不同基质活性炭对阿特拉津吸附特性研究

为了解决阿特拉津给土壤带来的污染问题以及寻找吸附效果较好的活性炭基质,本研究利用高效液相色谱(HPLC)技术检测了阿特拉津溶液和悬浮液经煤、木、果和竹质4种生物炭处理后的残留量,并对其在阿特拉津溶液和土壤中的吸附动态进行检测。结果表明,煤质活性炭对初始浓度为100 mg/L和10 mg/L的阿特拉津溶液和悬浮液的吸附效果较好,其吸附率为5.651%~68.42%;当阿特拉津初始浓度为100 mg/L时,煤质活性炭在40 min时对阿特拉津溶液的吸附率高达23.49%;与对照组相比,当阿特拉津的初始浓度为100 mg/L时,土壤中阿特拉津经煤质活性炭处理42天后的残留浓度最低,活性炭吸附率达到91.39%。综上,煤质活性炭能有效降解溶液及土壤中阿特拉津含量,这将为阿特拉津污染土壤的改良研究奠定基础。     

基于EDEM的猪粪接触参数标定

为准确快速获得畜禽粪便的接触参数,该研究通过物理堆积试验与仿真方法对猪粪接触参数进行了标定。测定了不同含水率下猪粪的堆积角,建立了含水率与堆积角的回归方程;基于Hertz-Mindlin with JKR球体粘结模型,进行了离散元仿真模拟;采用筛选试验设计(Plackett-BurmanDesign,P-BD)对10个初始参数进行了筛选,发现JKR(Johnso-Kendall-Roberts)表面能、颗粒间滚动摩擦系数、颗粒间碰撞恢复系数对猪粪堆积角影响显著;并根据响应曲面试验设计(Box-BehnkenDesign,B-BD)建立了堆积角与显著性参数的二阶回归模型,得到了3个显著性参数值分别为JKR表面能0.03J/m~2、颗粒间滚动摩擦系数0.27、颗粒间碰撞恢复系数0.54;将仿真所得堆积角与物理试验值进行对比验证,相对误差为4.27%。结果表明,该研究提出的标定方法能准确模拟物理堆积试验,可为畜禽粪便接触参数的标定提供参考。     

川西高山树线交错带海拔梯度上土壤有机碳稳定性特征

高山树线交错带是高海拔地带对环境变化最为敏感的生态系统之一，土壤有机碳库及其稳定性在生态系统变化中具有显著指示作用。通过物理-化学方法对土壤不同活性有机碳进行连续分级分离，研究土壤有机碳不同组分在海拔环境梯度下分布特征及稳定性。结果表明，高山树线交错带土壤有机碳主要集中在物理分级组分（≥0.02 mm），且粒径越大有机碳含量越高，即主要以颗粒态有机碳形式存在，占比均高于98%；在<0.02 mm有机-无机复合体中有机碳采用化学分级分离，这部分有机碳占比低于土壤总有机碳2%，且主要以腐殖质（胡敏素）形式存在（占土壤总有机碳0.6%~0.8%），腐殖质占有机碳比例远低于一般土壤；随着海拔升高，土壤有机碳总量上升，颗粒态有机碳（物理分级组分）比例升高，胡敏素类腐殖质比例下降。因此，川西高海拔树线交错带的高寒土壤有机碳，主要以不稳定有机碳（POC）形式存在，随着温度上升（海拔降低）将导致土壤矿质化和腐殖化加剧，有机碳总量下降，土壤不稳定性组分（物理分级组分）降低，土壤稳定性（腐殖化比例）上升。     

不同原料好氧堆肥过程中碳转化特征及腐殖质组分的变化

为探讨不同畜禽粪便（牛粪和羊粪）为主料，添加不同作物秸秆（玉米秸秆和小麦秸秆）为辅料在堆肥过程中的碳转化特征及腐殖质组分的变化规律，采用条垛式好氧堆肥研究了不同原料组合（T1：牛粪+玉米秸秆；T2：牛粪+小麦秸秆；T3：羊粪+玉米秸秆；T4：羊粪+小麦秸秆）在堆肥过程中总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）和腐殖酸含量的碳转化特征以及胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的含量变化规律。结果表明：所有处理的TOC含量随堆肥过程的推进而下降，至堆肥结束时T1~T4处理的TOC含量分别下降了22.1%、21.5%、23.6、23.7%；DOC含量也随堆肥过程的推进而降低，至堆肥第15天时降低至最低，T1~T4处理分别降低至6.57、5.47、4.73 g·kg^-1和4.93 g·kg^-1，但不同处理的变化规律明显不同：以牛粪为主料的T1和T2处理在第10天以前几乎无变化，而以羊粪为主料的T3和T4处理从一开始就迅速下降至最低值，至堆肥第15天时T1~T4处理的降幅分别为32.4%、36.5%、51.8%和39.3%；总腐殖酸(THA)含量的增加始于堆肥的第10天，第15天时达到最高值，最高值分别为25.5%、22.5%、29.8%和30.0%，整个堆肥过程中T3和T4处理显著高于T1和T2处理（P＜0.05）。随堆肥过程的推进，游离腐殖酸(FHA)含量逐渐降低，堆肥结束时降幅为7.6%~18.0%； HA含量逐渐增加，至堆肥结束时增幅为65.4%~197.8%，堆肥过程提高了胡敏酸态碳。T3和T4处理的FHA和HA含量在整个堆肥过程中始终高于牛粪组合T1和T2处理。FA含量随堆肥进程推进逐渐下降，至堆肥结束时降幅为44.9%~54.9%。羊粪中较高含量的纤维素、半纤维素和HA可能是堆肥产品中THA和HA含量较高的主要原因，在以牛粪为主料的堆肥配料中适当加入羊粪可以提高堆肥产品的腐殖酸含量和胡敏酸态碳。     

