AI1不但WUE明显高于CK,且生物量差异不大,生物量仅下降9%而耗水量减少25%。初步表明控制性分根交替滴灌是一种高效可行的节水新技术。

滴灌条件下不同覆膜方式的玉米产量和WUE

通过2009年在黑龙江省杜蒙县一心乡进行的田间小区试验,研究了"大垄双行覆膜+膜下滴灌+垄向区田"和"行间覆膜+滴灌+垄向区田"两种技术集成措施在苗期、拔节期和灌浆期这三个生育期内灌不同量的水对玉米产量及其构成要素、水分利用效率等的影响,并分别提出了基于产量和水分利用效率的玉米不同生育阶段的最佳灌水量。