青藏高原东北部黄土区灌木幼林根系护坡的时间效应

为研究青藏高原东北部黄土地区植物护坡效应的可持续性,选取种植在自建试验区的四翅滨藜、柠条锦鸡儿、白刺、霸王4种灌木植物,分别对生长时间为1～4a的上述灌木进行了野外现场拉拔试验。试验结果表明,4种灌木植物在其1～4a的生长时间里,四翅滨藜的抗拔力和侧根数在4种灌木中表现最大,霸王的根径是4种灌木中最大的;生长时间为1a的4种灌木中霸王地径最大,其后的2～4a生长时间中,四翅滨藜的地径则在4种灌木植物中表现最大。霸王和白刺的平均根径与生长时间之间呈显著幂函数关系,四翅滨藜和柠条锦鸡儿两者之间均呈指数函数关系;四翅滨藜和白刺的平均侧根数与生长时间之间呈显著的幂函数关系,霸王和柠条锦鸡儿的平均侧根数与生长时间之间呈线性函数关系;四翅滨藜和白刺的平均地径与生长时间之间呈幂函数关系,霸王和柠条锦鸡儿的平均地径与生长时间之间呈指数函数关系;四翅滨藜和柠条锦鸡儿的平均抗拔力与生长时间之间呈显著幂函数关系,霸王的平均抗拔力与生长时间之间呈线性函数关系,白刺的平均抗拔力与生长时间之间为指数函数关系。这种现象反映了4种灌木植物在试验区边坡防护中均表现出了较强的护坡可持续能力。     

西宁盆地黄土区4种灌木原位拉拔试验

通过采用原位拉拔试验方法测定了西宁盆地寒冷半干旱气候条件下,生长期为3 a的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、中宁枸杞(Lycium barbarum L.)、白刺(Nitraria tangutorum Bor.)和霸王(Sarcozygium xanthoxylon Bunge)4种灌木植物的抗拔力,分析了抗拔力与株高、冠幅、地径、根长和侧根数等生长参数之间的关系,并探讨了4种灌木固土护坡效果。结果表明:(1)区内4种灌木抗拔力由大至小依次为柠条锦鸡儿(256.39 N)、中宁枸杞(222.80 N)、白刺(178.52 N)和霸王(134.84 N),柠条锦鸡儿和中宁枸杞抗拔力相对显著于白刺和霸王;(2) 4种灌木抗拔力与株高之间呈指数函数关系,与地径之间呈幂函数关系,与冠幅、根长和侧根数之间呈线性函数关系;(3)通过采用灰色关联分析法,得到抗拔力与株高、冠幅、地径、根长和侧根数的关联度分别为0.623,0.669,0.629,0.730,0.719,即影响4种灌木抗拔力大小的主要因素为根长和侧根数。该研究结果为寒冷半干旱黄土区采用种植灌木植物方式,科学防治水土流失、浅层滑坡等地质灾害具有理论研究价值和实际指导意义。     

青藏高原东北部4种灌木主根和侧根抗拉力学特性比较

[目的]开展青藏高原东北部黄土区4种灌木植物主根和侧根抗拉力学强度试验,探讨主根和侧根抗拉力学特性关系,为深入研究植物根系固土护坡力学机理提供参考。[方法]选取西宁盆地长岭沟流域作为研究区,对生长期为3 a的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、中宁枸杞(Lycium chinense)、白刺(Nitraria tangutorum)和霸王(Sarcozygium xanthoxylon)4种优势灌木主根和侧根进行室内单根拉伸试验,确定其主根和侧根抗拉力、抗拉强度和杨氏模量及其与根径之间的关系;在此基础上,进一步分析了4种灌木主根和侧根根径、抗拉力、抗拉强度和杨氏模量之间的关系。[结果]柠条锦鸡儿、中宁枸杞、白刺和霸王主根抗拉力分别为侧根的28.45,13.21,11.01,7.35倍,主根抗拉强度分别为侧根的0.67,1.17,0.68,1.22倍,主根杨氏模量分别为侧根的2.00,2.39,2.82,2.48倍。[结论] 4种灌木植物主根抗拉力均显著大于侧根;柠条锦鸡儿和白刺主根抗拉强度小于侧根,而中宁枸杞和霸王主根抗拉强度大于侧根;4种灌木植物主根杨氏模量显著大于侧根,说明其主根相对于侧根不易发生形变,对边坡浅层稳定性贡献亦显著于侧根。     

