黄土高原植被恢复过程中土壤表面电化学性质演变特征

土壤胶体表面所带电荷是土壤具有一系列物理、化学性质的根本原因。表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度、表面电场强度以及表面电位是土壤胶体颗粒重要性质,影响土壤中物理、化学、生物化学过程。运用带电颗粒表面性质联合分析法,测定黄土高原子午岭地区不同植被类型下土壤表面电荷性质,研究自然植被恢复过程对土壤表面电荷性质的影响。结果表明:随着植被的演替,子午岭林区土壤表面电荷数量、比表面积、表面电荷密度均随植被的恢复增加,变化范围分别为10.88～19.85 cmol·kg~(–1)、40.67～61.71 m~2·g~(–1)和0.22～0.31 c·m~(–2),平均值分别为16.18 cmol·kg~(–1)、54.88 m2·g~(–1)和0.28 c·m~(–2),土壤表面电场强度达108 V·m~(–1)数量级;土壤黏粒、有机碳含量是影响表面电荷性质的主要因素,解释率分别为62.5%和27.9%;土壤基本性质对表面电荷性质的影响由强到弱依次为:黏粒、有机碳、砂粒、全氮、C/N、粉粒、碳酸钙、pH。研究结果对于进一步认识黄土高原土壤颗粒表面性质,加深理解土壤中发生的一系列物理化学过程具有重要意义。     

Hu Xin, Hong Baoning, Du Qiang, et al. Influence of water contents on shear strength of coal-bearing soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 38(8): 2291－2294. (in Chinese with English abstract)[30]

土的抗剪强度是工程设计中重要的依据指标,同时也是土壤精准耕作,大型农业器具设计的一个基本参数。紫色水稻土长期处于淹水状态,为研究其抗剪强度的水敏感性特征,该文以重庆市合川区钱塘镇大柱村国土整治项目区内紫色水稻土为试样,采用调控含水率变化,通过三轴不固结不排水试验研究其抗剪强度的水敏感性特征,并为实际工程中处理紫色水稻土提出建议。结果表明：1）同一围压下,紫色水稻土的最大主应力差随着含水率的增加而减小;相同含水率下,随着围压的升高最大主应力差增加,但这种增加趋势随土壤含水率的增加而减小。2）当含水率处于界限含水率附近时,抗剪强度随含水率的增减变化较为缓慢;含水率大于某一值后紫色水稻土抗剪强度随含水率增加而减小。3）紫色水稻土的粘聚力随含水率的变化具有明显的峰值,呈先增大后减小的趋势。4）紫色水稻土内摩擦角与含水率之间具有明显的线性负相关性。该研究可为地区农业基础工程的设计到施工,以及工后更好地控制路基路堑的稳定性等提供参考。     

西南喀斯特山地采煤沉陷区土地整治关键技术研究———以重庆松藻矿区为例

煤矿的井工开采引起地表沉陷破坏等一系列问题,对人类的生产生活产生很多不利影响.本文以重庆松藻矿 区3个典型区域的采煤沉陷区土地整治为例,采用三区划分法对采煤沉陷区进行预测,探讨了采煤沉陷区预测及 土地整治关键技术问题,以期为喀斯特山地采煤沉陷区土地整治技术提供参考和借鉴.结果表明:(1)赶水沉陷区 涉及稳定、非稳定和未来影响三类,安稳沉陷区涉及非稳定和未来影响两类,打通沉陷区涉及稳定和非稳定两类; (2)水源破坏是松藻矿区较突出的问题之一,而相应的水利工程技术成为松藻矿区沉陷区整治的重点,同时也是沉 陷区整治是否有效的重要评定标准之一;(3)沉陷区土地整治工程规划关键技术为:土地平整工程主要规划布局在 未来影响区内;水利工程的规划布局要尽量避开易于发生拉裂和垮塌的断层附近.沉陷区土地整治工程设计关键技 术在于:在土地平整技术上,土地平整设计更强调耕作田块的稳定性,防止田面沉降;在水利工程技术上,非稳定 区和未来影响区的工程设计C20砼浇筑厚度应大于稳定区;对于道路工程设计,非稳定区和未来影响区生产路主要 采取预制钢筋砼板方式,而稳定区内生产路路面采用C20砼浇筑.科学地分析预测采煤沉陷区对合理制定土地整治 技术及土地整治的有效开展具有重要的指导意义和实践意义.     

