免耕播种机旋耕刀耕作性能分析与结构优化

为预测和评估免耕播种机触土部件的作业性能,有必要建立机具-土壤耦合系统的互作模型。传统模型将散落土表的秸秆视为刚体,无法模拟真实条件下秸秆的破裂与变形,导致模型的预测精度下降。为克服上述模型不足,该研究建立一种柔性秸秆模型,构建刀具-秸秆-土壤耦合系统的离散元模型,并通过土槽试验进行模型验证。同时,为解决标准旋耕刀片的缠绕和壅堵问题,提出一种梯形直刀结构,对比分析了旋耕作业工况下标准刀和梯形直刀作用后秸秆位移、刀轴扭矩、刀具碎茬与埋茬性能。仿真结果表明,梯形直刀的碎茬和秸秆掩埋性能均优于标准刀,标准刀和梯形直刀作业后开沟截面形状分别为梯形和三角形,刀轴扭矩呈现三角形冲击峰的形式,梯形直刀的刀轴扭矩大于标准刀情形,而标准刀的碎土性能优于梯形直刀。在此基础上,以弯折角、侧面角以及刀片高度为设计变量,采用响应面法构建旋耕扭矩和碎土率的回归方程。基于NSGA-II算法对梯形直刀结构进行优化,最佳的结构参数为：弯折角150°、侧面角60°、刀片高度88 mm。田间试验结果表明,优化后刀轴的平均扭矩较优化前减少11.70%,峰值扭矩减少6.28%,碎土率从82.53%提高至89.22%。     

长江经济带景观格局对生态系统服务价值影响的概率评估

经济的快速发展改变了区域景观格局,定量评价景观格局变化对生态系统服务价值的影响是实现生态文明建设和高质量发展的重要途径。该研究以长江经济带为研究对象,使用1980—2020年8期土地利用数据,在渔网分析的基础上,采用线性回归和相关性检验方法分析了4种景观格局指数和生态系统服务总价值的时空演化特征与线性响应,最后通过构建非线性概率评估框架,定量评估了生态系统服务总价值对景观格局指数变化的敏感性。结果表明：1）1980—2020年间,耕地、林地和草地是长江经济带的主要土地利用类型,耕地和林地面积逐年减少,其他土地利用面积均有所增加。2）四川省南部、云南省东部、贵州省西部和重庆市等地区多年平均景观分离度指数较大,景观破碎化严重。长江经济带43.97%地区景观分离度指数和64.28%的区域的香农多样性指数显著增加,大部分地区景观呈现均衡化和多样化发展,城市化会降低生态系统服务总价值。3）景观分离度和香农多样性指数的增加可能加剧景观破碎化,导致生态系统服务价值的降低。4）根据概率评估框架,较高的生态系统服务总价值对景观分离度指数或香农多样性指数比较敏感,林地和草地是影响长江经济带生态系统服务总价值变化的主导景观。研究成果有助于掌握长江经济带景观格局和生态系统服务的变化特征,从而进一步为长江经济带生态保护与高质量发展提供科学依据。     

加入WTO对西北地区林业发展的影响

西北地区森林面积仅占全国森林面积的 8.6% ,森林覆盖率为2 .7%。长期单一的木材生产经营模式使天然林资源被大量损耗。西部大开发必须的基础设施建设对木材生产提出了更高要求 ,树种、管理水平、农林牧业用地及资金和科技投入不足等限制了本区林业的发展。基于林业发展的优势和劣势对比 ,认为加入WTO有利于西北地区森林资源保护 ,木材市场稳定 ,林产工业发展 ,林副特产品出口 ,投资环境改善及发展森林旅游业和劳务出口。针对面临的挑战和现存问题提出了对策与措施     

