安塞黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落土壤抗蚀性分析

以黄土丘陵沟壑区安塞县的纸坊沟小流域为例,对小流域内退耕地植被恢复后不同植物群落土壤抗蚀性进行了研究,研究结果表明:(1)从土壤有机质含量指标讲,老荒坡和狼牙刺群落抗侵蚀能力最强,其次是刺槐、沙棘等人工林地,以猪毛蒿为优势种的群落和农耕玉米地抗侵蚀能力最弱;(2)从土壤团聚度、分散率和分散系数指标看,刺槐和黄刺梅群落抗侵蚀性能最强,农耕地和以猪毛蒿为优势种的群落抗侵蚀性能最差,人工林地和其它退耕还草地抗蚀性能居中;(3)从土壤生物结皮盖度讲,抗蚀性能为以茭蒿为优势种的群落＞以铁杆蒿为优势种的群落＞以猪毛蒿为优势种的群落;(4)从土壤侵蚀量来看,刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最强,以猪毛蒿为优势种的群落抗侵蚀性能最弱.综合分析得出抗蚀性能为:老荒坡,狼牙刺＞刺槐,黄刺玫,沙棘＞柠条＞白羊草,茭蒿＞铁杆蒿＞猪毛蒿,农耕地.随着退耕时间的延伸,退耕还林还草地的抗蚀性较农耕地不断提高,而与当地老荒坡群落的抗蚀性越来越接近.狼牙刺群落、刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最好,猪毛蒿群落抗侵蚀性能最弱,老荒坡各群落抗蚀性能较强,农耕地抗蚀能力有待提高.     

典型草原区退耕及封育草地土壤水分物理性质研究

对典型草原云雾山保护区退耕6a，11a（放牧8a）和16a的3个退耕地和4个封育草地（百里香群落、铁杆蒿群落、大针茅群落和长芒草群落）对照坡耕地表层土壤的水分特征曲线数学模型、持水参数和比水容量进行了测定。结果表明，封育草地的持水和供水性能要大于退耕地和坡耕地，放牧对退耕11a的持水和供水性能有较大影响。云雾山自然保护区坡地退耕和草地封育后，样地土壤的持水能力大小顺序为封育长芒草群落〉大针茅群落〉百里香群落〉铁杆蒿群落〉退耕16a〉退耕6a〉坡耕地〉退耕11a（放牧8a）。供水能力大小顺序为封育长芒草群落〉百里香群落〉铁杆蒿群落〉大针茅群落〉退耕16a〉退耕6a〉退耕11a（放牧8a）〉坡耕地。这说明土壤持水和供水性能随着退耕年限的增加和封育草地的正向植被演替均逐渐增强的趋势。坡地退耕和草地封育能够通过改善土壤的水分物理性质提高土壤的蓄水持水性能和抗侵蚀能力。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植被自然恢复过程——以吴起县双树沟流域为例

采用TWINSPAN分类法对黄土丘陵沟壑区吴起县双树沟流域30个自然恢复草地植被进行分类,并对分类后各植被群落特征和地上生物量进行统计分析。结果表明：在自然恢复条件下,随着退耕年限的不断增加,退耕地植被自然恢复依次经历了猪毛蒿群落-赖草＋长芒草群落-赖草＋铁杆蒿群落-铁杆蒿群落-铁杆蒿＋茭蒿群落5个发展阶段,地带性植被类型铁杆蒿＋茭蒿群落在研究区内开始出现,并且已经占有一定优势;随着退耕地植被自然恢复的不断进行,Margalef等丰富度指数以及Shannon-wiener等多样性指数、Pielou等物种均匀度指数和地上生物量都呈现出先减小后增大的发展趋势;在植被自然恢复的稳定阶段,虽然物种丰富度指数和物种多样性指数有一定的增加,但是相对恢复初期来讲还是有所下降,并且有达到与初期相当水平的趋势;物种丰富度指数均在第1恢复阶段最大,而均匀度指数Jsw以及Shannon-wiener指数在第5恢复阶段最高。随着退耕地植被自然恢复的不断进行,植被群落总盖度随着退耕年限的延长而不断增大。     

