基于D-P准则的煤层钻孔封孔深度分析

为了确定合理的煤层钻孔封孔深度,提高瓦斯抽采效果,基于D-P屈服准则,提出关于中间主应力、煤岩剪膨胀的巷道开挖模型,推出钻孔周围煤体应力应变及钻孔封孔深度表达式。结合工程实例,以煤巷掘进工作面平均瓦斯抽采浓度和钻屑量为基础进行封孔深度的验证。研究结果表明:中间主应力、残余黏聚力、内摩擦角和剪胀角对于封孔深度有重要影响;在一定区间内,钻孔封孔深度随中间主应力的增大而增加,超过某个值后会随着中间主应力的增加而减小;剪胀角越大,扩容系数越大,钻孔封孔深度越大;平均瓦斯抽采浓度和钻屑量测试结果验证了封孔深度的准确性。     

气候因素对水稻单产影响的实证分析—基于湖北农户层面的分层模型

温度、降水及高温热害等气候条件与水稻生产息息相关。论文基于2003—2011年湖北农户层面的2 610个样本数据及气象数据,在考察湖北地区水稻生长期高温热害时空变化特征的基础上,建立了水稻单产及其影响因素的分层模型,重点探讨了温度、降水、极端高温等气候因素对湖北水稻单产的影响,并检验了温度、降水对水稻单产的非线性影响。研究发现,湖北省高温热害呈现明显的时空变化特征。2003—2011年湖北省高温热害呈先降后增的变化趋势,伴随“V”型波动。空间上,高温热害在鄂中和鄂东地区比较严重,鄂西地区和江汉平原则相对更轻。另一方面,气候因素对水稻单产的影响存在明显差异。温度对水稻单产具有显著的促进作用,且两者间存在显著的倒“U”关系,降水对水稻单产的影响并不显著,而高温热害对水稻单产具有显著的负向影响。另外,机械、劳动等要素投入与农田水利等基础设施建设能够显著提高水稻单产。因此,加强对湖北省气象因素的预警及预报,改善农田水利设施、优化播种期、选择适宜品种等方式对于提高水稻单产具有重要意义。     

减氮条件下不同施肥模式对稻田氮素淋溶流失的影响

稻田氮素淋溶流失是农田面源污染的主要流失途径之一.为探究洱海流域稻田合理的施肥模式,减少稻田氮素淋溶流失,通过田间小区试验,在减氮条件下设置单施化肥、单施有机肥、有机无机配施和单施缓控释肥处理,研究不同施肥模式对稻田氮素淋溶流失和水稻产量的影响.结果表明,与常规施肥处理（CF）相比,单施化肥处理（T1）和有机无机配施处理（T3）水稻籽粒和秸秆产量无显著差异;单施有机肥处理（T2）水稻籽粒产量降低13.0%,秸秆产量降低17.1%;单施缓控释肥处理（T4）水稻籽粒和秸秆产量分别增加15.7%和21.0%.与常规施肥处理（CF）相比,单施化肥处理（T1）、单施有机肥处理（T2）和有机无机配施处理（T3）土壤30 cm处总氮淋溶流失量分别降低了26.9%、18.0%和33.9%,铵态氮淋溶流失量分别降低了24.4%、36.9%和36.6%,硝态氮淋溶流失量分别降低了40.2%、4.8%和46.4%;土壤60 cm处总氮淋溶流失量分别降低了34.2%、26.3%和42.1%,铵态氮淋溶流失量分别降低了31.4%、35.7%和46.6%,硝态氮淋溶流失量分别降低了8.0%、10.1%和23.9%,单施缓控释肥处理（T4）在30和60 cm深度总氮流失量增加41.6%和14.0%.综合考虑不同施肥模式的农学效益和环境效益等因素,单施化肥处理T1和有机无机配施处理T3是可供选择的环境友好型施肥模式.     

