退化草地复合体力学特性与影响因素研究

为采用机械手段有效打破高坚实度退化草地板结性土层形成的土壤-根系复合体结构,对退化草地形成的复合体结构基本力学特性进行了研究。通过测定退化草地复合体的紧实程度、容重、含水率、孔隙度和含根量分布,对退化草地形成的复合体的物理性状进行了分析;通过对复合体原状试样进行剪切、无侧限压缩和回弹模量试验,对复合体的抗剪、无侧限抗压和回弹等基本力学特性进行了研究,并在此基础上通过正交试验探讨了容重、含水率和含根量对上述力学特性的影响。研究发现,退化草地形成的复合体具有加剧土壤紧实程度、聚集根系向浅层分布等特征;复合体的抗剪强度、无侧限抗压强度和回弹模量因根系的存在与无根系分布的土层相比有很大变化;复合体容重、含水率和含根量均对其力学特性产生了影响,且各因素的影响存在交互作用,根系的存在可增强复合体结构的抗剪强度和无侧限抗压强度,但对于回弹模量的影响却表现出一定的差异性。     

紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度

研究根-土复合体土-水特征曲线与抗剪强度的关系,可为紫色土埂坎根-土复合体强化机理的揭示与埂坎稳定性的维持提供科学依据。选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎草本植物根—土复合体为研究对象,结合Hyprop2土壤水分特征曲线测量仪、滤纸法与直剪试验,拟合土-水特征曲线,揭示基质吸力对根-土复合体抗剪强度的影响。结果表明:(1)根-土复合体土-水特征曲线明显分为边界效应区、过渡区与非饱和残余区,3种常用模型(B-C、VG、F-X)中F-X模型拟合该曲线效果最好,根-土复合体饱和含水率、进气吸力、残余区含水率以及相同体积含水率下的基质吸力均高于素土。(2)随着体积含水率降低,根-土复合体黏聚力先增大后减小,试验范围内黏聚力最大值51.25 kPa出现在体积含水率约23%时,内摩擦角则线性增大。相同体积含水率下,根-土复合体黏聚力较素土最大增加50%,内摩擦角提升不大。(3)基质吸力对根-土复合体抗剪强度的增强作用具有阶段性特征,各阶段临界吸力值与土-水特征曲线一致,过渡区(基质吸力为3~500 kPa)土体抗剪强度提高明显,进入非饱和残余区后(基质吸力>500 kPa)由于黏聚力下降,土体抗剪强度增速减慢,根-土复合体抗剪强度随基质吸力增大而提升的幅度大于素土。通过建立埂坎根-土复合体土-水特征曲线和抗剪强度的关系,可估测实际工况下的埂坎土体抗剪强度,进而为坡耕地埂坎的建设、维护管理以及坡耕地侵蚀阻控提供理论依据。     

接种蚯蚓与添加有机物料对茶园土壤结构的影响

蚯蚓通过取食、排泄、分泌黏液、挖掘洞穴等活动,可显著改善土壤结构,提高土壤肥力。为探究蚯蚓与有机物料不同配施方式对茶园土壤肥力的调控效果与机理,设计5个处理组:不施肥(CK),不施肥+蚯蚓(BE),菜籽饼+蚯蚓(CE),茶树修剪物+蚯蚓(JE),生物质炭+蚯蚓(TE),分别进行室内模拟实验。结果显示,与不施肥(CK)相比,接种蚯蚓(BE)处理使土壤的总碳含量呈升高趋势;添加有机物料(CE、JE、TE)三个处理的土壤的全碳、全氮含量、有机质含量均高于BE组,其中TE处理最高。单独接种蚯蚓处理可提高土壤总有机质含量,接种蚯蚓配施有机物料对提高土壤肥力有明显作用,其中茶生物质炭与蚯蚓共同作用效果最好。经过3个月的培养,5个处理中土壤pH均呈降低趋势,其中BE组pH降低最大(6.81到5.82)。在采用同步辐射红外显微成像技术(SR-FTIR)对土壤微团聚体中矿物-有机复合体进行表征后,结果显示土壤团聚体中多糖、蛋白质、脂肪和黏土矿物均呈高度异质性分布,CE和JE组中黏土矿物与大分子有机物具有较高的分散性;黏土矿物与多糖的分布模式较为相似,而黏土矿物与蛋白质类物质、脂肪的分布模式有较大差异,且这种分布模式不受蚯蚓与有机物料互作的影响。各处理土壤团聚体的黏土矿物和有机官能团的相关性决定系数R2由小到大均依次为:黏土矿物-蛋白质、黏土矿物-多糖、黏土矿物-脂肪,表明黏土矿物与大分子有机物的亲和性有差异,且不受蚯蚓与有机物料互作的影响。     

