基于红外光声光谱的农作物秸秆导热系数定量分析

选用我国华北地区具有代表性的小麦、玉米、水稻秸秆样品,对比研究了偏最小二乘(PLSR)和高斯核支持向量机(RBF-SVR)分别构建单一和混合种类秸秆全波段定量分析模型的效果,探讨了红外光声光谱耦合化学计量学方法构建我国主要粮食作物秸秆导热系数定量分析模型的可行性。研究发现,小麦秸秆和水稻秸秆导热系数RBF-SVR非线性模型,以及玉米秸秆、混合种类秸秆的PLSR线性模型效果较优。进一步应用蚁群算法与上述最优建模方法相结合,构建了更加优化的小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆和混合秸秆导热系数模型,验证决定系数(R_p~2)分别为0.77、0.83、0.96和0.79,验证均方差(RMSEP)分别为0.007 8、0.015、0.005 9、0.014 W/(m·K),验证相对分析误差(RPD)分别为2.81、2.41、7.39和2.15。研究结果表明,红外光声光谱技术结合先进适用的化学计量学方法可实现我国主要粮食作物秸秆导热系数的快速定量分析,但混合秸秆模型预测精度仍需进一步提升。     

生物炭对东北草甸黑土水分运动参数的影响

为探明添加生物炭对东北草甸黑土水力学特性的影响,研究了以5种生物炭体积比(0、2%、4%、6%、8%)施入土壤后的土壤水分运动参数。采用土壤的VAN GENUCHTEN模型和MUALEM理论,推导出添加生物炭土壤的水分特征曲线、相对导水率和水分扩散率方程,并用试验校验理论推导结果。理论和试验结果表明,添加生物炭土壤的饱和度随基质吸力的变化接近无添加的土壤;当基质吸力低于2 000 cm时,添加生物炭能够大大提高土壤的含水率,当基质吸力高于8 000 cm时,土壤的含水率不一定增加;水平土柱吸渗试验表明,生物炭能够抑制土壤水分的水平扩散;数值模拟降雨后的土壤含水率与田间实测数值相比误差小于13.3%。研究可为东北黑土区农业水土保护和利用提供理论依据。     

不同灌水处理对小桐子生长及耐盐性的影响

为研究不同灌水处理对小桐子生长及耐盐性的影响,取1 a生小桐子幼苗为试验材料,设置19.80,19.80和39.60(交替灌溉),39.60 mm 3个水平的灌水处理;3个水平的施盐处理:每50 g风干土中NaCl分析纯为0,0.15,0.30 g,并监测小桐子的形态,根区Na⁺环境以及植物体Na⁺累积的情况.结果表明:小桐子有一定的耐盐性,受到每50 g风干土中含有0.30 g NaCl分析纯盐胁迫时,交替灌溉处理更有利于小桐子的生长;随着盐浓度的增大,小桐子根区土壤电导率增大的幅度逐渐减小,同时,盐浓度的增大使土层中Na⁺含量增大的幅度也逐渐减小,小桐子干样中各器官Na⁺含量从大到小依次为叶片、根部、茎;19.80 和39.60 mm交替的灌溉方式比39.60 mm灌溉方式节水25%,但小桐子的生长并未受到影响,且各器官钠离子含量差异不具有统计学意义.本试验条件下,受到不同程度盐胁迫的小桐子,19.80和39.60 mm交替的灌溉方式更有利于小桐子生长,提高其耐盐性.     

不同营养元素对缺水条件下油松保护酶活性及电导率的影响

通过分析营养元素对油松抗旱能力的影响规律,以期为科学施肥提供理论依据。试验设置S1（常规对照）、S2（清水对照）、S3（N）、S4（NK）、S5（NPK）5个处理,3次重复。SOD活性S5在5、6、7、8月分别比S1处理提高了68.66%、64.54%、36.02%、30.03%,差异显著;POD活性S5分别高于S1处理79.96%、117.82%、51.65%、41.28%,差异显著;CAT活性S5在6、8月分别比S1提高了35.86%、33.51%,差异显著;PPO活性S5分别比S1提高92.18%、125.15%、74.95%、57.77%,差异显著;S5处理电导率始终处于最低值,分别比对照（S1）降低40.46%、24.73%、25.99%、55.55%,差异显著。S5对提高水分胁迫下油松幼苗保护酶活性和降低电导率效果最佳。     

