喀斯特槽谷区岩石与坡面夹角对坡面集中流水力学特性的影响

喀斯特槽谷区地表出露的岩石与坡面形成不同夹角,塑造了复杂的微地貌,显著改变坡面集中水流路径,使得水流特性发生重大变化。目前,不同岩石与坡面夹角下集中流水力学特性的变化特征还不清楚。通过室内放水冲刷模拟试验,研究了3个坡度(10°、15°和20°)、3个冲刷流量(5、7.5、10 L·min-1)和6个岩石与坡面夹角(30°、60°、90°、120°、150°和180°(0°))组合条件下喀斯特槽谷区地表集中流的水力学特性。结果表明:集中水流雷诺数(Re)随冲刷历时变化趋势较复杂,试验条件下,Re随流量的增大而增大,随坡度变化规律不明显,变化范围为517～3343。Darcy-Weisbach阻力系数(f)随冲刷历时表现出增大的变化趋势,其随坡度增大而增大,随流量增大而减小,变化范围为0.62～5.70。Re和岩石与坡面夹角关系均不显著,f和岩石与坡面夹角间的关系在各流量和坡度组合下表现不同。f与Re之间的耦合关系受岩石与坡面夹角的显著影响,当岩石与坡面夹角小于90°时,f-Re关系用对数方程描述比较好;夹角大于等于90°时,则用幂函数方程描述更好。试验条件下,当Re1 791时,f与Re关系不显著;当Re1 791时,f与Re则呈显著正相关。本研究可为喀斯特槽谷区土壤侵蚀预报模型的建立提供依据。     

喀斯特槽谷区坡面集中水流曼宁系数变化特征

[目的]探究喀斯特槽谷区不同岩石与坡面夹角影响下地表集中水流阻力变化特征,为该区土壤侵蚀模型构建提供科学依据。[方法]在3个坡度(10°,15°,20°),3个冲刷流量(5,7.5,10 L/min)和6个岩石与坡面夹角角度(30°,60°,90°,120°,150°,180°)组合条件下开展室内放水冲刷试验,研究喀斯特槽谷区不同岩石与坡面夹角下地表集中水流曼宁系数的变化规律及其影响因素。[结果](1)地表集中水流曼宁系数n随冲刷历时呈迅速增大再缓慢增长或趋于稳定的变化趋势。不同夹角的n值大小顺序为:n_(180°)n_(150°)n_(90°)n_(30°)n_(120°)n_(60°)。(2)当岩石与坡面夹角大于30°时,n与水深h显著相关,夹角为30°时,二者关系不显著;试验条件下,n与雷诺数Re关系不显著,与弗汝德数Fr呈显著幂函数负相关。(3)相对水深曼宁系数n/h随夹角增大呈先增后减的变化趋势。(4)岩石与坡面夹角大于30°时,n/h与Re均呈幂函数负相关,夹角为30°时,二者关系不显著;不同岩石与坡面夹角的n/h与Fr关系均不显著。[结论]喀斯特槽谷区坡面集中水流曼宁系数n受岩石与坡面夹角的显著影响,随夹角增大总体呈先减后增的趋势。     

西南地区黄壤坡面径流冲刷过程研究

土壤分离是土壤坡面侵蚀产沙的必要途径和重要过程,准确预测土壤分离过程对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用变坡钢槽,在不同坡度（8.8%～46.6%）流量（0.5～2.5 L s-1）组合下,研究了喀斯特地区黄壤分离速率与坡度、流量以及水流剪切力、水流功率、单位水流功率的关系。对比了相同流量典型坡度组合下黄壤与黄土的分离速率差异。研究结果表明,喀斯特地区黄壤的分离速率随坡度和流量的增大而增大;坡度和流量的多元回归分析结果能够很好地预测土壤分离速率值（R2=0.9）。水流功率和单位水流功率与黄壤分离速率呈现较好的幂函数关系,决定系数比较接近（R2=0.83、0.79）;而水流剪切力预测黄壤分离速率较差（R2=0.18）。黄土的土壤分离速率明显大于黄壤,且二者分离速率差异随坡面冲刷流量的增大而增大。尽管坡度、流量、水流功率和单位水流功率都可以很好地预测土壤分离速率,且回归方程形式与国内他人研究相差不大,但方程中表征土壤可蚀性的系数相差较大,体现了黄壤坡面侵蚀过程及其受径流影响作用的特殊性。     