小麦秸秆及其生物炭添加对黄绵土表面电化学性质的影响

土壤表面电化学性质是土壤具有肥力的重要基础,研究小麦秸秆及其生物炭添加对黄绵土表面电化学性质的影响,可为黄绵土耕地质量的提升及可持续利用、减少土壤侵蚀提供重要的理论及实践依据。通过室内恒温培养试验,设置对照(CK)、1%秸秆(J1)、3%秸秆(J3)、5%秸秆(J5)、7%秸秆(J7)、10%秸秆(J10)和1%生物炭(S1)、3%生物炭(S3)、5%生物炭(S5)、7%生物炭(S7)、10%生物炭(S10)11个处理。培养10个月后采集土壤样品,采用物质表面性质联合测定法测定表面电化学参数,包括表面电荷数量(SCN)、比表面积(SSA)、表面电荷密度(σ₀)、表面电位(φ₀)、表面电场强度(E₀),并通过冗余分析的方法解析了表面电化学性质与土壤基本理化性质之间的关系。结果表明:(1)施用秸秆和生物炭后,土壤碳酸盐含量下降,有机碳(SOC)、电导率、全氮(TN)及碳氮比(C/N)增加。添加秸秆会降低黄绵土的pH,而生物炭则会增加土壤的pH。(2)随着秸秆施用量的增加,Zeta电位下降,施用生物炭后,各个处理的Zeta电位都小于CK,但总体上随生物炭施用量的增加Zeta电位增加。(3)随着秸秆和生物炭施用量的增加,土壤的比表面积(SSA)和表面电荷数量(SCN)均增大。与CK相比,J10和S10的SSA分别提高114.0%和98.1%,SCN提高80.8%和88.3%。施用秸秆能够降低土壤表面电荷密度(σ₀),与CK相比,施用秸秆的土壤σ₀降低幅度可达5.5%~15.5%。总体上,随生物炭施用量的增加σ₀减小,当添加量超过5%后,施用生物炭土壤的σ₀小于CK。(4)冗余分析结果显示,有机碳是影响土壤表面电化学性质的最主要因素,其解释量在秸秆和生物炭添加处理中分别占88.1%和89.5%。施用秸秆和生物炭会显著提高黄绵土的有机碳含量,改善土壤基本理化性质。土壤的比表面积和表面电荷数量随秸秆和生物炭添加量的增加而增加,但表面电荷密度总体上呈下降趋势。有机碳含量是影响黄绵土表面电化学性质变化的主控因素。     

绵羊FSHR基因生物信息学分析及其器官表达规律研究

为了验证及进一步研究促卵泡素受体(follicle-stimulating hormone receptor,FSHR)基因在绵羊繁殖力中的作用机制,试验采用生物信息学方法分析了绵羊FSHR基因结构、FSHR蛋白性质和结构、同源性、遗传进化、信号通路、蛋白互作网络和器官表达规律。结果表明:绵羊FSHR DNA全长196 149 bp,而编码蛋白质的mRNA序列全长只有2 431 bp,FSHR基因含有10个外显子;FSHR基因编码695个氨基酸,FSHR蛋白属于不稳定的脂溶性蛋白;FSHR蛋白是有7个跨膜结构的膜受体,包含LRR_5、GnRH_trans、7tm_1三种功能结构域,这三种结构域分别行使不同功能,共同激活G蛋白偶联机制,激活腺苷酸环化酶,使细胞内CAMP或Ca~(2+)内流增加,从而对细胞的生命活动进行调节;FSHR基因不但与繁殖相关基因Gdf9、Bmp15有关,还与抑制肿瘤转移基因Kiss1有关;FSHR的同源性分析和进化树构建结果显示,绵羊和山羊亲缘关系最近,其次是牛,与斑马鱼亲缘关系最远;FSHR基因在绵羊睾丸和卵巢中特异性高表达,并在各物种间的表达具有一致性。说明FSHR基因表达可能受内含子极为复杂和重要的调控,且在繁殖中起重要作用。该基因在睾丸中特异性高表达,与促卵泡生成素(FSH)对雄性动物曲细精管的发育、成熟和精子生成作用相吻合。     