土壤改良剂对冷浸田土壤特性和水稻群体质量的影响

以南方典型冷浸田为研究对象, 在明沟排水的基础上, 通过田间定位试验, 以不施土壤改良剂为对照, 研究了施用不同土壤改良剂(自研的脱硫灰改良剂、生物活性炭, 市售的土壤改良剂石灰、硅钙肥、腐植酸)对冷浸田氧化还原电位、土壤呼吸强度、土壤微生物数量、水稻群体构建及产量构成因素的影响。结果表明, 施用改良剂能够改善土壤理化性状, 提升土壤速效养分和pH,但除脱硫灰处理外, 其他改良剂处理对土壤Eh未产生显著影响。施用不同土壤改良剂在水稻各生育期均能有效增强土壤微生物呼吸强度和放线菌数量, 并且放线菌数量达到差异性显著水平(P<0.05), 生物活性炭处理下土壤呼吸强度和放线菌数量分别较对照增加67.6%和127.6%。各土壤改良剂处理与CK相比较均有助于提高叶片SPAD、茎蘖数、水稻干物质积累量、成穗数、穗粒数、产量结实率和根系伤流速率。其中以脱硫灰和生物活性炭处理改良效果最佳, 抽穗后29 d时,根系伤流速率较CK分别提高45.4%和39.1%, 叶片SPAD分别增加27.4%和22.5%; 成熟期水稻成穗数较对照提高12.1%和10.7%,干物质积累量增加68.8%和50.5%,产量分别增加12.8%和10.3%。综上所述, 土壤改良剂可有效改善冷浸田土壤特性及水稻群体质量, 脱硫灰和生物活性炭处理的改良效果最明显, 增产幅度最大。     

丹江中游典型小流域土壤颗粒及分形特征

在丹江鹦鹉沟小流域,利用网格状取样和典型样地取样相结合的方法,进行土样采集,共计采样点268个,研究土壤颗粒组成和分形特征,以及与土壤全氮之间的相互关系。结果表明：土壤粉黏粒质量分数随土壤深度的增加而增大,不同土层下土壤粉黏粒质量分数平均值均表现为农地〉林地〉草地。经ANOVA分析,不同土地利用在10—40cm土层的粉黏粒质量分数存在显著差异（P〈0．05）。不同植被类型间土壤颗粒分形维数亦存在显著差异（P〈0．05）,10～20cm土层的土壤颗粒分形维数更能代表不同土地利用的差异。土壤颗粒分形维数与坡度呈显著负相关（P〈0．05）,与坡向和海拔无显著相关性。土壤全氮质量分数在0～20cm土层与中粗砂粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）,土壤颗粒分形维数和土壤全氮质量分数在20～60cm土层均与土壤粉黏粒质量分数呈极显著正相关（P〈0．01）。鹦鹉沟流域0～10cm土层的土壤粉黏粒储量为13．28万t,不同土地利用下0～10cm土层每m2土壤粉黏粒储量表现为农地〉林地〉草地,分别为74．71kg／m2、71．54kg／m2和70．23kg／m2。     

塔里木河干流耕地动态变化及其景观格局

基于3S(RS、GIS、GPS)技术,并结合数理统计和景观格局数量分析方法,运用2000年CBERS、2005年CBERS和2010年TM遥感影像对塔里木河干流10年耕地面积的时空变化、景观格局及其生态影响进行了定量研究.结果表明:(1)在过去10年中,塔河干流耕地面积明显增加.具体地,2000年耕地面积为1.61×105 hm2,所占研究区总面积比例为3.89％,至2010年增加至3.27×l05 hm2,比例为7.88％,年增长率为1.66×104 hm2 a-1;(2)塔里木河干流耕地空间变化的区域差异明显.A、B、C、D断面耕地分布宽幅分别为2l～23 km、ll～16 km、6～17 km、4～9 km,塔河北岸C、D断面和南岸D、E断面耕地的增速最快;(3)2000-2010年耕地的斑块数不断增加,面积加权形状指数增大,形状趋于不规则.景观聚集度适中,景观内斑块大小分布均匀性降低,景观多样性下降,各个景观类型所占比例趋于不协调.     