黄土区不同龄期灌木柠条锦鸡儿根系的分布特征及其固土护坡效果

为定量评价西宁盆地黄土区优势灌木柠条锦鸡儿根系固土护坡效果,该研究以区内生长期为幼龄期（<6 a）、中龄期（6～14 a）和老龄期（>14 a）3个龄期的柠条锦鸡儿为研究对象,通过原位挖掘法与原位拉拔试验相结合的方式,调查不同龄期柠条锦鸡儿根系形态学指标和根系分布特征,并通过单根拉伸试验获得单根抗拉强度。以此为基础,利用WWM模型对不同龄期柠条锦鸡儿根系附加黏聚力进行计算,评价不同龄期柠条锦鸡儿根系对土体抗剪强度的增强效果。结合有限元数值模拟分析,定量评价不同龄期柠条锦鸡儿根系加筋和锚固作用对黄土边坡稳定性的贡献。结果表明：随着龄期的增加,柠条锦鸡儿根系埋深、根系总根长、主根根径和主根根长均逐渐增加;各龄期柠条锦鸡儿根系主要分布在0～0.6 m土层深度范围内,随着土层深度增加,幼龄期和老龄期根系根长和根数呈逐渐减少趋势;中龄期根系则呈先增大后减小趋势,根长和根数的最大值出现在0.3～0.6 m的土层深度内。幼龄期和老龄期柠条锦鸡儿根面积比和根系附加黏聚力均随着土层深度增加而逐渐减少,中龄期柠条锦鸡儿则呈先增大后减小变化趋势,且该龄期根系增强土体抗剪强度的效果相对最为显著。不...     

黄土区灌木柠条锦鸡儿根-土间摩擦力学机制试验研究

为系统研究灌木植物根系的拉拔摩擦力学机制,该项研究在西宁盆地黄土区的自建试验区内选取生长期为2 a的柠条锦鸡儿作为供试种进行根系拉拔摩擦试验。试验结果表明:柠条锦鸡儿主根的作用主要为提供根-土间静摩擦力,侧根的作用则主要表现为增大根-土间最大静摩擦力、根-土间最大摩擦力及根-土间最大摩擦力对应的根系位移;柠条锦鸡儿根-土间最大摩擦力随着根系总表面积、根系总体积、根系总长、根系总干质量、侧根数5个根系形态学指标的增加而增大,根-土间最大摩擦力与5个根系形态学指标之间可建立幂函数关系,且通过相关性分析可知,根系总表面积是与柠条锦鸡儿根-土间最大摩擦力相关程度相对较为显著的根系形态学指标;在本试验条件下(土体质量含水率15.1%,密度1.65g/cm3)由单根(不含侧根的主根)拉拔摩擦试验所得到的柠条锦鸡儿主根与土体间静摩擦系数为0.738 9±0.04,该值显著大于区内不含根系土体内摩擦系数0.504 0±0.03,表明柠条锦鸡儿根-土界面间的摩擦力值及抵抗变形的能力大于不含根系土体。该项研究结果对于进一步探讨研究区灌木根系的拉拔摩擦力学机制,以及科学有效地防治坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害具有指导意义和实际应用价值。     