石漠化区薄土层坡地雨水转化及土壤侵蚀影响因素分析

为了探究影响喀斯特坡地雨水转化及土壤侵蚀的影响因素,该研究采用人工模拟降雨方法,降雨强度选取50、75和100 mm/h,降雨次数为相同降雨强度下的连续3次降雨,坡度为5°、15°和25°,坡地包括地下基岩具有裂隙的地下裂隙坡地和地下基岩无裂隙的无地下裂隙坡地,研究了不同降雨强度、降雨次数和坡度下喀斯特坡地地表-地下的径流和土壤侵蚀变化。结果表明：1）两种坡地的地表径流率随降雨强度、降雨次数和坡度的增加而增加;壤中流率随降雨强度和坡度的变化也呈相同的趋势,但随降雨次数增加,两种坡地的壤中流率减少;岩土界面流率和地下裂隙流率随坡度和降雨次数增加而减少,随降雨强度增加先增大后减小。2）在降雨强度（50和75 mm/h）、降雨次数（第1场）和坡度（5°和15°）较小时,坡地径流以岩土界面流和地下裂隙流为主,分别占总雨水的24%～39%和28%～51%;随着影响因素增强,两坡地径流转变为以地表径流为主,分别占总雨水的30%～50%和25%～43%。3）降雨强度和坡度是驱动两个坡地地表土壤侵蚀的主要驱动力（P<0.01）,但降雨强度、降雨次数和坡度对两坡地地下土壤侵蚀的影响较小（R2<0.3,P>0.05）;总体上,无地下裂隙坡地和地下裂隙坡地土壤侵蚀以地表土壤侵蚀为主,分别占总侵蚀量的54%～97%和39%～96%;以岩土界面侵蚀或地下裂隙侵蚀为辅,分别占总侵蚀量的1%～45%和2%～60%。研究结果可为理解识别喀斯特坡地雨水转化和土壤侵蚀驱动因素以及喀斯特石漠化防治提供参考。     

多场次降雨条件下不同土岩镶嵌坡面土壤侵蚀特征

为探究多场次降雨条件下喀斯特区不同土岩镶嵌坡面土壤侵蚀特征,采用人工模拟降雨方法,研究了四场次（每场间隔24 h）降雨条件下,三类土岩镶嵌坡面（岩石嵌入土层,未露出地表（全埋）;岩石嵌入土层,露出地表（半埋）和岩石未嵌入土层,覆盖在地表（覆盖））的土壤侵蚀特征。试验坡度为25°,降雨强度为50 mm·h-1,降雨历时为90 min。结果表明：（1）随降雨场次增加,全埋、半埋和覆盖地表径流量增大,而壤中流量和地下径流量则呈先增大后减小的特征。在前两场降雨中,三类土岩镶嵌坡面的地表径流量无明显规律,但后两场降雨中地表径流量呈现为半埋>全埋>覆盖;（2）随降雨场次增加,全埋、半埋和覆盖地表产沙量增大。除第一场降雨外,后三场降雨中半埋产沙量是全埋和覆盖的1.04倍~4.82倍;（3）在多场次降雨条件下,受前期降雨影响土壤含水量增大,后续降雨中地表径流和壤中流产流时间提前5~16 min。总之,在多场次降雨条件下,岩石嵌入土壤可以增加地表产流产沙。研究结果为进一步认识喀斯特石漠化坡地水土流失过程对气候变化的响应提供了科学依据。     

模拟降雨条件下林木裸露根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响

为探究喀斯特地区林木根系分布方式对坡面土壤侵蚀的影响,采用人工模拟降雨方法,研究林木根系3类分布方式：根系横坡方向局部裸露（横向）、根系顺坡方向局部裸露（顺向）、根系垂直坡面（垂直）的土壤侵蚀特征。降雨强度为75 mm/h,降雨历时为90 min,坡度为25°。结果表明：（1）降雨过程中,横向和垂直生长根系影响土壤入渗,壤中流和地下径流产流时间表现为顺向>横向>垂直;顺向坡面地表径流初始产流时间比横向和垂直坡面略有提前,但差异不显著（p>0.05）;（2）横向、顺向及垂直坡面地表径流总量大小表现为顺向>垂直>横向,壤中流与地下径流产流速率在降雨过程中缓慢增加,降雨停止后急剧减小;（3）林木根系3类分布方式坡面间的地表减沙效益表现为横向>垂直>顺向。综上所述,顺向坡面的汇流作用促使地表产流产沙增加,垂直坡面增加土壤降雨入渗并减少侵蚀,横向坡面对坡面径流泥沙的拦蓄作用最为明显。研究结果对认识喀斯特石漠化坡地土壤侵蚀机理和水土流失防治措施提供了参考。     