黄土高原不同植被群落多样性与土壤有机碳密度关系研究

为了探明黄土高原不同植被群落多样性与土壤有机碳密度关系,在黄土高原纸坊沟小流域选取几种典型的植被群落(刺槐Robinia pseudoacacia、铁杆蒿Artemisia gmelinii、长芒草Stipa bungeana、狼牙刺Sophora davidii和柠条Caragana korshinskii),野外调查了植被多样性,同时室内测定0—100 cm土壤有机碳含量、密度以及相关土壤环境因子。结果显示:(1)不同植被群落多样性指数(Margalef丰富度、Mclntosh均匀度和Shannon-Wiener多样性)表现出相同的变化特征。柠条和刺槐群落差异不显著(p>0.05),二者显著低于其他植物群落(p<0.05),长芒草和狼牙刺群落最高,二者之间差异不显著(p>0.05),显著高于其他植物群落(p<0.05); 不同植物群落Simpson优势度指数呈现出相反的变化趋势,刺槐>柠条>铁杆蒿>狼牙刺>长芒草。(2)不同植物群落土壤全氮含量、微生物量碳、微生物量氮、速效养分(硝态氮、铵态氮、速效磷)大致表现为相同的变化特征,均表现为长芒草和狼牙刺群落高于其他群落,而柠条和刺槐群落土壤养分含量低于其他植物群落,不同植物群落土壤pH值表现出相反的变化特征。(3)在垂直方向,土壤有机碳密度随土层深度的增加而逐渐减小,80—100 cm土层土壤有机碳密度最低(p<0.05),0—20 cm土层土壤有机碳密度最高,表现出明显的“表聚性”,相同土层土壤有机碳密度大致表现为长芒草和狼牙刺群落高于其他植物群落。(4)相关性分析显示,不同植物群落多样性指数与有机碳和有机碳密度呈显著或极显著的正相关。冗余分析显示,土壤pH值和微生物量碳含量是主导植被多样性和土壤有机碳密度重要驱动因子; 双因素分析表明植被类型和土层深度对土壤有机碳含量和密度具有显著的影响(p<0.05)。     

黄土丘陵区主要植物根系对土壤有机质和团聚体的影响

植物根系是植物与土壤进行物质交换的通道,在土壤侵蚀严重、生态脆弱的黄土丘陵区,深入认识根系对土壤物理化学性质的影响具有重要意义。选取了白羊草(Bothriochloa ischaemum)、苔草(Carex lanceolata)、茭蒿(Artemisia leucophylla)、铁杆蒿(Artemisia sacrorum)、狼牙刺(Sophora viciifolia)、柠条(Caragana intermedia)6种植物作为研究对象,取0—10,10—20,20—30,30—40,40—50,50—60 cm土层根系和土样,分析不同土层各物种根长密度、根表面积密度、平均根直径、土壤有机质(SOM)、土壤容重以及各级水稳性团聚体重量百分含量。结果表明:所研究植物根系以细根为主。在0—20 cm土层中,白羊草、苔草根长密度显著大于其余植物(P0.05),表现为苔草白羊草铁杆蒿茭蒿狼牙刺柠条,平均根直径则相反。根系能不同程度地增加SOM含量,SOM含量与根系平均直径和根系表面积密度呈极显著的正相关关系(P0.01)。在土壤剖面上,水稳性团聚体重量百分含量明显减少的是白羊草、苔草和铁杆蒿样地,水稳性团聚体重量百分含量随土层深度变化不明显的是茭蒿、狼牙刺和柠条样地。根表面积、根长密度能够显著增加0.5～2 mm水稳性团聚体重量百分含量(P0.05),说明根系能够使小粒径团粒凝聚成更大粒径的土壤团粒。根系能够提高土壤有机质含量,增加中等粒径团聚体含量,改善土壤结构,提高土壤稳定性,对增加土壤抗蚀性起到重要作用。     