运输应激对小尾寒羊行为及生理的影响

为探讨运输应激对舍饲小尾寒羊行为及生理的影响,选取体况相近的8只健康成年小尾寒羊公羊,对运输前后24 h内日常行为(运输前6月13日11:00至6月14日11:00,运输后6月15日11:00至6月16日11:00)按6个时段进行观察,各时段分别为11:10～11:30 (1时段)、15:10～15:30 (2时段)、19:10～19:30 (3时段)、23:10～23:30 (4时段)、03:10～03:30 (5时段)、07:10～07:30 (6时段);利用目标动物取样法观察各时段内静立等行为;分别于运输前1 d、运输途中、运输后1 d及运输后3 d颈静脉采血,测定血液离子及相关生化指标。结果表明:运输明显改变小尾寒羊行为。运输后小尾寒羊静立、移动、采食、探究和观望等行为1、2、3时段增加,而4、5、6时段降低;卧息行为3时段极显著低于运输前,而5、6时段则极显著高于运输前;反刍行为1、2、3、5时段显著低于运输前;修饰行为则运输后变少且1、3、4、5、6时段极显著低于运输前。运输也显著影响小尾寒羊的生理指标,与运输前相比,运输后1 d小尾寒羊血液生长激素显著增加;血糖在运输途中显著降低,其他血液代谢物无显著变化。总体而言,运输应激明显影响小尾寒羊行为和生理内分泌,且显著改变小尾寒羊行为日节律。     

有机质去除对黄土纳米颗粒悬浮液稳定性的影响

土壤纳米颗粒是有机无机复合体,研究有机质对土壤纳米颗粒体系稳定性的影响具有重要意义。以塿土和褐土纳米颗粒以及去除有机质塿土和去除有机质褐土纳米颗粒为研究对象,分别测定颗粒的粒径分布、zeta电位、临界聚沉浓度(Critical coagulation concentration,CCC)等指标,利用德查金-朗道-维韦-奥弗比克(Derjauin-Landau-Verwey-Overbeek,DLVO)理论计算颗粒的哈默克(Hamaker)常数和相互作用能。结果表明:塿土和褐土纳米颗粒的平均直径分别为94.00nm和88.20 nm,去有机质黄土纳米颗粒的平均直径则略高于100 nm;相较于黄土纳米颗粒,去有机质黄土纳米颗粒的zeta电位绝对值降低,颗粒间静电排斥势能降低;DLVO模型拟合得到塿土和褐土纳米颗粒在真空中的哈默克常数分别为6.86×10~(-20) J和9.73×10~(-20) J,去有机质处理后相应数值为3.14×10~(-20) J和3.40×10~(-20) J,后者范德华引力势能降低;去有机质黄土纳米颗粒间总势能高于黄土纳米颗粒,其CCC更大,稳定分散能力更强。土壤有机质含量越高,有机无机复合程度越高,颗粒越趋向于凝聚,这可能是有机质增强团聚体稳定性的原因之一。     