喀斯特槽谷区岩石与坡面夹角对产流产沙过程的影响

为明确喀斯特槽谷区岩石与坡面夹角对坡面产流产沙过程的影响,在6个岩石与坡面夹角(30°,60°,90°,120°,150°,180°)、3个坡度(10°,15°,20°)和3个流量(5,7.5,10 L/min)组合条件下,开展室内放水冲刷试验。结果表明:(1)地表产流率随冲刷历时呈先增加后稳定的趋势,而含沙量和地表产沙率随冲刷历时均呈波动性减小趋势;(2)各岩石与坡面夹角下,地表产流率无显著差异(P＞0.05);但含沙量与地表产沙率均差异显著(P＜0.05),表现为含沙量和地表产沙率在60°夹角下与30°和120°夹角下差异不显著(P＞0.05),但显著高于90°,150°和180°条件下的含沙量和地表产沙率(P＜0.05);(3)地表产流率与含沙量在60°,90°,120°夹角下均呈显著幂函数正相关(R²=0.32~0.56,P＜0.05),而在其他夹角下二者关系不显著(P>0.05)。地表产流率与地表产沙率在60°,90°,120°,150°,180°夹角下呈显著线性正相关(R²=0.35~0.86,P＜0.05)。研究表明喀[JP]斯特槽谷区岩石与坡面呈一定夹角时,可加剧坡面产沙,并改变产流与产沙关系。     

人工降雨条件下云南红土坡面土壤侵蚀特性

[目的]揭示降雨强度、坡度和坡长与云南红土坡面土壤侵蚀之间的关系,为云南红土地区土壤侵蚀的防治提供依据。[方法]采用室内人工模拟降雨试验及理论分析相结合的方法。[结果](1)红土坡面侵蚀模数与降雨强度、坡度和坡长的相关关系显著(R20.95)。(2)在相同坡度、坡长条件下,红土坡面侵蚀模数与降雨强度呈幂函数关系;(3)在相同降雨强度、坡长条件下,红土坡面侵蚀模数与坡度呈二次多项式关系;(4)在相同降雨强度、坡度条件下,红土坡面侵蚀模数与坡长呈二次多项式关系。[结论]云南红土坡面侵蚀模数随降雨强度的增大而增大;当坡度小于临界坡度21.4°时,坡面侵蚀模数随坡度的增大而增大,当坡度大于临界坡度21.4°时,坡面侵蚀模数随坡度的增大而减小;坡面侵蚀模数随坡长的增大而增大。     

极端降雨条件下秸秆覆盖坡面水流流速空间分布

坡面流流速是地表水文和水土保持研究的重要参数。极端降雨条件下,秸秆覆盖坡面水动力过程复杂,探明其流速分布规律对坡耕地土壤侵蚀预报具有重要意义。该研究的模拟降雨试验在黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室降雨大厅内进行。试验土槽宽0.25 m,长8 m,深0.3 m,底部填装黏壤土（31.8%黏粒,43.3%粉粒,24.8%砂粒）,土壤表面均匀铺设长5～7 cm小麦秸秆。试验雨强为160 mm/h2,共设置3种坡度（5°、10°和20°）和3种秸秆覆盖率（0、2和8 t/hm2）,分别在沿着坡长方向距坡顶1.15、3.15、4.15和5.15 m处设置采集点;采用电解质示踪法测量坡面水流流速,分析秸秆覆盖率对坡面流流速及其空间分布规律的影响。结果表明,极端降雨条件下质心法适用于秸秆覆盖坡面流速测量,3种秸秆覆盖率下测量流速分别为0.071～0.352 、0.033～0.110 和0.017～0.117 m/s;秸秆覆盖可削弱雨滴对坡面流的扰动,增大下垫面的粗糙度,流速随覆盖率的增大而减小。3种坡度下坡面流流速测量结果分别为0.017～0.352、0.027～0.323和0.033～0.272 m/s,流速随坡度与坡长的增加而增大;沿坡长方向流速变化率逐渐减小,流速最终趋于稳定;由于秸秆对水流的阻碍作用,高秸秆覆盖率坡面达到最大稳定流速的距离减小。秸秆覆盖坡面与裸坡面的水流流速存在显著的线性关系。秸秆覆盖影响坡面流流态,层流的临界雷诺数取值应小于500。研究结果对理解极端降雨条件下覆盖坡面土壤侵蚀机理具有重要意义。     