红黏土边坡香根草根土复合体的强度特性

[目的]针对植物护坡效应,探究香根草根系的力学特性及其根土复合体强度特征影响因素,为植物护坡工程设计提供参考依据。[方法]利用模型箱模拟红黏土填筑边坡进行香根草种植,利用根系拉拔试验和原状根土复合体直剪试验等室内试验,研究香根草的力学性能及根土复合体强度特征的影响因素。通过对试验结果进行拟合分析及Spearman相关性分析,分别得出了香根草根系直径与抗拉性能的关系及不同指标对其根土复合体抗剪强度的影响效果。[结果]试验香根草根系平均抗拉力为19.05 N,平均抗拉强度为20.12 MPa;香根草根系的抗拉力、抗拉强度与根系直径呈显著的幂函数关系;土中的根重密度RWD随着深度增加而降低。Spearman相关分析结果显示,根重密度RWD与根土复合体的黏聚力c呈正向强相关关系(R=0.882)。[结论]随着香根草根系直径增大,其抗拉力增大,抗拉强度降低;根重密度RWD的提升能显著提高香根草-红黏土根土复合体的黏聚力c,但对于摩擦角φ提升效果不明显。     

根系及裂隙角度对基材原位剪切特性的影响

[目的] 研究岩体裂隙角度对不同植物根系下基材原位剪切特性的影响,旨在为水土保持与生态修复工作提供科学参考。[方法] 设置无植物、狗牙根和多花木兰3种条件,对试样养护90 d后,在岩体裂隙与剪切垂直方向为15°,30°,45°,60°,75°和90°下开展基材原位剪切试验。[结果] ①狗牙根和多花木兰根—基材复合体的抗剪强度和残余抗剪强度均明显大于无根基材,抗剪强度平均增幅分别为33.87%～65.18%,44.94%～73.65%。②无植物基材试样在位移量为8～11 mm时抗剪强度达到峰值,狗牙根根—基材复合体和多花木兰根—基材复合体则在20～36 mm时达到峰值位移,根系能够滞后植被混凝土的峰值位移,含根基材试样能够承受更大的变形。③同种植物,不同的岩隙分布形式对根系的固土能力影响不同。随着裂隙角度的增加其抗剪强度呈先增加后减小的趋势,在裂隙角度为60°时其抗剪强度达到最大值。[结论] 根系能显著增强植被混凝土基材的抗剪强度,提高残余剪切应力,不同裂隙的分布方式对提高基材的抗剪强度的作用呈现差异性,但对于残余抗剪强度,裂隙分布影响不明显。     

牛Fas相关死亡功能域蛋白(FADD)研究进展

Fas相关死亡功能域蛋白(Fas-associated death domain protein,FADD)是Fas/FasL系统信号转导通路中介导细胞凋亡的胞浆死亡信号蛋白.近年来对牛FADD研究逐渐深入,已成功克隆出牛FADD基因,并构建pAcGF-N1-bFADD融合蛋白表达载体等.通过对小鼠等模式生物的研究发现,FADD在细胞质内能以磷酸化形式存在并参与细胞增殖和有丝分裂等过程.除此之外,FADD蛋白在细胞周期进程、胚胎发育、炎症反应、肿瘤发生等生物学活动中具有一定作用.本文将从FADD基因分析、蛋白修饰及生物学功能入手,揭示FADD作为多功能蛋白对细胞增殖与凋亡平衡起到重要作用,是机体维持正常发育和活动的关键蛋白.为肉牛在育种和实践应用中,提高肉质和胴体性状提供候选基因.     