不同栽培模式与密度对小豆花后干物质积累及产量的影响

为探明栽培模式与群体密度对小豆植株干物质积累及产量的影响,采用平作和65 cm宽垄作2种栽培模式,分别采取9万、13万、17万、21万、25万株/hm~2群体密度,测定小豆花后不同部位器官的干重,并于成熟收获后取样测定产量构成。结果表明:随着群体密度的增加,小豆的单株结荚数量和粒数显著降低,单株产量的降低,导致平作条件下随着群体密度的增加产量无显著变化;而垄作条件下,小豆植株的营养器官干重高峰期出现较晚,在鼓粒阶段营养器官仍保持较大干物质积累,单株的结荚数和粒数增加了3.8%~53.8%和13.6%~101.5%,因此,在相同密度条件下垄作的单株产量和单位面积产量显著高于平作17.3%~127.2%和36.8%~80.0%。综合分析小豆的植株形态和产量构成,采用垄作条件保苗株数17万株/hm~2更利于小豆产量的形成,而平作条件下种植密度不易超过21万株/hm~2。     

Organic input quality is more important than its quantity: C turnover coefficients in different cropping systems

Annual C input to soil is a major factor affecting soil organic carbon (SOC) dynamics. However different types of C-sources can have different behaviour, in relation to their chemical characteristics and how they interact with soil. Root-derived C, in particular, should be more efficient than other organic materials as a result of the physicochemical and biological characteristics of the surrounding environment, leading to a reduction in the C decomposition rate.To test this hypothesis, we considered a long-term experiment underway in Northern Italy since 1962, comparing permanent meadow and 6 different crop rotations over a wide range of nutrient inputs, in both organic and inorganic forms. C inputs from amendments were measured and those from crops were calculated using allometric functions and crop and residues yields. The time evolution of SOC was studied through a single-pool, first-order kinetic model, allowing the estimation of humification coefficients for residues, roots, farmyard manure and cattle slurries.The highest value of the humification coefficient was estimated for farmyard manure, which confirmed its high efficiency in stabilising SOC content. Root C presented a humification coefficient 1.9 times higher than above-ground plant materials while slurries were intermediate, with a humification coefficient roughly half that of farmyard manure and even lower that of roots.The quality of C input thus seems of fundamental importance for evaluating the sustainability of different cropping systems in terms of SOC dynamics.     

一种汽车车内一氧化碳监控系统

汽车车内由于CO导致的意外安全事故常常被忽略。汽车发动机和空调在运行过程中产生的CO进入车内,极易被忽视而诱发中毒的事故。利用单片机传感器技术设计一种汽车车内CO浓度监控系统,当车内CO浓度达到200 ppm时系统发出第一次报警,当车内CO浓度达到300 ppm,系统发出第二次报警提示,并开启天窗通风,保证车内人员安全。     

