Effects of sediment load on the abrasion of soil aggregate and hydraulic parameters in experimental overland flow

The breakdown of soil aggregates under rainfall and their abrasion in overland flow are important processes in water erosion due to the production of more fine and transportable particles and, the subsequent significant effect on the erosion intensity. Currently, little is known about the effects of sediment load on the soil aggregate abrasion and the relationship of this abrasion with some related hydraulic parameters. Here, the potential effects of sediment load on soil aggregate abrasion and hydraulic parameters in overland flow were investigated through a series of experiments in a 3.8-m-long hydraulic flume at the slope gradients of 8.7 and 26.8%, unit flow discharges from 2×10~(–3) to 6×10~(–3) m~2 s~(-1), and the sediment concentration from 0 to 110 kg m~(–3). All the aggregates from Ultisols developed Quaternary red clay, Central China. The results indicated that discharge had the most significant(P0.01) effect on the aggregates abrasion with the contributions of 58.76 and 60.34%, followed by sediment feed rate, with contributions of 39.66 and 34.12% at the slope gradients of 8.7 and 26.8%, respectively. The abrasion degree of aggregates was found to increase as a power function of the sediment concentration. Meanwhile, the flow depth, friction factor, and shear stress increased as a power function along with the increase of sediment concentration at different slope gradients and discharges. Reynolds number was obviously affected by sediment concentration and it decreased as sediment concentration increased. The ratio of the residual weight to the initial weight of soil aggregates(Wr/Wi) was found to increase as the linear function with an increasing flow depth(P=0.008) or Reynolds number(P=0.002) in the sediment-laden flow. The Wr/Wi values followed a power function decrease with increasing friction factor or shear stress in the sediment-laden flow, indicating that friction factor is the best hydraulic parameter for prediction of soil aggregate abrasion under different sediment load conditions. The information regarding the soil aggregate abrasion under various sediment load conditions can facilitate soil process-based erosion modeling.     

基质栽培黄瓜叶片水分状况、光合与荧光参数对不同灌水下限的响应

为探明基质栽培黄瓜适宜的灌水下限,实现农艺节水,以黄瓜品种博特209为试材,采用基质盆栽,共设置4个灌水下限处理,即田间持水量的50%、60%、70%、80%,用A、B、C、D表示,灌水上限统一设定为田间持水量的90%,采用TDR350水分速测仪控制基质的水分含量,研究不同灌水下限对基质栽培黄瓜叶片水分状况、光合日变化及荧光参数的影响。结果表明:随着灌水下限的提高,叶片的相对含水量、自由水含量及自由水/束缚水的比值呈逐渐上升的趋势,水分饱和亏、叶片细胞汁液浓度及束缚水含量则呈下降趋势,处理C、D的相对含水量、自由水含量均显著(P<0.05)高于处理A、B,处理A细胞汁液浓度显著高于处理C、D,处理A、B束缚水含量显著(P<0.05)高于处理C、D。叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b的含量均随灌水下限的升高呈现为先上升后下降的趋势,而类胡萝卜素含量则表现为先下降后上升的趋势,处理C叶绿素a、叶绿素a+b含量显著(P<0.05)高于处理A、B;处理C、D黄瓜叶片的胞间二氧化碳浓度(C_i)的变化趋势基本呈“V”型,而处理A、B的Ci的变化趋势基本呈“W”型;处理A、B、C、D的蒸腾速率(T_r)日变化均呈先上升后下降的趋势,处理B、C、D的Tr在14:00后呈现逐渐下降的趋势,而处理A在12:00后就呈快速下降的趋势;处理B、C、D的气孔导度(G_s)日变化大致呈“M”型的双峰曲线,处理A则呈单峰曲线;处理A、B、C、D叶片净光合速率(P_n)与G_s日变化趋势基本一致,在整个日变化过程中,处理C、D的P_n始终高于处理A、B。F_v/F_m、Φ_PSⅡ、qP随灌水下限的提高呈逐渐上升的趋势,而NPQ呈逐渐下降的趋势。研究结果表明,灌水下限为田间持水量的70%~80%,基质栽培黄瓜叶片的水分状况良好、光合色素含量高、净光合速率大,有利于黄瓜的光合作用,促进黄瓜的生长发育。     