寒旱环境植物护坡力学效应与根系化学成分响应

该项研究以试验区两种生长期为6a的灌木植物柠条锦鸡儿、霸王为例,分析了根系中所含半纤维素、木质素、纤维素和果胶质4种主要化学成分及其含量,并探讨了根系力学强度与其化学成分及其含量变化之间的关系。结果表明:柠条锦鸡儿根系平均抗拉强度为28.36～34.75MPa,霸王为4.53～6.61MPa,即柠条锦鸡儿根系平均抗拉强度显著大于霸王,且这两种灌木根系所含的4种化学成分由多至少依次为半纤维素、木质素、纤维素、果胶质,其中柠条锦鸡儿根系半纤维素含量为17.8%～29.03%,木质素为3.41%～5.36%,纤维素为2.3%～2.79%,果胶质为1.45%～2.15%;霸王根系半纤维素含量为15.6%～23.04%,木质素为3.69%～4.89%,纤维素为2.1%～3.06%,果胶质为1.92%～2.37%。两种灌木根系纤维素含量与根径、根系抗拉强度之间均表现出一定相关性;霸王根系半纤维素含量与其根系根径、抗拉强度之间呈相关性;柠条锦鸡儿根系果胶质含量与其根径、根系抗拉强度间均呈相关关系。本项研究可为进一步分析植物根系力学强度及其效应与根系组成特性之间的变化关系提供理论依据。     

不同生长期多花木兰根系抗拉拔特性及其根系边坡的稳定性

为研究不同生长期灌木植物根系抗拉拔特性,并分析其对护坡效应的影响,对生长期分别为3个月、6个月、9个月、12个月、15个月和18个月的典型护坡灌木植物多花木兰根系进行室内抗拉试验和现场抗拔试验,并采用二维有限元法模拟试验区不同生长期多花木兰根系边坡稳定性的增强作用。结果表明：受不同生长期的影响,多花木兰单根的抗拉力随着根径的增加呈幂函数增大,抗拉强度随着根径的增加呈幂函数减小,单根直径一定时,抗拉力和抗拉强度随着生长期的增长而增大;受不同生长期的影响,多花木兰植物根系的抗拔力随着地径、地下生物量和侧根数的增加呈指数函数增大,多花木兰根系的平均生物指标和平均抗拔力的增大幅度随着生长期的增长而减小,其中平均抗拔力增大幅度由102.78%减小到31.55%;边坡的安全系数随着植物生长期的增长而增大,等效塑性应变和最大位移随着植物生长期的增长而减小,其中最大等效塑性应变较裸坡减小了24%～72%,最大水平位移的减少程度约为最大竖向位移的一半。     

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。     

青藏高原东北部黄土区草本与灌木植物根-土相互作用力学机理及其模型研究

为研究草本和灌木根系在护坡中的力学机理,以西宁盆地为例,对青藏高原黄土区生长2年的草本芨芨草和灌木柠条锦鸡儿进行了野外观测和现场力学试验。结合研究区现场观察、试验和分析得出：芨芨草和柠条锦鸡儿根系的生长特征及力学特征均较其他乡土植物显著,护坡力学效应较强;试验区草本植物根系在土体中主要起加筋作用,灌木植物水平根系起牵引作用、垂直根系起锚固作用。通过建立根-土相互作用的力学模型得出：草本植物根系对边坡的加筋作用大小与根系数量、根系抗拉力以及根系在土体中的延伸方向均有关;灌木根系对土体的牵引效应与根系数量、直径和抗拉强度呈正相关,根系锚固力的大小主要取决于根系与土体间的摩擦力,且根系所受的摩擦力与根系半径、土层深度和土体重度呈正相关。对于坡度为40°的土质边坡,选择芨芨草、柠条锦鸡儿等根系发达的灌草植物进行护坡,其防护效果较好。     

西宁盆地黄土区草本植物群根效应及其护坡贡献

通过对种植在30°和45°边坡条件下、生长期为1年的垂穗披碱草和芨芨草进行的野外原位动态拉拔试验,分析了试验区所种植的2种草本植物在不同坡度条件下株高、地径、须根数、根长、分蘖数等生长量指标与其抗拔力之间的关系。试验结果表明：植物株高对其抗拔力影响相对较为明显,即当株高达到一定高度时,植物的护坡效果得以较好地发挥出来;两种坡度条件下植物生长量指标存在一定差异,产生该差异的主要原因是不同边坡土体中水分含量不同。植物根系抗拔力与作用时间之间的动态变化过程可划分为初始、中间和最终3个阶段,不同坡度条件下同种草本的抗拔力存在差异,相同坡度条件下不同草本的抗拔力亦存在一定差异。     