陕北黄土丘陵区退耕地植物群落演替特征

为了解黄土丘陵区侵蚀地貌退耕地植物群落演替模式及其基本特征,以陕北安塞纸坊沟流域的20块不同年限退耕地和荒坡为研究对象,采用空间代替时间序列的方法进行植物群落的调查和演替特征的分析。结果表明:退耕地植物群落大致经历了茵陈蒿群落—杂类草—狗尾草群落—长芒草群落—铁杆蒿群落—茭蒿群落的演替过程。植物群落的Shannon-Wiener指数、Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数均表现出随演替进行而上升的变化规律,但上升的速率各异;演替前期和中期的群落基本上属于对数级数分布,说明该阶段的物种组成主要是生态位预占模式起作用,演替后期的群落属于对数正态分布,可能是生态位预占、周围繁殖体的侵入压力、种间竞争和其他因素共同作用的结果;群落盖度变化与演替时间符合二次函数变化规律。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落优势种对显著影响因子的响应

根据在黄土高原丘陵沟壑区具有代表性的安塞县退耕地植被样方的调查资料,利用TWINSPAN对退耕地植物群落的类型及其优势种进行了确定,即退耕地植物群落主要有猪毛蒿(Artemisia scoparia)为优势种的群落、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)和长芒草(Stipa bungeana)为优势种的群落、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的群落和白羊草(Bothriochloa ischaemum)为优势种的群落。典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis)得出:显著影响黄土高原丘陵沟壑区退耕地物种变化的主要因子为退耕年限、全磷、速效磷和土壤水分。结合物种生活型特征,认为白羊草和达乌里胡枝子在黄土高原丘陵沟壑区具有较强的适应性,可作为退耕地的适宜引种物种,以调控和加速植物群落演替,控制土壤侵蚀。     

黄土丘陵区不同植物根系抗拉力学特性

植被对于黄土丘陵区的生态修复和物源稳定具有重要意义,其中植物根系抗拉力学特性是影响植物护坡的主要因素。为了研究黄土丘陵区植物根系抗拉特性,以黄土丘陵区3种典型植物种群[狼牙刺(Sophora viciifolia)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)、苔草(Carex lanceolata Boott)]为研究对象,采用野外采样、室内试验与实验分析相结合的方法,探究了3种植物根系抗拉力学特性。研究表明:(1)根长一定时,3种植物的最大抗拉力随着根径的增加而增加,单根极限抗拉强度随着根径的增大而减小;而根径一定时,根系的最大抗拉力和极限抗拉强度随根长的增大而减少;弹性模量值随着根径和根长增长呈下降趋势。(2) 3种植物根系平均最大抗拉力关系为狼牙刺(12.135 N)苔草(11.194 N)铁杆蒿(9.168 N);平均极限抗拉强度为铁杆蒿(15.718 MPa)苔草(15.486 MPa)狼牙刺(6.457 MPa);平均弹性模量分别为铁杆蒿(2.900 N/mm)狼牙刺(1.698 N/mm)苔草(1.003 N/mm)。结果表明这3种植物中铁杆蒿根系的固土能力最好,在选择最为适宜的水土保持物种时可以优先考虑。研究结果可为黄土丘陵区水土保持研究提供一定的科学依据。     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被主要物种生态位特征

为了探究加速黄土丘陵沟壑区退耕地植被恢复过程的人工物种干扰措施如物种选择与搭配的科学依据，利用TWINSPAN分类方法对33个自然恢复的退耕地样方进行分类，得出退耕地在40a内主要经历了5个群落演替阶段，分别为猪毛蒿群落、赖草群落、达乌里胡枝子＋长芒草群落、铁杆蒿群落和白羊草群落。以各个群落的综合资源环境梯度为依据，对各群落主要物种生态位特征进行了分析。通过物种的生态位宽度和生态位重叠特征分析，提出了不同演替阶段的合理物种组合。     