坡度对坡面侵蚀产沙响应的研究

坡度是影响坡面土壤侵蚀的重要因素,在一定条件下,坡面土壤侵蚀随着坡度的增大而增加,但存在一个临界坡度,当超过这个坡度后,坡面土壤侵蚀量反而随着坡度的增大而减少。国内多数学者认为这个临界坡度介于25°~29°之间,这对我国25°以下坡耕地水土保持措施的配置以及超过25°坡耕地退耕还林还草计划的实施具有一定的理论指导意义。在坡面上不同坡度范围内配置合适的水土保持措施可以削弱坡度对坡面土壤侵蚀强度的影响,即在缓坡上实施保护性耕作措施,在25°以下坡耕地合理布设水平梯田及植物篱,25°以上的坡耕地实行退耕还林还草,可以有效地控制坡面土壤侵蚀的发生,促进坡耕地的可持续利用和改良。     

基于RGB和深度双模态的温室番茄图像语义分割模型

图像语义分割作为计算机视觉领域的重要技术，已经被广泛用于设施环境下的植物表型检测、机器人采摘、设施场景解析等领域。由于温室环境下未成熟番茄果实与其茎叶之间具有相似颜色，会导致图像分割精度不高等问题。本研究提出一种基于混合Transformer编码器的“RGB+深度”（RGBD）双模态语义分割模型DFST（depth-fusion semantic transformer），试验在真实温室光照情况下获得深度图像，对深度图像做HHA编码并结合彩色图像输入模型进行训练，经过HHA编码的深度图像可以作为一种辅助模态与RGB图像进行融合并进行特征提取，利用轻量化的多层感知机解码器对特征图进行解码，最终实现图像分割。试验结果表明，DFST模型在测试集的平均交并比可达96.99%，对比不引入深度图像的模型，其平均交并比提高了1.37个百分点；对比使用卷积神经网络作为特征提取主干网络的RGBD语义分割模型，其平均交并比提高了2.43个百分点。结果证明，深度信息有助于提高彩色图像的语义分割精度，可以明显提高复杂场景语义分割的准确性和鲁棒性，同时也证明了Transformer结构作为特征提取网络在图像语义分割中也表现出了良好的性能，可为温室环境下的番茄图像语义分割任务提供解决方案和技术支持。     

A conceptual framework and an empirical test of complementarity and facilitation with respect to phosphorous uptake by plant species mixtures

Plant species have different traits for mobilizing sparingly soluble phosphorus (P) resources, which could potentially lead to overyielding in P uptake by plant species mixtures compared to monocultures due to higher P uptake as a result of resource (P) partitioning and facilitation. However, there is circumstantial evidence at best for overyielding as a result of these mechanisms. Overyielding (the outcome) is easily confused with underlying mechanisms because of unclear definitions. We aimed to define a conceptual framework to separate outcome from underlying mechanisms and test it for facilitation and complementarity with respect to P acquisition by three plant species combinations grown on four soils. Our conceptual framework describes both mechanisms of complementarity and facilitation and outcomes (overyielding of mixtures or no overyielding) depending on the competitive ability of the species to uptake the mobilized P. Millet/chickpea mixtures were grown in pots on two calcareous soils mixed with calcium-bound P (CaP) and phytate P (PhyP). Cabbage/faba bean mixtures were grown on both acid and neutral soils mixed with P-coated iron (hydr)oxide (FeP) and PhyP. Wheat/maize mixtures were grown on all four soils. Rhizosphere carboxylate concentration and acid phosphatase activity (mechanisms) as well as plant P uptake and biomass (outcome) were determined for monocultures rhizosphere and species mixtures. Facilitation of P uptake occurred in millet/chickpea mixtures on one calcareous soil. We found no indications for P acquisition from different P sources, neither in millet/chickpea, nor in cabbage/faba bean mixtures. Cabbage and faba bean on the neutral soil differed in rhizosphere acid phosphatase activity and carboxylate concentration, but showed no overyielding. Wheat and maize, with similar root exudates, showed overyielding (the observed P uptake being 22% higher than the expected P uptake) on one calcareous soil. We concluded that although differences in plant physiological traits (root exudates) provide necessary conditions for complementarity and facilitation with respect to P uptake from different P sources, they do not necessarily result in increased P uptake by species mixtures, because of the relative competitive ability of the mixed species.     