不同栽培模式对夏玉米冠层结构及光合性能的影响

【目的】比较研究夏玉米不同栽培模式群体冠层特性、穗位叶叶绿体结构及光合性能的差异,阐明栽培模式对上述指标的调控效应,为进一步构建高效冠层结构的夏玉米高产栽培模式提供理论依据。【方法】本试验于2018—2019年在山东泰安进行,以登海605为供试品种,以当地农户栽培管理模式（FP）为对照,通过综合优化种植密度、肥料运筹和种植方式等设置超高产栽培模式（SH）、高产高效栽培模式（HH）2种优化管理模式,比较3种栽培管理模式夏玉米冠层结构、穗位叶叶绿体结构及净光合速率的差异。【结果】与FP模式相比,SH、HH模式群体上层叶片茎叶夹角小、叶向值大,中、下层叶片发育较好,叶面积指数高及高值持续期长,中部叶层光能截获率显著提高21.64%和12.63%,形成了适宜的群体冠层结构。SH、HH模式的叶绿体结构发育良好,而FP发育相对较差。SH和HH模式下穗位叶叶绿体中类囊体发育良好且数目较多,基粒片层和基质片层排列整齐、清晰,细胞内膜结构完整;FP的叶绿体中类囊体发育相对较差,发育不完全的类囊体占比较大,基质片层模糊且排列不整齐。吐丝期穗位叶净光合速率表现为SH＞HH＞FP,干物质积累量及产量也表现出相同的趋势,SH和HH模式较FP模式分别增产14.20%和4.91%。【结论】相比于FP模式,SH、HH模式产量提高的原因是优化了夏玉米群体冠层结构,保证了叶绿体结构的完整性,显著提高了叶片光合能力。与SH模式相比,HH模式减少了肥料施用量,其群体结构合理且叶片发育良好,是更有助于利用光能的栽培模式。     

Effect of dietary Moringa stem meal level on growth performance,slaughter performance and serum biochemical parameters in geese

Moringa stem meal (MSM) with a high level of crude fibre (CF) might be developed and utilized in herbivorous geese as an unconventional feedstuff. The aim of this study was to investigate the effect of the MSM level in the diet on the growth performance, slaughter performance, breast meat quality and serum biochemical parameters in geese from 22 to 70 days of age. A one-factor completely randomized design was adopted in our study. A total of one thousand eight 21-day-old geese were randomly divided into six groups, with six replicates per group and 28 birds per replicate. The geese were fed diets containing MSM levels of 0, 20, 40, 60, 80 or 100 g/kg during day 22–70. The dietary MSM level had no effect (p > .05) on the final body weight (BW), average daily gain (ADG) or average daily feed intake (ADFI). The feed/gain ratio (F/G) increased linearly (p < .001) as the dietary MSM level increased. No differences (p > .05) were observed in the slaughter performance, meat quality and the relative organ weight (except for thymus) of the geese (p > .05). The relative weight of the thymus in the geese fed diets with supplementation of MSM was higher than that in the non-supplemented MSM control group (p < .05). In addition, 100 g MSM/kg of diet decreased the serum glucose (GLU) level (p < .05) and increased the alanine transaminase (ALT) enzyme activity (p = .03). Dietary MSM levels of no more than 60 g/kg had no effects on the growth performance and slaughter performance, whereas diets with 100 g MSM/kg increased the F/G and serum ALT enzyme activity, as well as decreasing the serum GLU level. Therefore, MSM provided at a reasonable level could be developed as an unconventional feedstuff for geese at the finisher period.     

沂蒙山区金银花光合效率对土壤水分的响应

为探索抗旱灌木光合作用效率对土壤水分的响应特征与阈值效应，以沂蒙山区优势灌木金银花为材料布设盆栽模拟试验，通过人工灌水与植物自然耗水的方法进行控水处理，在不同水分梯度下测定分析了金银花的光合作用参数，并对土壤水分有效性进行了分级。结果表明:1）金银花叶片净光合速率（P_n）和水分利用效率（WUE）对土壤相对含水量（RSWC）具有明显的阈值响应规律，当RSWC分别为79.59%和47.43%时，金银花P_n、WUE达到最大值。当RSWC=29.71%时，制约光合效率的主要因子由气孔限制转为非气孔限制。2）确定了金银花光合作用的5个特征水分阈值:P_n水分补偿点、P_n水分均值点、P_n水分饱和点、WUE水分均值点和WUE水分高效点。同时，将金银花的土壤水分有效性划分了5个等级:高产高效水、高产中效水、中产高效水、低产低效水和无产无效水。3）田间水分管理时，为维持金银花较高的光合作用水平，应维持的土壤水分范围为:42.38%≤RSWC≤96.05%，避免土壤水分低于29.71%。研究结果可为沂蒙山区干旱逆境下金银花的风险诊断和田间水分管理提供科学依据。     

基于北斗的大坝连续压实监控系统研究及应用

针对目前在大坝碾压施工过程中,传统施工质量控制方式难以满足日益提高的对高坝施工技术的需要,基于北斗卫星导航系统(BDS)和地理信息系统(GIS),对大坝碾压施工质量实时监控技术进行研究。通过安装在碾压机械上的加载设备及振动传感器采集数据,在集成软件处理并记录该碾压机械碾压施工过程,实现对碾压过程全程、全自动的实时监控。将研究结果应用于平桥水库面板堆石坝碾压施工过程中,结果表明,系统实现了对大坝碾压施工过程压实质量参数的有效监控,为大坝高质量、高强度施工提供保障,为工程管理提供便利和依据。     