广州市居民食品砷摄入的健康风险评价

从暴露途径来看,食物是人体砷暴露的主要途径之一。从饮食结构来看,广州市居民膳食主要来源于谷类食品,同时鱼虾类总体平均摄入量约为全国总体平均摄入量的2倍。因此,在分析广州市市场大米和海鲜这2种典型食品中砷含量的基础上对广州市居民食品砷摄入的健康风险进行了评价。分析了广州市场上的26种不同品牌的大米中的总砷含量,其含量范围为0.082～0.171μg·g~(-1),平均浓度为(0.127±0.027)μg·g~(-1),满足绿色食品大米标准(≤0.40μg·g~(-1))。在14种鱼虾蟹贝类海鲜中的砷含量分析基础上,计算得出广州市场上鱼类中总砷的平均含量为0.488μg·g~(-1),虾蟹贝类中总砷的平均含量为3.44μg·g~(-1),相比较国内外,广州市场鱼虾蟹中砷的含量整体处于中间水平。最后综合文献调研中其他主要食品中砷的含量,计算得出广州市成人通过食品每日摄入总砷的量为5.08μg·kg~(-1)BW·d~(-1)。建议日常饮食需要特别控制每日海鲜的摄入量,尤其是砷含量较高的濑尿虾、红虾及红蟹、花蟹。     

太湖地区典型轮作与休耕方式对稻田水稻季N2O和CH4排放量的影响

轮作休耕是实现"藏粮于地、藏粮于技"的重要途径之一,目前在太湖稻田区域主要推广紫云英(Astragalus sinicus L.)-水稻(Oryza sativa L.)、油菜(Brassica napus L.)-水稻和休耕-水稻典型轮作与休耕方式。在太湖地区典型稻田水稻生长季设置了6个处理:(1)紫云英-水稻轮作,不施N肥处理,MRN0;(2)紫云英-水稻轮作,当地常规施肥量(300 kg·hm^-2,以纯氮计,下同),MRN300;(3)油菜-水稻轮作,不施N肥处理,RRN0;(4)油菜-水稻轮作,当地常规施肥量(300 kg·hm^-2),RRN300;(5)休耕-水稻轮作,不施N肥处理,FRN0;(6)休耕-水稻轮作,当地常规施肥量(300 kg·hm^-2),FRN300。通过田间试验,研究了不同轮作与休耕方式对水稻产量、氮肥利用率及稻田温室气体CH₄和N₂O排放的影响,从而为综合评价轮作休耕方式提供科学依据。田间试验结果显示,与不施氮肥处理相比,在不同轮作休耕方式下施氮300 kg·hm^-2,可增加53.7%—60.0%的水稻产量,以MRN300处理水稻产量最高,与RRN300和FRN300处理相比,水稻产量分别提高了1.6%和6.0%。在不施氮水平下,MRN0、RRN0和FRN0各轮作处理间N₂O排放通量和累积排放量均值差异不显著(P>0.05)。而在施氮300 kg·hm^-2下,紫云英-水稻轮作可降低N₂O排放通量和累积排放量,与RRN300和FRN300处理相比,N₂O排放通量分别降低了36.0%(P<0.05)和2.1%(P>0.05)。在同一施氮水平下,紫云英-水稻轮作CH₄排放通量和累积排放量最小,与RRN300和FRN300处理相比,MRN300处理CH₄排放通量分别降低了1.1%和6.7%,CH₄和N₂O的全球增温潜势(GWP)分别降低了3.3%和6.5%,单位水稻产量温室气体排放强度(GHGI)分别降低了4.6%和11.6%。综上,紫云英-水稻轮作对提高水稻产量,降低温室气体排放效果最好。     

