Modelling impacts of alternative farming management practices on greenhouse gas emissions from a winter wheat–maize rotation system in China

Agricultural production plays an important role in affecting atmospheric greenhouse gas concentrations. Field measurements were conducted in Quzhou County, Hebei Province in the North China Plains to quantify carbon dioxide (CO₂) and nitrous oxide (N₂O) emissions from a winter wheat–maize rotation field, a common cropping system across the Chinese agricultural regions. The observed flux data in conjunction with the local climate, soil and management information were utilized to test a process-based model, Denitrification–Decomposition or DNDC, for its applicability for the cropping system. The validated DNDC was then used for predicting impacts of three management alternatives (i.e., no-till, increased crop residue incorporation and reduced fertilizer application rate) on CO₂ and N₂O emissions from the target field. Results from the simulations indicated that (1) CO₂ emissions were significantly affected by temperature, initial SOC, tillage method, and quantity and quality of the organic matter added in the soils; (2) increases in temperature, initial SOC, total fertilizer N input, and manure amendment substantially increased N₂O emissions; and (3) temperature, initial SOC, tillage, and quantity and quality of the organic matter added in the soil all had significant effects on global warming. Finally, five 50-year scenarios were simulated with DNDC to predict their long-term impacts on crop yield, soil C dynamics, nitrate leaching losses, and N₂O emissions. The modelled results suggested that implementation of manure amendment or crop residue incorporation instead of increased fertilizer application rates would more efficiently mitigate GHG emissions from the tested agro-ecosystem. The multi-impacts provided a sound basis for comprehensive assessments on the management alternatives.     

氮肥水平对不同土壤N2O排放的影响

摘要：鉴于N2O排放量占施用氮肥量的比例即N2O排放系数还有很大不确定性,室外盆栽试验于2002~2003年在南京农业大学实施,选取3个供试土壤,各土壤设置对照和低、中、高氮肥水平,全年施尿素量 (以N计) 分别为334 kg/hm2、670 kg/ hm2、1004 kg/hm2。结果表明,水稻生长季,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在低、中、高氮肥水平间无明显差异;而小麦生长季,随氮肥施用量增加,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在3种氮肥水平之间的差异显著。整个稻麦轮作系统,随氮肥用量的增加明显促进麦田N2O的排放。无论水稻或小麦生长季,对照3个土壤的N2O累积排放量并无显著差异,F土壤（江苏溧水）,G土壤（江苏涟水）和H土壤（江苏农科院）的N2O累积排放量,在水稻生长季分别为168mg/m2、127 mg/m2和146 mg/m2;小麦生长季,分别为134 mg/m2、124 mg/m2和168 mg/m2。在施氮肥后,3个土壤的N2O排放量出现差异,如在中氮水平下,小麦生长季,F土壤、G土壤和H土壤N2O累积排放量分别为976 mg/m2、744 mg/m2和626 mg/m2。稻麦轮作生长季内,在低氮与中氮两个水平下,不同土壤间N2O排放系数存在显著差异。以一个稻麦轮作周期为时间尺度,F土壤,G土壤和H土壤总的N2O排放系数分别为1.1%±0.23%, 0.75%±0.17%和1.01%±0.11%,表明不同土壤对N2O排放系数的影响不同。     

基于方位轴旋转的平台惯导系统对准策略研究

目的解决平台惯导静基座自对准精度受到平台转位、锁定及惯性仪表误差影响的问题。方法提出一种绕方位轴变速旋转的平台惯导连续自对准方法。该方法基于平台按照方位陀螺力矩指令绕方位轴变速旋转,采集水平陀螺的力矩电流输出信息估计平台失准角及仪器误差系数。通过输出灵敏度理论对系统的可观测度进行分析后,采用建立虚拟平台系的参数估计方案使得方位失准角估计精度得到提高。结果当测量噪声为0.01(°)/h(1σ),方位失准角对准精度在10″以内,对准过程可以在10 min内完成。结论该方案及算法使惯导平台静基座自对准精度得到显著提高。     

基于CFD的土工离心机风阻及流场特性分析

目的估计土工离心机的风阻功率。方法针对一稳态运行的中低速土工离心机,利用多参考坐标系(MRF)模拟转臂与墙壁之间的相对运动,对离心机稳态运行时机室内的空气流场进行CFD仿真,对计算流体力学仿真、解析公式方法和试验的风阻功率进行对比。结果三种方法得到的风阻功率较为接近,验证了数值仿真方法的正确性。同时,研究了机室内空气流速和压力的空间分布特征,验证了经典解析公式的假设合理性。结论 CFD仿真方法避免了传统解析方法对试验数据的依赖和参数选取主观性,能够得到较高精度的分析结果,该研究为基于计算流体力学的土工离心机的高置信度风阻计算打下了基础。     

城郊稻田生态系统高效生产模式的研究与评价

根据天津市宝坻区的自然条件、区位优势和现有的农业种植结构,提出了稻藕轮作与稻鱼蟹混养相结合的高效生产模式并分析其生态优势。借助Ecopath软件,从系统可持续性和净产值角度,比较分析了稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合生产模式与稻田养鱼、稻田养蟹、稻鱼蟹混养、单一种稻4种稻田生产模式的优劣。结果表明:5种稻田生产模式F inn′s指数值从大到小依次为稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合、稻田养鱼、稻田养蟹、稻鱼蟹混养和单一种稻;稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合生产模式的可持续性指标优于其他3种生态种植模式,其净生产力、生物量/输出量、输出量/输入量和稳定性指标分别是单一种稻模式的2.63、4.25、2.03和3.56倍;与其他4种稻田生产模式相比,稻鱼蟹混养与稻藕轮作相结合模式的净产值很高,是适合于在北方推广的最优生态种植模式。     