Solute transport characteristics of a deep soil profile in the Loess Plateau,China

Understanding solute transport behaviors of deep soil profile in the Loess Plateau is helpful for ecological construction and agricultural production improvement. In this study, solute transport processes of a deep soil profile were measured by a conservative tracer experiment using 25 undisturbed soil cores(20 cm long and 7 cm diameter for each) continuously sampled from the surface downward to the depth of 500 cm in the Loess Plateau of China. The solute transport breakthrough curves(BTCs) were analyzed in terms of the convection-dispersion equation(CDE) and the mobile-immobile model(MIM). Average pore-water velocity and dispersion coefficient(or effective dispersion coefficient) were calculated using the CDE and MIM. Basic soil properties and water infiltration parameters were also determined to explore their influence on the solute transport parameters. Both pore-water velocity and dispersion coefficient(or effective dispersion coefficient) generally decreased with increasing depth, and the dispersivity fluctuated along the soil profile. There was a good linear correlation between log-transformed pore-water velocity and dispersion coefficient, with a slope of about 1.0 and an average dispersivity of 0.25 for the entire soil profile. Generally speaking, the soil was more homogeneous along the soil profile. Our results also show that hydrodynamic dispersion is the dominant mechanism of solute transport of loess soils in the study area.     

水泥-过磷酸钙复合材料固化铅污染土的浸出和力学特性

水泥是铅污染土固稳修复常用的固化剂,在修复重度铅污染土时效果较差。而过磷酸钙在稳定铅污染土方面具有溶出风险低、长期稳定性好和环境安全性高的优点。为了研究水泥-过磷酸钙复合材料固化后铅污染土的浸出和力学特性,采用水泥-过磷酸钙复合材料对铅污染土进行固化/稳定化处理,通过浸出试验、无侧限抗压强度试验和渗透试验对固化前后的铅污染土固化体进行浸出和力学特性变化特征对比分析,分别探讨了水泥和过磷酸钙添加量对固化土浸出和力学特性的影响规律。结果表明:水泥可显著改善铅污染土的强度和渗透特性,当水泥的添加量从5%增加到30%时,固化土的抗压强度从0.56 MPa增加到4.78 MPa;渗透系数从8.2×10-7cm/s减小到2.2×10-8cm/s。但水泥在固稳高浓度铅污染土效果较差,当水泥的添加量从5%增加到30%时,固化土的浸出浓度从56.3 mg/L减少到19.8 mg/L,固化土的浸出浓度远高于我国危险废弃物鉴别标准(GB/T 5085.3—2007)。过磷酸钙可显著降低污染土中铅的浸出特性,固化土的浸出浓度从43.5 mg/L减少到0.17mg/L;但过磷酸钙会降低固化土的力学性能。随着过磷酸钙添加量从1%增加到5%,固化土的抗压强度从1.17MPa降低到0.42 MPa;渗透系数从3.0×10-7cm/s增加到1.3×10-6cm/s。因此,在铅污染土实际工程中应根据实际的场地工况和修复目标,合理选择水泥和过磷酸钙的配比,保证修复后的铅污染土强度特性和浸出特性均满足修复标准。     

生物炭对北方寒区农田土壤热性能参数的影响

为揭示生物炭对土壤热特性参数的影响规律,以施加不同生物炭的北方寒区农田土壤为研究对象,设置土壤含水率水平分别为0%、8%、16%、24%、32%、40%,利用ISOMET2114型热性能分析仪,测定土壤在15～-15℃温度范围内导热率、热扩散率和体积热容量的变异特征,探究生物炭调控作用下土壤热特性参数对水热环境的响应机理。研究结果表明:在冻结与非冻结状态下,随土壤含水率增加,土壤导热率、体积热容量和热扩散率均表现出增大趋势,在3℃条件下,生物炭含量为0 t/hm2、含水率为24%和32%时,土壤导热率相对于含水率为16%时分别增加0. 141 4、0. 580 5 W/(m·K)。随生物炭含量增加,土壤导热率和热扩散率呈降低趋势,体积热容量在非冻结情况下呈降低趋势,在冻结情况下则呈增大趋势,在-3℃条件下,含水率为32%、生物炭含量为4 t/hm2和6 t/hm2时,土壤体积热容量相对于0 t/hm2水平分别增加0. 16、0. 20 J/(cm3·K)。土壤导热率与含水率呈对数函数关系,土壤体积热容量与含水率呈线性函数关系,土壤热扩散率与含水率呈二次函数关系。本研究结果可为准确描述北方寒区农田土壤热性能和生物炭改良土壤技术提供理论依据。     