沙地柏根系径级对根土复合体抗剪强度的影响

采用应变控制式直剪仪,通过对含不同沙地柏根系径级的扰动土进行室内直剪试验,分析研究根土复合体的抗剪性能。结果表明沙地柏根系的加入,增强了土体的抗剪强度,且根土复合体的抗剪强度符合库伦定律;当所含根系径级小于某个极限值时,根土复合体的抗剪强度随着径级的增大而增大,当超过这一极限值,则随着所含根系径级的增大,其抗剪强度逐渐减小,随着根系径级的逐步增大,由于根自身抵抗土体剪切变形能力增强,使得根土复合体的抗剪强度值开始回升;一定竖向荷载下,根土截面比△过小,对复合体抗剪性能影响微弱;根土截面比过大,根系与土壤胶结力降低,对抗剪强度产生负影响,因此,存在一个最佳根土截面比,在此比值附近,根土复合体的抗剪强度达到最大。本研究可为沙地柏在作为水土保持树种栽植方面提供理论依据。     

土壤有机/无机胶体凝聚的光散射研究

有机/无机复合体是土壤中最重要的物质形态。本文在不同浓度的CaCl2作用下,对黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚动力学和凝聚体结构特征进行了研究,结果表明:黄壤、胡敏酸、黄壤/胡敏酸混合胶体的凝聚与否均强烈地依赖于体系电解质CaCl2浓度,其临界絮凝浓度(Critical flocculation con-centration,CFC)分别为1.38 mmol L-1、45 mmol L-1、15 mmol L-1。当CaCl2浓度高于CFC时,3种胶体的凝聚均表现为快速的扩散控制团簇凝聚(Diffusion limited cluster-cluster aggregation,DLCA)机制,形成分形维数分别为1.45、1.76、1.46的疏松凝聚体;当CaCl2浓度低于CFC时,3种胶体的凝聚过程对电解质浓度非常敏感,表现为慢速的反应控制团簇凝聚(Reaction limited cluster-cluster aggregation,RLCA)机制,形成分形维数高至1.58、1.86、1.56的相对紧实的凝聚体。凝聚速率越快,形成的凝聚体越疏松。在悬液中黄壤胶体自凝聚形成的结构很疏松,但是非常不稳定,而胡敏酸自凝聚体的结构非常稳定。胡敏酸的参与没有改变黄壤胶体凝聚体的结构性质,但显著促进所形成的凝聚体结构的稳定。     

不同核背景对玉米CMS-C线粒体复合体活性的影响

为探究不同核背景下线粒体复合体活性对玉米C型雄性不育系育性的影响,明确其与花药败育的关系.以同质异核不育系K932S、K169S、近等基因恢复系K932R和保持系K169为材料,采用植物线粒体呼吸链复合体酶联免疫分析试剂盒对花药发育不同时期的5个线粒体复合体活性进行测定比较.结果表明,除花粉母细胞时期复合体Ⅱ、Ⅳ外,其余时期不育细胞质复合体Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ活性在K169核背景下显著高于K932,绝大多数时期复合体Ⅲ、Ⅴ的活性则相反,但存在恢复基因时,K932R可改变部分时期不育细胞质不同线粒体复合体的活性.在二分体时期,不育细胞质复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ活性显著低于正常可育胞质,而其他多数时期5个复合体的活性则相反.由此可见,在花药发育不同时期,核背景对玉米CMS-C不同线粒体复合体活性均有显著影响;相同核背景下,二分体时期不育细胞质复合体Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ活性比正常细胞质显著降低,可能与CMS-C花药败育密切相关.     

不同区域稻田土壤复合体有机碳分配及δ~(13)C特征

选取位于5个不同区域(吉林龙井、河南封丘、浙江慈溪、江西进贤和海南海口)的代表性稻田,对其土壤复合体有机碳分配及δ13C特征进行了研究。结果表明,不同区域稻田土壤中各粒级复合体含量(质量百分比)变化主要体现在<2μm和>50μm粒级部分。南方稻田0-20 cm土层中<2μm复合体含量较20-40 cm土层低,而北方稻田0-20 cm土层则较20-40 cm土层高。稻田0-20 cm和20-40 cm土层中,<50μm各粒级土壤复合体有机碳含量的变化趋势基本一致;>50μm复合体有机碳含量则在稻田20-40 cm土层中出现急剧下降,显著低于表层。农田土壤有机碳主要集中在<10μm复合体中。气候条件、耕作制度和起源土壤对农田土壤复合体有机碳分配有显著影响,其中稻田耕作环境更有利于表层粗有机体的累积。不同区域稻田0-20 cm土层中,土壤复合体粒级越小,其有机碳δ13C值越高,碳库活性越低;而20-40 cm稻田土层中复合体有机碳库活性则并非严格遵循粗粒活性高于细粒的规律,在>50μm粗粒复合体中表现尤为明显。