原状黄土蠕变特性试验研究

以在陕西省杨凌区所采集的黄土样品为研究对象,对不同初始含水率的原状黄土进行了剪切蠕变试验,获取了蠕变曲线和蠕变特征参数,并研究了含水率、剪应力水平对蠕变特性的影响.结果表明,当含水率一定时,剪应力水平对黄土的蠕变特性有较大的影响,表现为剪应力愈大,黄土的蠕变应变愈大;当剪应力水平一定时,含水率对黄土蠕变特性影响明显,表现为含水率愈大,蠕变应变愈大.根据蠕变曲线特征,建立了原状黄土的蠕变本构模型,通过试验数据拟合得到本构模型中的参数.经验证,该模型能较好地模拟杨凌地区原状黄土的蠕变特性.     

黄土侧向变形的真三轴试验研究

保持小主应力、中主应力不变,在大主应力方向加荷是实际工程中存在的一种应力路径,就该应力路径分别对不同含水率的重塑黄土进行了几组真三轴试验,对其应力-应变关系及反映侧向变形变化规律的泊松比进行了特定条件下的研究.研究结果表明,应力-应变关系的偏差应力和初始切线模量随含水率的增大而减小,相同的偏差应力下含水率越大侧向应变就越大.在上述应力路径下剪切,中主应力方向首先压缩,但表现不明显,很快就转为膨胀,小主应力方向膨胀,泊松比可以大于0.5,且小主应力方向膨胀量大于中主应力膨胀量.     

土体孔洞损伤结构演化及其力学特性的CT-三轴试验研究

为了评估孔洞损伤对土体强度、变形和稳定性等力学特性的影响,该文首先对4个试样人工制造不同的孔洞损伤,再在相同的围压和吸力水平下进行CT-三轴剪切试验,定量研究了孔洞损伤结构的演化规律及其对土体力学特性的影响。结果表明:剪切过程中体积应变表现为剪缩,损伤孔径具有单调缩小趋势,在合适的质量含水率条件下,适度小孔损伤反而使土样三轴抗剪强度提高了25%,体积应变也较无损试样小。相同损伤面积的试样具有几乎相同的抗剪强度,但体积应变不具备相同规律。     

肥液浓度对单膜孔入渗NO-3-N运移特性影响的室内试验研究

该文通过室内入渗试验，研究了不同浓度的单膜孔肥液入渗NO^-₃-N的分布特性。研究表明：不同浓度的膜孔肥液入渗土壤NO^-₃-N浓度的湿润锋运移距离与土壤水分运动的湿润锋一致；肥液浓度越大，相同入渗时间的NO^-₃-N浓度锋运移距离越大，土壤剖面NO^-₃-N浓度最大值越大，相同深度处土壤NO^-₃-N浓度也越大。肥液入渗土壤NO^-₃-N浓度分布特征与湿润体深度符合分段函数模型。供水入渗过程中，NO^-₃-N浓度锋运移距离和浓度最大值均随时间的延长而增大；再分布过程中，NO^-₃-N浓度锋运移距离继续增大，而NO^-₃-N浓度最大值逐渐减小。     

重塑黄土抗剪强度的环剪试验研究

[目的]研究大应变条件下黄土强度的影响因素及规律,为黄土地区发生滑坡等大变形破坏提供理论依据。[方法]利用环剪仪对重塑黄土进行大剪切位移下的剪切试验,探究不同正应力及剪切方式对不同含水率的重塑黄土其残余强度的影响。[结果]正应力越大,残余强度越大,达到残余强度所需的剪切位移越小;随着含水率的增大,残余黏聚力浮动值不大,残余内摩擦角逐渐减小,并据此拟合出残余内摩擦角与含水率的参考公式;从脆性指数的角度得出所研究的重塑黄土的应变软化都不明显,且脆性指数随着正应力和含水率的增加而降低。[结论]重塑黄土的峰值强度和残余强度受含水率、正应力的影响规律相似,可通过含水率对残余强度进行估算。     