北方草地及农牧交错区草地植被碳储量及其影响因素

【目的】 草地生态系统在全球碳平衡中有重要的意义,草地植被碳库及其变化机制研究是植被生态学的重要命题。本文研究北方草地和农牧交错区草地植被碳密度及其空间格局,解析不同区域草地植被碳密度的关键影响因素,分析了气候、土壤、放牧等因素对地上地下植被碳库的相对贡献。【方法】 基于2002—2009年北方草地及农牧交错带草地植被调查数据,结合同期MODIS/NDVI遥感影像和1﹕100万草地类型图,建立了我国主要草地类型的生物量估算模型;整合野外考察数据和前人研究结果,探讨了研究区地上地下生物碳库及其空间格局;基于研究区255个县级行政单元,分析了不同类型草地植被碳库与气候要素、土壤要素及家畜承载量的关系,应用一般线性模型（GLM）解析了不同影响因素对草地碳密度的相对贡献。【结果】 （1）北方草地与农牧交错区草地地上平均生物碳密度为36.9 g C·m^-2,地下生物碳密度为362.9 g C·m^-2,地下生物碳密度高于地上10倍,均呈从东到西递减的趋势,频率分布图基本服从对数正态分布,不同草地类型的生物碳密度存在明显差异;（2）整个研究区及草原亚区、荒漠亚区、农牧交错亚区内,地上生物量与年降水量（MAP）呈极显著正相关、与年均气温（MAT）均呈极显著负相关,与土壤黏粒含量（Clay%）呈显著正相关、与土壤砂粒含量（Sand%）呈显著负相关,整个研究区家畜承载量与草地地上生物量之间呈极显著正相关;（3）一般线性模型（GLM）分析结果表明,年平均降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤黏粒含量（Clay%）、放牧强度对地上生物量空间变异的解释率分别达到29.6%（P<0.001）、5.8%（P<0.001）、0.8%（P<0.05）、1.3%（P<0.001）;地下生物量的空间变异主要来自于年降水量（MAP）、年均气温（MAT）、土壤砂粒含量（Sand%）,对方差的解释率分别达到12.1%（P<0.001）、6.8%（P<0.001）、1.9%（P<0.005）,放牧强度没有明显贡献。【结论】 气候条件尤其是年降水量是草地生物量碳库的主要影响因素,但对地上生物量影响更为明显;土壤质地对植被生物碳库也有显著贡献,尤其对地下生物量的影响更加显著;放牧强度只能解释地上生物量变化的1.3%、对地下生物量没有显著贡献,这一发现意味着气候对生物量碳库的贡献远大于放牧影响。     

连续模拟降雨下岩溶区含砾石堆积体坡面径流产沙特征

为明确砾石含量对岩溶区石灰土质堆积体坡面径流产沙特征的影响,以土质坡面为对照,采用室内模拟降雨试验方法,研究了递增型降雨(0.5,1.0,2.0,2.5,3.0 mm/min)条件下偏土质(砾石含量30%)和偏石质(砾石含量70%)石灰土坡面的径流特性及侵蚀特征。结果表明:(1)随雨强增大,各坡面径流率呈稳定增长—波动的变化趋势,且土质坡面径流率整体小于2种含砾石坡面;偏土质、偏石质坡面累计产流量较土质坡面增加了0.49,0.37倍;(2)1.0~3.0 mm/min雨强下,土质坡面侵蚀速率在0.16~5.4 g/(m^2·s)范围内波动,整体呈稳定—波动增加的变化趋势;偏土质和偏石质坡面分别为0.16~5.4,0.06~0.74 g/(m^2·s),前者侵蚀速率变化范围大且波动剧烈,后者变化范围小且稳定;随砾石含量的增加,各坡面累计侵蚀量呈先增后减的变化趋势,偏土质坡面侵蚀量较土质坡面增加2.5倍,偏石质坡面较其减少了0.9倍;(3)土质、偏土质和偏石质坡面的侵蚀速率与径流率分别呈极显著正相关幂函数、线性函数和线性函数关系。研究结果可为桂西北岩溶区弃渣场水土流失治理提供一定的科学依据。     

Intensive organic vegetable production increases soil organic carbon but with a lower carbon conversion efficiency than integrated management

Intensive vegetable production in greenhouses has rapidly expanded in China since the 1990s and increased to 1.3 million ha of farmland by 2016, which is the highest in the world. We conducted an 11‐year greenhouse vegetable production experiment from 2002 to 2013 to observe soil organic carbon (SOC) dynamics under three management systems, i.e., conventional (CON), integrated (ING), and intensive organic (ORG) farming. Soil samples (0–20 and 20–40 cm depth) were collected in 2002 and 2013 and separated into four particle‐size fractions, i.e., coarse sand (> 250 µm), fine sand (250–53 µm), silt (53–2 µm), and clay (< 2 µm). The SOC contents and δ¹³C values of the whole soil and the four particle‐size fractions were analyzed. After 11 years of vegetable farming, ORG and ING significantly increased SOC stocks (0–20 cm) by 4008 ± 36.6 and 2880 ± 365 kg C ha^?1 y^?1, respectively, 8.1‐ and 5.8‐times that of CON (494 ± 42.6 kg C ha^?1 y^?1). The SOC stock increase in ORG at 20–40 cm depth was 245 ± 66.4 kg C ha^?1 y^?1, significantly higher than in ING (66 ± 13.4 kg C ha^?1 y^?1) and CON (109 ± 44.8 kg C ha^?1 y^?1). Analyses of ¹³C revealed a significant increase in newly produced SOC in both soil layers in ORG. However, the carbon conversion efficiency (CE: increased organic carbon in soil divided by organic carbon input) was lower in ORG (14.4%–21.7%) than in ING (18.2%–27.4%). Among the four particle‐sizes in the 0–20 cm layer, the silt fraction exhibited the largest proportion of increase in SOC content (57.8% and 55.4% of the SOC increase in ORG and ING, respectively). A similar trend was detected in the 20–40 cm soil layer. Over all, intensive organic (ORG) vegetable production increases soil organic carbon but with a lower carbon conversion efficiency than integrated (ING) management.