南疆矮化密植高产优质香梨节水灌溉模式筛选

为探讨香梨节水灌溉模式，提高水分利用效率（water use efficiency，WUE）和产量，于2021–2022年基于新疆29团5年生香梨园开展田间试验，试验采用灌溉方式和灌溉定额双因素完全随机试验，设置了灌溉方式和灌溉定额设置了3种微灌方式：地表滴灌（M1）、地下滴灌（M2）、根区渗灌（M3），设置3种灌溉定额：低水（I1）、中水（I2）、高水（I3），以传统漫灌（CK）为对照。研究不同灌溉方式和灌溉量对土壤电导率（electrical conductivity，EC）和脱盐率（rate of desalination，ROD）、香梨生长、产量、WUE、果实品质和净效益的影响。结果表明：M2的产量和WUE最高，与M1和CK相比，其产量分别提高22.11%～26.27%、7.04%～14.14%，WUE分别提高26.51%～29.58%、20.11%～24.99%，且与M3相比差异不显著（P>0.05）；此外，M2可以促进香梨生长，提高果实品质以及促进盐分淋洗。M3前期的投入成本最大，但获得的净利润仅次于M2。灌溉方式相同时，增加灌溉定额能有利于香梨生长，提高产量和盐分淋洗。基于主成分分析等3种综合评价方法从环境效益、果实品质和经济效益3个方面，选取15个评价指标进行综合评价，M2I3处理综合得分最高，M1I1处理综合得分最低。因此推荐矮化密植初果期的香梨采用地下滴灌模式，生育期灌溉定额为6 750 m3/hm²。研究可为南疆干旱区林果业节水控盐高效生产提供理论依据和技术支撑。     

不同工艺对牛粪堆沤肥过程气体排放的影响

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应，在北京市密云区开展了为期71d的堆沤肥试验，以牛粪和玉米秸秆为原料，分析了静态堆沤 (T1)、堆沤+翻抛 (T2)、堆沤+覆膜 (T3)、翻抛+覆膜 (T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明，4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%，均满足堆肥产品的腐熟度要求（≥70%）。翻抛有利于CO₂、N₂O和NH₃的排放，而覆膜抑制了N₂O的生成，T2处理的增温潜势最高，T3处理的增温潜势最低，较对照组T1处理减排20.14%。因此，T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下，还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。     

生物炭强化生物滤池处理农村生活污水效果及碳排放

为研究生物炭对生物滤池强化作用及其在“双碳”背景下碳排放量与去除效果相结合的评估方法，以秸秆生物炭强化曝气生物滤池为研究对象，在中温环境（25～30 ℃）下，探究了生物炭强化生物滤池的挂膜启动时间、处理能力、稳定性以及日碳排放量。结果表明，滤池的挂膜时长为14 d；当水力负荷和进水流量分别为0.045m³/(m²·h)和0.9 m³/d时，系统的最佳进水水力停留时间为8 h，化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为95.0%、79.1%、62.5%、78.4%；当水力停留时间和进水流量分别为8 h和1.2 m³/d，系统最佳的水力负荷为0.030 m³/(m²·h)，平均去除率分别为95.3%、87.4%、68.1%、79.0%； 在系统运行过程中，不同时期悬浮球与陶粒上胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）含量相比刚驯化污泥上EPS的含量都有所增加，表明了生物滤池在实际运行过程中比较稳定且污泥活性也比较好；在8 h的最佳水力停留时间以及进水流量0.9 m³/d的条件下，曝气生物滤池使污水达标排放的碳排放量为9.08 kg/d，因此采用生物炭强化曝气生物滤池处理农村生活污水具有较高的应用前景。     