水稻花青素合成相关基因的时空表达研究

水稻花青素的生物合成受很多因素的影响,最根本的影响因素是结构基因和调控基因的表达水平不同,导致色素积累的差异性.本文通过半定量PCR方法研究一些结构基因和调节基因的时空表达差异性.发现OsPAL,OsCHS和OsCHI为花青素的基本表达基因,在叶片、茎、花期及花后1～2周的种子中均有表达.OsF3H,OsF3’H和OsDFR不在茎中表达,在叶片、花期和花后1～2周内均有表达,且在花后1～2周内,其表达量与时间成正比.OsANS在黑米和紫叶水稻的叶片和花中有少量表达,在花后1～2周内,仅在黑米中表达,且表达量与时间成正比.OsB1和OsB2特异性地在紫叶水稻的叶片中表达,OsC1也特异地在花期时表达.说明水稻不同部位的花青素积累受控于不同的基因,具有一定的时空表达特异性.     

超声波结合弱酸性电位水处理改善商熟期草莓采后品质

为了进一步发展草莓贮运保鲜技术,以商熟期的草莓为原料,研究了超声波、弱酸性电位水（slightly acidic electrolyzed water,SAEW）处理对其表面微生物数目和相关品质参数的影响。结果发现：超声波、SAEW及二者结合处理10 min分别使草莓表面初始菌落总数降低了0.52、1.07、1.29 lgCFU/g,霉菌和酵母总数降低了0.30、0.93、1.18 lgCFU/g,且处理后的样品表面微生物始终维持在相对较低的水平。另外,3种处理均改变了草莓贮藏中的呼吸特性,使其出现了呼吸高峰;第14天,超声结合SAEW处理使草莓的可溶性固形物、VC及花青素的含量提高了7.72%、10.53%、19.28%,促使样品表现出一个后熟的过程。同时,试验还发现,超声波处理能抑制草莓硬度的下降,SAEW则对样品硬度无影响。研究结果表明：超声波和SAEW处理不仅能抑制草莓表面微生物的生长,还能调节其贮藏期生理代谢,改善贮藏期间的品质。     

丹江鹦鹉沟小流域坡耕地土壤属性剖面分布研究

在丹江鹦鹉沟小流域,利用土钻对坡耕玉米地不同深度的水分含量和养分含量进行了采样测定,应用传统统计学和地统计学的方法,对不同深度土壤属性进行了分析.结果表明:总氮和土壤有机碳的均值总体上表现为随土层深度的增加而降低;土壤水分含量则随土层深度的增加而增加;总磷随土层深度的变化不明显.总氮、土壤水分含量、土壤有机碳和总磷呈中等强度变异和强空间依赖性.在4个采样深度下,半方差模型对总氮、土壤水分含量和总磷在0-10 cm和10-20 cm的空间结构有很好的模拟精度;土壤有机碳的空间结构则较差,不能用半方差模型进行很好的模拟.经Kriging插值分析,总氮、土壤水分含量和总磷在0-10 cm和10-20 cm主要呈层状分布;从0-10cm到10-20 cm,总氮平均含量由0.598 g/kg减小为0.310 g/kg,土壤水分含量和总磷的平均含量则分别从12.988％,0.229 g/kg增大到15.439％,0.366 g/kg.     

骆马湖滨岸缓冲带土壤性质的空间异质性分析

通过野外调查、采样以及地统计学的方法,研究了骆马湖东南岸有草和无草两块滨岸缓冲区土壤的氮、磷、有机质含量的异质性特征,探讨植物带对污染物的富集、截留作用.结果表明:有草区土壤的TN、TP及有机质的平均含量均大于无草区;在骆马湖滨岸缓冲带,不同的植物群落对氮、磷元素的截留、富集效率差异不大;植物群落对有机质的截留作用不明显,有草区和无草区的有机质含量的性质较为接近.滨岸缓冲带植物能够通过吸收、截留、吸附、分解等作用减少湖泊水体中的碳、氮、磷的含量.研究结果可为骆马湖非点源的治理提供理论参考,为湖泊滨岸缓冲带的研究和构建提供借鉴.