酸雨对生菜的光合、抗氧化系统和产量的影响研究

目前国内外有关酸雨对植物生长危害的影响研究多集中在森林植物和粮食作物,而酸雨对叶菜类蔬菜生长的相关研究较少。酸雨的频发可能会影响蔬菜的生长,进而降低蔬菜产量。为探究酸雨对叶菜类蔬菜生理和产量的影响,选取生菜(Lactuca sativa L.var.ramosa Hort.)作为试验材料,采用野外原位研究方法,探究模拟酸雨(pH梯度为3.0、4.0、5.0)和自然降水(CK)对生菜光合、抗氧化系统和产量的影响。结果表明,pH 4.0和5.0酸雨对生菜光合系统影响不显著,pH 3.0酸雨对生菜光合系统影响显著;在整个试验期内,pH 3.0酸雨显著降低生菜净光合作用8.4%—17.0%。pH 3.0、4.0和5.0酸雨均显著提高生菜超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量,表明酸雨会激活生菜抗氧化系统,同时会对生菜叶片膜系统造成损伤;在第20天后,pH 3.0酸雨下生菜过氧化氢酶(CAT)活性显著下降13.8%%—35.2%。pH 5.0酸雨对生菜产量影响不显著;pH 4.0和3.0酸雨显著降低生菜地上部产量,分别降低14.6%和16.7%。pH 3.0酸雨使生菜地下部产量显著降低19.0%。综上可见,模拟酸雨对生菜的光合系统、抗氧化酶系统和产量均产生显著影响,且酸雨对生菜的影响阈值在pH 4—5之间,pH 4.0以下的酸雨明显降低生菜产量,但酸雨强度为pH 5.0时已存在生菜减产的风险,研究结果可为生菜栽培的相关农户以及决策部门提供参考。     

Cd胁迫下不同外源植物激素对水稻幼苗抗氧化系统及Cd吸收积累的影响

为了探讨外源添加植物激素对Cd胁迫下水稻幼苗的抗氧化系统及Cd吸收积累情况的影响,减少Cd在植物体内的运输和积累,从而来缓解Cd对水稻的胁迫.以中嘉早17水稻幼苗为研究对象,进行水培试验,设置0、5和25 μmol·L^-1这3个Cd浓度处理,3种外源植物激素处理：不添加植物激素、100 μmol·L^-1褪黑素（MT）、0.2 μmol·L^-12,4-表油菜素内酯（EBL）和0.2 μmol·L^-1茉莉酸（JA）,共12个处理,每个处理重复3次.测定水稻幼苗体内Cd的含量,同时也对水稻幼苗地上部及根部丙二醛（MDA）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和还原型谷胱甘肽（GSH）含量进行分析.结果表明,在5 μmol·L^-1和25 μmol·L^-1 Cd胁迫下,外源添加MT、EBL和JA使地上部MDA含量显著降低了11%~24%,但是根系与地上部情况恰好相反,添加3种外源物质均导致根系中MDA含量增加,其中MT和EBL现象明显,在5 μmol·L^-1 Cd胁迫下,与CK相比,分别提高了45.5%和20.0%;在25 μmol·L^-1 Cd胁迫下,分别提高了46.2%和19.8%.外源添加植物激素可显著增加水稻幼苗地上部和地下部POD、CAT的活性,降低GSH以及Cd的含量,在5 μmol·L^-1 Cd胁迫下,添加MT、EBL和JA导致水稻地上部Cd含量分别降低39.4%、40.1%和51.6%,根部分别降低38.9%、40.2%和7.0%;25 μmol·L^-1 Cd胁迫下,地上部Cd含量分别降低18.9%、14.5%和35.6%,根部分别降低85.3%、81.1%和56.5%.由此可见,通过外源添加低浓度植物激素MT、EBL和JA,可缓解Cd对水稻的胁迫,降低Cd对水稻的毒害作用.     