一种新型除尘器在梅山铁矿选厂的应用

介绍了喷雾双向旋流除尘器的原理及在矿山选厂除尘中的应用。     

控释掺混肥对麦玉轮作体系作物产量和温室气体排放的影响

为探究控释掺混肥一次性施肥对华北平原麦玉（冬小麦和夏玉米）轮作体系作物产量和温室气体排放的影响,于2020~2022年在德州市现代农业科技园区开展田间试验.冬小麦和夏玉米均设不施氮对照（CK）、农户习惯施氮（FFP）、优化施氮（OPT）、CRU1（包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为5∶5和3∶7）、CRU2（包膜尿素与普通尿素在冬小麦和夏玉米上的掺混比例分别为7∶3和5∶5）共5个处理.对比分析了不同处理的作物产量、氮肥利用效率、施肥经济效益和温室气体排放的差异.结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量（P<0.05）.与FFP相比,CRU1和CRU2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了0.4%~5.6%、-5.4%~4.1%和-1.1%~3.9%（P>0.05）;氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力分别提高了-8.6%~43.4%、2.05~6.24 kg·kg^-1和4.24~10.13 kg·kg^-1;周年净收益提高了0.2%~6.3%.施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N₂O和CO₂的周年排放（P<0.05）,但对CH₄周年排放没有影响（第1年FFP处理除外）.CRU1和CRU2处理的土壤N₂O周年排放总量较FFP处理显著降低了23.4%~30.2%（P<0.05）.施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势（GWP）（P<0.05）,但各施氮处理通过提高作物产量降低了温室气体排放强度.与FFP相比,CRU1和CRU2处理的周年GWP降低了9.6%~11.5%（P<0.05）,周年温室气体排放强度（GHGI）降低了11.2%~13.8%（P>0.05）.综上所述,一次性减量施用控释掺混肥在减少氮肥和人工投入、提高作物产量、经济效益和降低温室气体排放方面具有积极作用,是促进华北平原粮食作物清洁生产的有效氮肥管理措施.     

Forest loss,monetary compensation,and delayed re-planting: The effects of unpredictable land tenure in China

Over the past 65 years, forest tenure in China has oscillated unpredictably between private and village property regimes. This policy-induced uncertainty has distorted the harvesting decisions of individuals granted rights to grow trees and has lowered the value of China׳s forest output. We provide an analytical framework for assessing these effects quantitatively. Understanding the consequences of this policy-induced uncertainty is particularly important since China is currently engaged in an ambitious plan to increase its domestic supply of timber. To conduct this analysis, we extend the literature on forestry economics when there is a risk of loss due to forest fire or pests. We (1) take account of the possibility that replanting can only resume after an interval of uncertain length (with immediate replanting as a special Case); (2) investigate the effects of compensation for such losses based only on the net value of the stand of trees at the time of the loss; and (3) compare it to compensation that would leave the wealth and rotation decisions of the farmer unaffected by the presence of uncertainty.     

稻-麦轮作模式下不同钝化材料对镉污染农田土壤的原位钝化效应

为明确大田条件下施用钝化材料对镉(Cd)污染农田土壤的原位钝化效应及其持续性,以秸秆生物炭、 YH粉、粉煤灰、海泡石和页岩粉(粒径均<0.2 mm,施用量均为2.25kg·m^-2)这5种钝化材料为研究对象,连续监测3 a稻-麦轮作模式下原位钝化处理对土壤养分、土壤酸碱度、土壤Cd污染状况和种植作物籽粒Cd含量的影响,探讨其钝化效应及持续性,为有效控制农田土壤Cd污染、保证作物安全生产提供理论依据和数据支撑.结果表明：(1)稻-麦轮作模式下,施用5种钝化材料对土壤养分含量影响较小,但均可提高土壤pH,促使土壤Cd由酸提取态向残渣态转化,降低土壤Cd有效性,其中秸秆生物炭与YH粉处理下当季土壤有效Cd含量的降幅最大(20.42%～22.53%),是其它钝化处理的1.07～1.84倍.(2)稻-麦轮作模式下,首年施用5种钝化材料后均显著降低了水稻和小麦籽粒Cd含量,降幅分别达19.88%～48.77%和5.06%～24.00%.施用秸秆生物炭、粉煤灰和YH粉后作物籽粒Cd含量显著低于对照和其它钝化材料,该处理条件下的水稻籽粒ω(Cd)(0.195、0.197和0....     

油-稻轮作模式下修复材料对土壤铜修复的持续性影响

通过3 a持续的油菜-水稻轮作小区实验,其中前2a连续施用修复材料,后1a不施用修复材料,探究羟基磷灰石、生石灰、生物炭、生物有机肥和纳米材料对铜污染土壤的修复效果,及其对铜在油菜和水稻不同部位的富集情况.结果表明,羟基磷灰石、生石灰和纳米材料均能显著提高土壤pH值;不同修复材料均可有效地抑制土壤铜的移动,以生石灰修复土壤处理的有效铜降幅最大,连续施用修复材料的四季分别为38.9%、34.9%、27.88%和29.04%,且生石灰钝化有效铜的后续效果也较其他修复材料理想.修复材料的施用,促使油菜和水稻可食用部分中铜含量显著降低,修复材料施用的四季中,不同作物可食用部分铜含量最大值分别降低46.03%、22.2%、29.44%和31.71%,由于修复材料的施用效果,不施修复材料两季节作物可食用部分中铜含量均未超过国家食品安全限值.不同修复材料的使用,油菜和水稻产量均有所提高.本文可为铜污染地区土壤改良提供一定的理论依据和技术支撑.