黄土丘陵沟壑区沟坡典型植物群落生长特征

以纸坊沟小流域沟坡7个典型植物群落为调查对象,对其结构特征、物种多样性、盖度、地上生物量进行了系统研究。结果表明:Simpson多样性指数显示为沙棘赖草白羊草柠条苔草茭蒿铁杆蒿;Magarlef丰富度指数表现为草本群落灌木群落,阴坡群落阳坡群落;Pielou均匀度指数为灌木群落草本群落,阴坡群落阳坡群落。灌木群落地上生物量(1.53～5.85 kg/m~2)显著大于草本群落(0.17～0.41 kg/m~2),草本群落地上生物量大小排序为赖草铁杆蒿茭蒿白羊草苔草。植被盖度阴坡草本群落最大,灌木群落居中,阳坡蒿类草本群落最低。沟坡植物群落的Simpson多样性指数、Margalef丰富度指数略低于梁峁坡面的植物群落,Shannon-wiener多样性指数、草本群落地上生物量显著低于梁峁坡。研究成果对于明确黄土高原小流域植被生长特性、优化水土保持措施的空间配置具有重要的指导意义。     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

营林措施对森林土壤N_2O排放影响的研究进展

森林土壤是大气N_2O重要的排放源。施肥、采伐、火烧、林下植被管理等营林措施和土地利用变化改变了土壤理化性质和土壤微气候,显著影响森林土壤N_2O的产生与排放。综述了森林土壤N_2O排放对不同营林措施的响应,探讨了营林措施影响土壤N_2O排放的主要机理,并提出目前研究的不足和未来研究的重点。总体而言,森林转变为农田、草地后增加了土壤N_2O排放,而农田和草地恢复成人工林后减弱了土壤N_2O排放;天然林转换为人工林或次生林后土壤N_2O排放没有明确结论;森林生态系统"氮饱和"程度使得森林土壤N_2O排放对施肥呈非线性响应,即初期无明显响应、中期缓慢增加和后期急剧增加;火烧一般增加土壤N_2O排放;采伐改变土壤温度、含水量、有机碳的分解和利用等,从而增强森林土壤N_2O排放能力;剔除林下植被提高土壤温度,加快了表层土壤有机碳的分解矿化,促进土壤N_2O排放;种植固氮植物增加了土壤有机碳和土壤氮含量,土壤N_2O排放增强。今后的研究应更多地关注多种因素和气候变化对林地土壤N_2O排放影响的内在机理以及氨氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌等微生物对各种干扰因素的响应机制。     

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.     

土壤细菌趋化性研究进展

土壤是地球生态系统中最具生命活性的组成部分,特有的孔隙结构承载着生物圈中最丰富多样的微生物生命形态,为动植物提供了大量的调控功能。土壤是一个不断演变和发展的生态系统,而微生物是土壤生态系统的核心,也是驱动碳、氮等元素以及能量循环的关键因子。趋化性是细菌在长期进化过程中形成的帮助其寻找食物或趋利避害的本能,结合其他的内在生理特征,细菌能够迅速适应动态变化的环境。营养物、异源污染物和水分条件等的不均匀分布致使土壤中细菌趋化现象普遍存在,并且时刻影响土壤微生物的群落组成及其时空分布。近年来,土壤细菌趋化性已成为国内外土壤微生物学研究的热点和重点。本文分析了土壤细菌趋化性研究的前沿问题和主要进展,阐述了细菌趋化行为模式、趋化信号传导通路和趋化性数学模型,探讨了土壤中普遍存在的细菌趋化现象及相关的主要研究技术手段(荧光原位杂交技术、微流控技术和光学显微技术),并对土壤细菌趋化性研究的发展趋势进行了展望,旨在为今后的相关研究和实际应用提供参考。     

南京幕府山矿区废弃地植被恢复对土壤侵蚀与肥力的影响研究

对南京市幕府山矿区废弃地的植被恢复对土壤侵蚀、土壤肥力等的影响进行了研究,研究表明通过城市建筑余土等对矿区废弃地进行土壤改良,是城市郊区矿区废弃地土壤改良和进行植被恢复的有效途径。