协同调控水-农业-生态的干旱区多水源优化配置

干旱区农业发展往往以挤占生态用水和超采地下水为代价，考虑水-农业-生态互馈关系的水资源优化配置有助于平衡利益冲突。该研究以地下水均衡、经济效益和生态用水满足度为调控目标，构建基于水-农业-生态协同调控的多水源优化配置模型，并推求协调发展度计算式，提出了结合NSGA-Ⅱ算法和协调发展度的协同优化算法，分析石羊河流域水、农业和生态之间的权衡和协同关系，确定水-农业-生态协同提升下的水资源配置方案以及适宜的农业和生态用水比例。结果表明，现状条件下，六河子系统的水资源优化配置方案的经济效益可提升1.9%，实现地下水正均衡0.59亿m³；全流域农业和生态用水比例为90%: 10%，渠井用水比为67%: 33%。平水年保障蔡旗来水为3.48亿m³/a时，能够以牺牲中游1.6%的经济效益实现生态用水满足度和地下水均衡量分别较基准情景提升4.8%和18.6%。研究为协同调控复杂的水-农业-生态关系提供了一种有效方法，可为干旱区流域水资源规划与管理提供参考。     

气体射流冲击干燥对脱盐海参理化特性和微观结构的影响

为改善脱盐海参干燥时间长、干制品品质差的问题，该研究将气体射流冲击干燥（air impingement drying, AID）技术应用于脱盐海参干燥，研究了干燥温度（50、60和70 ℃）和气流速度（4、6和8 m/s）对脱盐海参干燥速率及干制品水分分布及状态、微观结构、硬度和皂苷含量的影响，并与热风干燥（hot air drying, HAD）进行对比。结果表明，随着干燥温度的增加，脱盐海参的干燥速率增加。AID不同干燥温度下脱盐海参的干燥时间比HAD 60 ℃的海参干燥时间缩短了6.67%～33.33%。温度为60 ℃时，风速对脱盐海参的干燥时间影响不显著（P>0.05）。微观结构分析表明，温度升高有利于增加物料表面的多孔结构，相同条件下AID海参样品的表面比HAD海参具有更多更大的多孔结构，使得AID海参干燥速率快于HAD。但随着风速的增加，脱盐海参表面因发生结壳现象阻止了形变，使得干海参孔洞结构变小，干燥速率降低。与HAD相比，AID海参的不易流动水弛豫时间向短弛豫时间移动更快，且峰幅度显著降低；干燥相同时间时（6 h），AID海参的质子密度信号比HAD减少更多，表明AID海参的水分迁移速率快于HAD的海参。随着AID温度和风速的升高，干海参的硬度呈先增加后减小的趋势。AID海参皂苷含量随着温度的升高而升高。AID海参的多孔结构不仅加速了水分迁移，而且利于营养成分渗出，提高了营养成分含量，相同条件下，AID海参的皂苷含量比HAD的海参增加了50.00%。综合考虑干燥效率和品质，温度为70 ℃，风速为6 m/s为脱盐海参AID的较好条件。研究结果有助于阐明AID提高脱盐海参干燥速率和营养成分保留率的机理，为生产高品质干海参提供理论依据和技术参考。     

苹果冷冻-热风联合干燥体积收缩机制

为降低冻干苹果能耗，同时获得具有良好外观的脱水产品，该研究将冷冻-热风联合干燥应用于苹果脱水加工，并从水分迁移角度探究此过程中产品的收缩机制。选取4个水分转换点（干基含水率分别为1.00、0.76、0.53和0.33 g/g）对苹果进行联合干燥处理，并对脱水产品收缩率、质构特性、微观结构、孔隙分布及样品在热风干燥阶段的水分迁移与分布进行测定及分析。结果表明，联合干燥样品的收缩情况显著（P<0.05）优于单一热风干燥样品，且转换点对样品收缩率影响较大（收缩率6%～45%），当转换点干基含水率低于0.53 g/g时，联合干燥样品没有出现明显的体积收缩现象。随着转换点干基含水率的升高，样品的收缩程度增大，并出现不同程度的中心塌陷，且孔隙率逐渐减小，但相应能耗降低。产品收缩主要发生在热风干燥过程的升速阶段，在此阶段样品自由水含量大幅减少，结合水与不易流动水未发生明显改变，样品内部水分在湿度差的作用下向表面迁移，这是导致联合干燥样品发生体积收缩的关键机制。该研究结果可为冷冻-热风联合干燥高效生产良好外观的脱水苹果提供数据支撑及理论参考。     