不同水稻品种对镉积累的差异及其与镉亚细胞分布的关系

采用土培试验,以籽粒Cd低积累水稻品种(越冬稻和R1088)和籽粒Cd高积累水稻品种(IR34582和太粳558)为试验材料,研究成熟期水稻在Cd0(不加Cd)、Cd5(5 mg·kg~(-1))和Cd25(25 mg·kg~(-1))胁迫下,Cd在水稻各组织中的积累差异及其与Cd亚细胞分布的关系,为培育Cd低积累水稻品种和水稻安全生产提供科学依据。结果表明:(1) Cd胁迫下,约65%～83%的Cd积累于根系,低积累品种根系Cd含量显著高于高积累品种,而地上部却相反;(2)高积累品种往地上部转运Cd的效率以及地上部各组织往籽粒转运Cd的效率均显著高于低积累品种;(3) Cd胁迫下,低积累品种根中细胞壁(F1)、细胞器(F2)、细胞膜(F3)和可溶部分(F4)中Cd含量显著高于高积累品种,而茎、叶鞘和叶中却相反;(4)低积累品种根和茎中F1中Cd分配比例均显著高于高积累品种,而F4中Cd分配比例却相反;在叶鞘和叶中,F1、F4中Cd分配比例在不同品种之间无显著差异。(5) Cd胁迫下,TF_(根-茎)和TF_(茎-糙米)均与F1中Cd分配比例成显著负相关关系,而与F4中Cd分配比例成显著正相关关系。综上,高积累品种往地上部转运Cd的能力强于低积累品种;低积累品种根和茎中细胞壁限制了Cd的迁移;而高积累品种根和茎中可溶部分在Cd从根部向上以及从茎向籽粒转运过程中起着重要作用。     

花果期持续受渍对油菜生长、产量与含油量的影响

油菜是江汉平原广泛栽培的越冬作物，在春季雨水较多时常遭遇持续受渍胁迫，对产量有明显影响。为了探索春季油菜田的排水管理，取得较高产量，通过测坑试验和小区试验，初步研究了花果斯持续受渍对油菜生长，产量和含油量的影响。结果表明：油菜花果期持续受渍，主要是通过单株的有效角果数，千粒重等因素影响产量；随着持续受渍时间的延长，各受渍处理的单株有效角果数减少，千粒重降低，产量下降，与对照相比，较短时间（比如2天）持续受渍对油菜生长发育，产量形成以及籽粒含油量影响不大，但较长时期持续受渍会对油菜的这些方面产生不良影响，此类水分胁迫是生产上重点防治的对象。因此，在考虑地下水位动脉及其作用时间对油菜影响的排渍指标研究中，应主要从持续受渍程度对产量的影响方面建立关系，确定适宜的新型排渍指标。     

PREDICTIVE ASSESSMENT OF SEVERITY OF AGRICULTURAL DROUGHTS BASED ON AGRO-CLIMATIC FACTORS1

ABSTRACT: Past historical evidence indicates that droughts have had great impacts on human life. Drought (or scarcity of water) is assessed based on two key factors, namely, the estimated water demand, and the expected water supply. The formulation of these key factors for a region largely depends on the agro-climatic and economic conditions. Consideration of one such key factor is the relationship between the crop yield and water deficit in the assessment and prediction of agricultural droughts. The varying nature of this relationship from crop to crop adds to the complexity of agricultural drought analysis. To overcome this difficulty in analyzing agricultural droughts of a region, it is adequate to consider and place emphasis on a single crop (i.e., an index crop) grown homogeneously over the major area of the region. From one year to another year, the pattern of water requirement during the growing season of an index crop is rather stationary, and the water supply in arid and semi-arid area is mainly from seasonal random precipitation. In a region, grain yield of the index crop and, in turn, assessment of the severity of drought can reasonably be predicted as a function of the time of crop sowing and the distribution of rainfall, provided that temporal and spatial effects of other contributing factors (crop variety, soil fertility status, crop disease, pest control, cultivation practices etc.) on grain yield are considered to be uniformly distributed (i.e., stable). A predictive method of assessing agricultural droughts in an arid area of western India is presented. The major crop (Pearl Millet) of this region is grown from. July through September. The formulation of the proposed predictive method inherently implies that the grain yield of the main crop is a reliable indicator of agricultural drought. In the development of this predictive relationship (i.e., a regression type model) a number of potential yet simple variables affecting the grain yield in the region were investigated. The soil moisture index, although generally considered significant compared to the simple variables, has been found to account for insignificant variation in the grain yield. Results of our investigations suggest that it would be advisable to exclude the soil moisture index variable from the model. The proposed regression model can be used in the prediction of grain yield of the main crop several months ahead of crop harvesting operations and, in turn, the assessment of agricultural drought severity as mild, moderate, or severe. Such an assessment is expected to be helpful to planners for arranging appropriate measures to effectively combat agricultural drought situations.