沼液施用对设施土壤饱和导水率的影响

为探求沼液灌溉对土壤饱和导水率的影响。系统研究了不同沼液配比及灌溉量对番茄根区不同深度土壤的pH值、容重、总孔隙度、颗粒机械组成、含水率和有机质的变化规律,进而分析对土壤饱和导水率的影响。灌施沼液能一定程度降低土壤pH值,降幅为1.25%～3.75%;施用沼液可以降低土壤容重,降低幅度在2.13%～8.97%之间;灌施沼液可以降低土壤砂粒含量,增加土壤粉粒及黏粒含量;随着沼液灌溉配比增大以及沼液灌溉量的增加,不同土层深度的总孔隙度均呈现增加的趋势;土壤含水率与沼液配比无关与沼液灌溉量呈正相关,土壤含水率随土层深度呈抛物线变化;垂直剖面上,沼液灌溉处理土壤剖面的饱和导水率都随土壤深度的增加而下降;有机质对土壤饱和导水率的影响阈值为18.51 g/kg。多元逐步回归分析表明土壤容重、黏粒含量以及土壤有机质含量是影响土壤饱和导水率的主要因子,建议沼液合理的配比及灌溉量应控制为T2处理,但是其长期施用效果还有待于进一步验证。     

辽棉19号转化耐盐基因AlNHX1的研究

为提高辽宁棉花品种的耐盐性,利用农杆菌介导上胚轴外植体转化法,将来源于盐生植物獐茅的Na~+/H~+逆向转运蛋白基因(AlNHX1)导入棉花辽棉19号中,分析影响棉花上胚轴外植体农杆菌转化的几个重要因素,建立并优化了该品种的转化体系,结果表明:1)农杆菌侵染的最佳时间为90s,共培养过程中乙酰丁香酮最适浓度为100 mg/L,筛选培养基中潮霉素最适浓度为30 mg/L,生根培养基中吲哚乙酸IBA的最适浓度为10mg/L;2)对转化植株进行PCR检测,表明耐盐基因AlNHX1已导入辽棉19号中;3)在盐胁迫下,转基因植株的电导率,渗透势都显著低于未转化植株。结果表明,通过筛选并优化转化体系,辽棉19号品种的耐盐性有较明显的提升,为沿海滩涂地区种植棉花提供了一定的参考。     

盐碱地土壤：氧化亚氮和二氧化碳排放的潜在来源？

Increasing salt-affected agricultural land due to low precipitation,high surface evaporation,irrigation with saline water,and poor cultural practices has triggered the interest to understand the influence of salt on nitrous oxide(N_2O) and carbon dioxide(CO_2)emissions from soil.Three soils with varying electrical conductivity of saturated paste extract(EC_e)(0.44-7.20 dS m~(-1)) and sodium adsorption ratio of saturated paste extract(SARe)(1.0-27.7),two saline-sodic soils(S2 and S3) and a non-saline,non-sodic soil(S1),were incubated at moisture levels of 40%,60%,and 80%water-filled pore space(WFPS) for 30 d,with or without nitrogen(N)fertilizer addition(urea at 525 μg g~(-1) soil).Evolving CO_2 and N2 O were estimated by analyzing the collected gas samples during the incubation period.Across all moisture and N levels,the cumulative N_2O emissions increased significantly by 39.8%and 42.4%in S2 and S3,respectively,compared to S1.The cumulative CO_2 emission from the three soils did not differ significantly as a result of the complex interactions of salinity and sodicity.Moisture had no significant effect on N_2O emissions,but cumulative CO_2 emissions increased significantly with an increase in moisture.Addition of N significantly increased cumulative N_2O and CO_2 emissions.These showed that saline-sodic soils can be a significant contributor of N_2O to the environment compared to non-saline,non-sodic soils.The application of N fertilizer,irrigation,and precipitation may potentially increase greenhouse gas(N2O and CO_2) releases from saline-sodic soils.