乙醇耦合其他预处理提高扇贝柱热泵干燥速率及品质

干燥后期速率低、能耗高是限制热泵干燥（heat pump drying, HPD）在水产品干燥中应用的瓶颈。非热力预处理技术在包括水产品的易腐食品干燥中具有提高干燥速率和改善干制品品质的巨大潜力。基于此，该研究以乙醇（E）单独和联合真空（VC+E）、超声波（US+E）、超声波辅助真空（USVC+E）预处理作为处理组，以未经预处理的扇贝柱为对照（CK），探究其对扇贝柱干燥动力学及干制品品质特性的影响。利用低场核磁共振（LF-NMR）技术，对扇贝柱热泵干燥过程中水分状态及分布进行了研究。结果表明：扇贝柱热泵干燥处于降速干燥阶段，干燥过程受水分内部扩散的控制。Weibull模型能较好地描述扇贝柱热泵干燥过程。与CK相比，乙醇单独处理和US和/或真空联合预处理都能提高水分有效扩散系数（D_eff），进而提高干燥速率。US+E的D_eff最高，分别比CK提高了25.99%（基于Weibull模型）和28.97%（基于Fick扩散模型）。LF-NMR结果表明，扇贝柱中主要水分为不易流动水；随着干燥进行，各组分的横向弛豫时间向左偏移；不易流动水所占比例降低，而紧密结合水、疏松结合水和自由水所占比例增加。与CK相比，预处理有利于扇贝柱不易流动水向自由水转化，进而提高干燥速率。与CK相比，乙醇单独处理和US和/或真空联合预处理可降低扇贝柱黄度、总色差、收缩率、硬度、弹性和咀嚼性，但是增加了扇贝柱的亮度、红度和复水比。预处理组中，US+E和USVC+E色泽参数（总色差：US+E，7.40 ± 0.22；USVC+E, 6.99 ± 0.16）最佳，收缩率（US+E，35.97% ± 1.29%；USVC+E，34.43% ±1.24%）和硬度（US+E，25.20 ± 1.08；USVC+E，26.68 ± 0.61）最低；而US+E弹性（0.55 ± 0.01）和咀嚼性（7.27 ± 0.30 N）最低，但复水比（1.753 ± 0.022）最高。相比于CK，US+E可显著降低总色差58.24%，收缩率32.75%、硬度23.17%、弹性15.38%、咀嚼性38.91%，但是复水180 min后，能显著提高复水比9.975%。综合考虑，US+E作为一种非热力、绿色预处理技术，可用于强化扇贝柱热泵干燥效率，改善干制品品质。     

Evaluation of immobilizing agents as soil quality conditioners in addition to their metal(loid) immobilizing effect

In trace metal (TM)-contaminated agricultural soils,management of TM availability is important for safe crop production.In addition,maintenance or improvement of soil quality is vital for sustainable crop cultivation.Decreased TM phytoavailability and increased soil quality can be achieved by the application of various immobilizing agents to soil,which can supply both macronutrients and organic matter.This study investigated the long-term influences of four common immobilizing agents on soil biogeochemical properties and the phytoavailability of TMs in mixed metal-contaminated soil from a cultivated upland near an abandoned mining site.Lime (L),gypsum (G),fly ash (F),and animal manure-based compost (C) were applied to pots containing contaminated soil,either individually or in combination.After incubation for three years under sequential cultivation of two crops and fallow,soil biogeochemical properties were determined,and Brassica rapa plant bioassay was performed.The phytoavailability of all TMs (both cationic metals and anionic metalloids) remained significantly lower in soils treated with immobilizing agents even after three years,when compared with the no-agent control (CK) soil.In addition,the soil quality was significantly improved by treatment with immobilizing agents.For instance,the C and L+C treatments were the most effective in improving soil physical (bulk density,porosity,and water-resistant aggregate stability),chemical (pH,organic matter,total nitrogen,cation exchange capacity,and plant-available phosphorus,magnesium,and potassium),and biological (microbial biomass carbon and dehydrogenase activity) properties.The improvement of soil properties and lowering of TM bioavailability were also consistent with the most significant increase in B.rapa biomass production observed in the C treatment,followed by the L+C,G+F,L,G,F,and L+G treatments,as compared with that in CK.These results indicate that the function of the TM-immobilizing agent as a soil quality conditioner,in addition to its TM immobilizing effect,should be considered when selecting such agents for agricultural or ecological applications.