应用光谱反射测定的植物、土壤及混合光谱特性

以野外采集的土壤与活体植物叶片为研究对象,采用美国生产的SVC HR-1024便携式地物光谱仪,测定了纯土壤、纯植物叶片以及不同植物叶片盖度下的土壤光谱反射率,并对混合光谱特性进行了分析研究,建立了植物叶片盖度光谱估算模型。结果表明:(1)随着植物叶片盖度的增加,土壤光谱曲线逐渐呈现"五谷四峰"的特征,但始终不会高于植被光谱曲线;(2)植物叶片盖度与原始高光谱组成的差值、比值和归一化值3种形式的指数存在着良好的相关性,差值指数的显著性最为明显,组合较好的波段为410~710 nm与700~1400 nm,能反映相关系数最大的波段为690 nm和450 nm;(3)通过一元线性回归法、多元线性逐步回归法和偏最小二乘回归法预测植物叶片盖度可知:光谱特征参数与植物叶片盖度之间具有相关性,其中光化学指数与植被衰减指数的相关系数较大,模型拟合度较高,R^2均达到0.8以上;3种光谱特征参数(植被指数、红边参数、光谱吸收特征参数)中,植被指数与植物叶片盖度建立的模型最稳定、精度最高,可以有效地估算植物叶片盖度3种方法中,多元线性逐步回归法最适宜建立植物叶片盖度预测模型。     

提高小麦单产的田间排水暗管规格模拟

改进内蒙古河套灌区田间排水系统的规格对灌区提升作物产量和保障粮食生产有重要现实意义,因此,在河套灌区对所构建的分布式SWAP-WOFOST模型进行了参数率定和验证,然后,对2000—2010年灌区春小麦种植条件下适宜的田间排水暗管规格进行探讨,并模拟评价了该条件下作物产量和水分生产力(WP)的时空分布特征。结果表明,所构建的分布式模型在河套灌区具有较高的适应性。春小麦种植条件下,灌区大部分耕地面积推荐采用田间排水暗管的规格为间距100.0m或75.0m,埋深为2.5m。相比现有排水系统,采用推荐的排水暗管规格,春小麦多年平均作物产量提高了18.5%,多年平均WP提高5.2%。研究结果为进一步改进灌区田间排水系统的效果提供了一定的参考。     

香木莲对短时低温胁迫处理的生理生态响应

通过测定木兰科植物香木莲在人为短时低温处理下的一些生理生化指标的变化情况,可以分析香木莲苗木的抗性生理情况,以期对香木莲的抗寒性进行评价.实验结果表明,香木莲的叶片在经短时低温处理后,其脯氨酸含量、丙二醛含量及相对电导率均表现为不同程度的上升.而叶片的叶绿素荧光指数的变化则表现为随处理时间的延长,叶片的原初荧光(Fo)上升,其光化学效率(Fv/Fm)及可变荧光/原初荧光比率(Fv/Fo)则表现为随处理时间的延长而降低.这表明,短时低温处理对叶片的叶绿体光系统的潜在活性及量子传递效率造成了一定的影响,结合生理生化指标的变化,可以部分解释香木莲抗寒机制.     

模拟林(竹)-草种植模式遮荫对扁穗牛鞭草的光合速率、生长的影响及其经济效益分析

在模拟遮荫条件下对扁穗牛鞭草的净光合速率、生长指标和经济效益进行了分析。结果表明,扁穗牛鞭草在自然光强1 200μmol/(m2.s)左右时达到饱和点,遮荫48%~79%的光强下很难达到光饱和状态;在中、低光强辐射时,遮荫16%~79%的净光合速率仅为全光下的33.8%~86.4%,高光强辐射下,不同遮荫度下的净光合速率为其全光照的35.0%~94.7%;不同光照强度或者同一光照强度的不同遮荫梯度下,扁穗牛鞭草净光合速率都表现出显著差异[F遮荫=44.09>F0.05(3.84),Pv<0.05;F光照=11.72>F0.05(4.46),Pv<0.05];遮荫改变了光照条件,影响光合产物的合成,进而抑制了扁穗牛鞭草的茎粗生长、植株萌发以及生物量的积累,对株高生长则表现为抑制和促进2个方面;不同遮荫梯度下扁穗牛鞭草产值下降幅度为35.0%~83.1%,年产出0.512 3万元/hm2为扁穗牛鞭草种植的临界值,林(竹)-扁穗牛鞭草模式的冠层遮荫度需等于或小于43%,才能有一定的经济效益。