基于科学计量的中国农业工程研究热点探析

农业可持续发展是农业工程研究所追求的目标,也是农业工程学科需要重点解决的问题,准确把握与判断学科发展方向对促进农业可持续发展具有重要意义。该研究以1957—2014年发表在《农业工程学报》与《农业机械学报》中的学术论文为研究对象,应用科学计量学方法与可视化知识图谱技术,直观呈现了不同阶段中国农业工程研究热点,总结了不同阶段研究热点组成与基本特征,探讨了研究发展总体趋势。研究表明,中国农业工程研究总体上经历了以较单一热点主题向多元化主题发展的过程;在研究领域方面经历了从简单工程技术在农业中的应用向工程技术与计算机、生物、资源、环境与生态等科学的跨学科交叉融合及丰富化过程,在研究手段与技术应用上经历了从简单的实验分析向计算机模拟仿真、智能控制及物联网等高新技术为主的创新与拓展过程。当前中国农业工程研究正向以信息化、自动化和智能化为核心的智能精准农业技术研究方向发展,突破环境与资源约束,发展高效、安全与可持续现代农业成为学科研究与发展的新方向。研究可为相关研究人员追踪学科发展方向提供参考。     

山梨醇对植株抗逆性作用的研究进展

山梨醇作为一种重要的植物内源物质,广泛参与调控植株防御反应和形态发育相关的多种生物学过程,应对各种环境胁迫的应激反应,因此山梨醇使植株获得抗性的研究受到广泛关注。本文综述了近年来山梨醇在植株抗逆性研究中取得的进展,包括植物在遭受环境胁迫时植株体内山梨醇含量的变化,以及外源山梨醇在促进植株对营养元素的吸收和提高愈伤组织诱导率等方面的应用研究,提出了当前山梨醇研究中存在的问题,并对山梨醇提高植株抗逆性在我国高产优质高效农业发展中所起的作用进行了展望。     

基于互联网的大学德语教学探讨

互联网突破了传统教学模式的时空限制,为外语教学提供了丰富的背景资料,,也对外语教学提出了新的要求和挑战。阐述了利用互联网辅助大学德语教学的优越性,分析了互联网在德语教学中应用的可能性,并对现代大学德语教学模式提出了尝试性的建议。     

土壤中优势流的几个基本问题研究

优势流是指土壤在整个入流边界上接受补给,但只通过少部分土体的快速运移.优势流是一种普遍存在的现象,而不是一种特例.它受许多因素的控制,如土壤中的大空隙、土壤结构、土壤质地、土壤水分含量、土壤初始水分含量、水和溶质的施加速率及溶质的施加方法等.优势流的产生机理主要有2种:一种是由土壤介质的非均质性所驱动的优势流;另一种是由湿润锋的不稳定性所驱动的优势流.目前,优势流的监测方法主要有取土壤原状土、实验室内的土柱出流试验及染色示踪试验.尽管优势流的模拟非常困难,但人们仍提出了许多模型来描述它.今后优势流研究的重点应放在进行大量的综合性野外试验,以获取足够的数据资料来确切地刻划优势流;发展新的观测技术以便在时间和空间上监测优势流;建立新的模型来模拟优势流,从而进一步解决与土壤和地下水污染有关的环境问题.     

江西红壤之气候问题

一、绪言气候对于成土作用之影响至大且巨,故论者常以气候为成土作用之唯一动力,往往以某地之气候情形推断某地之土壤分布;亦复由土壤而推知其气候。此种立论乃系往日土壤学者日积月累之经验,其中尤以俄人之贡献最多。然按诸事实,则不尽然,盖成土作用之动力,不仅限于气候,同时某地之气候,亦并非一定不变老也;目前所见之土壤并非仅限于气候性土壤,而真正之气候性土壤亦非即为该区之区域性土壤也,二者时可合而为一,有时则大不相同,而决不能混作一谈也。赣省境内,红壤遍布,气候以赣南较温热,属亚熟带(华南区),赣北较凉属温带(华中区)(1)     