西南喀斯特山地采煤沉陷区土地整治关键技术研究--以重庆松藻矿区为例

煤矿的井工开采引起地表沉陷破坏等一系列问题,对人类的生产生活产生很多不利影响。本文以重庆松藻矿区3个典型区域的采煤沉陷区土地整治为例,采用三区划分法对采煤沉陷区进行预测,探讨了采煤沉陷区预测及土地整治关键技术问题,以期为喀斯特山地采煤沉陷区土地整治技术提供参考和借鉴。结果表明：（1）赶水沉陷区涉及稳定、非稳定和未来影响三类,安稳沉陷区涉及非稳定和未来影响两类,打通沉陷区涉及稳定和非稳定两类;（2）水源破坏是松藻矿区较突出的问题之一,而相应的水利工程技术成为松藻矿区沉陷区整治的重点,同时也是沉陷区整治是否有效的重要评定标准之一;（3）沉陷区土地整治工程规划关键技术为：土地平整工程主要规划布局在未来影响区内;水利工程的规划布局要尽量避开易于发生拉裂和垮塌的断层附近。沉陷区土地整治工程设计关键技术在于：在土地平整技术上,土地平整设计更强调耕作田块的稳定性,防止田面沉降;在水利工程技术上,非稳定区和未来影响区的工程设计C20砼浇筑厚度应大于稳定区;对于道路工程设计,非稳定区和未来影响区生产路主要采取预制钢筋砼板方式,而稳定区内生产路路面采用C20砼浇筑。科学地分析预测采煤沉陷区对合理制定土地整治技术及土地整治的有效开展具有重要的指导意义和实践意义。     

镉胁迫对不同品种甘蔗生长及各器官镉积累的影响

为了研究土壤镉胁迫对甘蔗生长及镉积累、转移的影响,以4个不同品种甘蔗为材料,通过土壤盆栽的方法,分析镉胁迫下不同甘蔗株高、茎径、生物量、镉含量、积累量、转移系数及分配系数的变化。结果显示:镉胁迫下甘蔗的株高,茎径显著下降,耐镉性品种YT666根系和茎的生物量分别是镉敏感品种ROC22的3.23和2.92倍;在正常土壤生长的甘蔗植株各器官的镉含量与积累量均没有显著差异,但在镉胁迫下,各器官镉含量和积累量显著增加,其中各器官镉含量表现为根老叶茎新叶,而镉积累量为根茎老叶新叶;耐镉性品种YT666总镉积累量最高,镉在根系中的分配系数最高,而敏感品种ROC22总镉积累量较低,但在根系中的分配系数低。由此可见,镉胁迫下耐镉的甘蔗品种保持较高的生长量可能是通过降低镉向地上部分转移来降低镉对甘蔗生长的影响。     

基于流变学法研究容重和含水率对土壤结构力学稳定性的影响

土壤结构力学稳定性不仅与土壤质量和肥力密切相关,而且还与农业器具设计和农业水土工程建设紧密联系。该研究以黄土高原广泛分布的塿土和黄绵土为研究对象,采用振幅扫描试验模拟振荡荷载过程,研究土壤容重和含水率对土壤结构力学稳定性的影响。结果表明：1）随土壤容重的增加,土粒间接触点增多,使得剪切强度参数：线性黏弹区的剪切应力、屈服点的剪切应力、最大剪切应力及屈服点的储能模量均增加,土壤结构强度增强;其在较大剪切应变下的弹性和总的弹性（屈服点的剪切应变和积分z）先增大后降低,表明土壤颗粒存在一个最稳定的排列组合方式。同时,剪切强度参数对土壤容重的响应更为敏感。2）随含水率的增加,土壤颗粒间黏聚力和摩擦力降低,剪切强度参数：线性黏弹区的剪切应力、屈服点的剪切应力、最大剪切应力及屈服点的储能模量均降低,土壤结构强度降低;当剪切应变在线性黏弹区时,弹性随含水率的增加而增加,而较大的剪切应变下的弹性和总的弹性随含水率增加均降低。3）对比2种土壤,因塿土的黏粒、有机质、阳离子交换量、比表面积等较高,增加了土粒间的胶结强度,使得塿土的弹性和剪切强度较高,而黄绵土结构更具脆性。该研究结果表明基于流变仪中的振幅扫描测试所获取的流变学参数能够定量表征土壤细观结构力学稳定性,为进一步深入认识土壤微观力学特性提供了丰富的评价参数。