历史时期黄土高原生态环境建设分析

采用科学史观简要分析了黄土高原生态环境演变的历史过程，通过分析认为，历史时期的黄土高原生态环境演变不再单纯表现为自然过程，而是与人类活动密切相关的人地互动过程，人为因素黄土高原生态环境历史演变具有双重意义，既通过耕种对自然环境破坏，还进行农业生态环境建设，提高土地承载能力，其主要是由不同的环境观和社会因素造成的。人类对生态环境影响以资源利用为主，有意识的建设活动较少，农业生态环境建设成就巨大，生态环境演变具有明显历史进程，被动的生态环境保护和恢复对生态环境演变有特殊意义，历史时期黄土高原农业生态环境建设实践及其成效在农不利环境，土壤环境，水土保持等方面表现突出，历史时期生态环境建设研究具有现实意义，在当今西部大开发机遇下，应借鉴历史经验，加快黄土高原生态环境建设，建议采用科学的环境修复和农业生态环境建设 同步进行，建设结构 水土保持型大农业生态环境。     

基于GIS的北京市土壤侵蚀量计算

 定期公告水土保持监测情况是水土保持法等法律法规的主要规定之一,但如何利用监测站点的现测数据较为科学准确地推算区域土壤流失量及水土保持效益,是目前水土保持公告中存在的主要问题之一。以北京市为例,利用全市水土保持监测网络站点观测到的降雨量及水土流失量等资料,基于GIS平台和降雨侵蚀力模型,对2009年北京市土壤流失量进行定量计箅。结果表明,计箅结果可靠,方法可行,可为其他地区计箅土壤侵蚀量提供参考。     

基于DEM的栖霞山区日照时数模拟研究

针对栖霞市地形变异对太阳辐射在地面分布的影响,利用数字高程模型为基本信息源,在提取数字坡度模型和数字坡向模型的基础上,采用多层面复合分析的方法,通过对地形要素与其他气候要素的复合分析,建立了区域地面的太阳辐射模型。模拟计算过程中,每一个栅格单元瞬时太阳辐射能量的计算是其中最基础的工作,通过对瞬时太阳辐射量的时段累计,可获得日、月、年的太阳辐射总量。该结果可望进一步转换成对农作物生长有重要影响的积温、无霜期等重要的小气候指标,为精细农业的实施提供了重要的数据资源。     

Study on soil cracks in pneumatic subsoiling based on LSTM

This paper reports research based on pneumatic subsoiling and the design of a pneumatic subsoiling mechanism to overcome the problems of high resistance and high energy consumption of subsoiling. By analysing soil-specific resistance, soil disturbance rate and soil bulkiness under different air pressure conditions, it is concluded that pneumatic subsoiling can effectively break the soil plough pan and reduce resistance to subsoiling. In order to analyse the impact of air pressure on subsoiling, in this study, principal component analysis was used to analyse the pneumatic subsoiling disturbance parameters (working air pressure, working depth and working speed), and the test results show that the contribution of air pressure to subsoiling resistance and subsoiling disturbance surface reached 24% and 25%, respectively. An orthogonal test was used to analyse the specific resistance of subsoiling, and its significance coefficient is 0.95. Long short-term memory neural networks (LSTM) and bidirectional long short-term memory neural networks Bi-LSTM. are used to predict the cracks on the disturbed surface of subsoiling. LSTM is a method to predict future occurrence using time series data, which can be used to predict the cracks on the disturbed surface of soil, while Bi-LSTM network is an innovative computing paradigm, which learns bidirectional long-term correlation between time step and sequence data, to predict the trend of fissures on the disturbed soil surface. The RSME of LSTM and Bi-LSTM are 4.80 and 6.55, and their determinative factor R² is 0.95 and 0.94 respectively, which indicates that LSTM and Bi-LSTM can effectively predict the cracks of pneumatic subsoiling. By analysing the specific resistance of pneumatic subsoiling, it can be shown that pneumatic subsoiling can reduce subsoiling resistance and expand the disturbance surface of subsoiling so as to achieve the effects of subsoiling, drag reduction and reduction of fuel consumption.