温度对贵州喀斯特黄色石灰土有机碳矿化、水稻秸秆激发效应和Q10的影响

为定量揭示温度和秸秆还田对贵州喀斯特黄色石灰土土壤有机碳矿化、激发效应和温度敏感性的影响。以贵州喀斯特地区典型黄色石灰土为研究对象,采用¹³C稳定性同位素标记的水稻秸秆和土壤培养试验研究了15,25,35 ℃培养温度下土壤原有有机碳矿化速率、累积矿化量、激发效应和温度系数Q₁₀对水稻秸秆输入和温度的响应。结果表明:15~35 ℃温度范围和0~60天培养时间内,贵州喀斯特黄色石灰土土壤有机碳、总有机碳、水稻秸秆有机碳和土壤原有有机碳矿化速率均培养1天达到峰值,培养1~30天土壤总有机碳、水稻秸秆有机碳和土壤原有有机碳矿化速率快速下降,30~60天逐渐趋于平缓。温度升高显著增加土壤有机碳、水稻秸秆输入土壤总有机碳、土壤原有有机碳和输入的水稻秸秆有机碳的矿化速率和累积矿化量。培养期间水稻秸秆对土壤有机碳矿化均产生显著正激发效应,且正激发效应随温度升高而强化。培养结束时15,25,35 ℃下其对土壤原有有机碳矿化速率激发效应表现为随温度升高激发效应升高、降低、升高和先升高后降低的温度响应规律,因表征方法不同而不同。15,25,35 ℃培养温度下水稻秸秆对土壤总有机碳矿化速率和累积矿化量的贡献率均随培养时间延长先减小后增大再减小,但2种表征方法和3个培养温度拐点发生时间不同;培养1天时水稻秸秆对土壤总有机碳矿化速率和累积矿化量的贡献率15,25 ℃基本相同且显著高于35 ℃,5天时25,35 ℃基本相当且显著大于15 ℃,其他时间均是25 ℃显著大于35 ℃和35 ℃显著大于15 ℃。15~25 ℃和25~35 ℃ 2个温度体系中水稻秸秆不输入石灰土土壤有机碳矿化速率温度敏感系数Q_10,V分别为1.01~2.60和1.39~3.12,Q_10,F分别为1.50~2.60和1.39~2.17;水稻秸秆输入石灰土土壤总有机碳矿化速率温度敏感系数Q_10,V分别为1.09~2.18和1.05~1.90,Q_10,F分别为1.09~1.73和1.05~1.49;水稻秸秆输入抑制土壤原有有机碳矿化的温度敏感性,水稻秸秆输入导致土壤原有有机碳矿化温度敏感性随温度升高而升高转变为总体上随温度升高而降低在一定程度上可缓冲全球变暖所致的CO₂排放增加。温度对土壤有机碳矿化温度敏感性的影响因表征温度敏感性指标和培养时间长短不同而不同,建立不同培养时间的矿化速率和累积矿化量温度敏感系数的温度函数可精确表征其对温度的响应。研究结果对贵州喀斯特农田土壤秸秆还田、土壤固碳减排、土壤有机碳管理和土壤有机碳库预测等提供参考和借鉴,对丰富土壤有机碳激发效应和温度系数Q₁₀的表征和深入理解具有重要意义。     

有机化合物Koc分子拓扑-极性校正模型的稳健性检验

用修正的ｊａｃｋｋｎｉｆｅ检验了估算有机化合物吸着系数（Ｋｏｃ）的分子拓扑极性校正模型及模型参数的稳健性,检验分四利不同方式进行;随机抽除单一化合物（１００次）、农一抽除异常化合物（做算值与实测值差别在０．９个对数单位以上者,２７次）,随机抽除５０个化合物（３０次）以及逐一抽除特定化合物类别（１７类）。检验结果表明,对所研究的模型,不同检验方式得到的结果一般具有相似的趋势,即多元回归模型的可决系数     

水蚀条件下硝酸铵施用对黄绵土氮素流失的影响

研究结果表明不同坡度谷子地,高N处理小区径流中铵态氮、硝态氮和有效氮浓度平均为1.06、0.76和1.82mg/kg,低N分别为0.64、1.29和1.93mg/kg;高氮处理土壤铵态氮、硝态氮和有效氮平均流失量分别达到17.90、12.93和30.84kg/(km²·a),低N流失量为11.90、23.86和35.77kg/(km²·a)。高氮处理小区泥沙中有机质和全氮浓度平均为5.21和0.536g/kg,而低氮处理分别为4.94和0.481g/kg;高氮和低氮处理土壤有机质流失量分别为5702和5743kg/(km²·a),土壤全氮流失量为498和559kg/(km²·a)     

La(NO3)3 对盐胁迫下黑麦草幼苗生长及抗逆生理特性的影响

为探讨稀土元素镧(La)对牧草盐胁迫伤害的缓解作用, 采用水培法研究了叶面喷施20 mg·L^-1La(NO₃)₃ 对NaCl 胁迫下黑麦草幼苗生长及其抗逆生理特性的影响。结果表明: 盐胁迫显著抑制黑麦草幼苗的生长, 提高叶片电解质渗漏率及丙二醛(MDA)、O₂^- 和H₂O₂ 含量, 其作用随盐浓度的增大而增强。超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性和抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性蛋白质、脯氨酸含量随盐浓度增大呈先升后降趋势, 可溶性糖和Na⁺/K⁺比逐渐增大, 质膜H⁺-ATP 酶活性逐渐降低, 过氧化物酶(POD)活性及POD 同功酶数量表达增强。喷施La(NO₃)₃ 处理可降低盐胁迫下黑麦草幼苗叶片的O₂^- 和H₂O₂ 含量, 提高SOD、CAT、POD、APX 和质膜H⁺-ATP 酶的活性及POD 同功酶的表达, 使AsA、GSH、可溶性蛋白质、可溶性糖和游离脯氨酸含量及幼苗生物量增加, Na⁺/K⁺比降低。表明La(NO₃)₃ 可通过提高抗氧化系统的活性和积累渗透溶质减轻盐胁迫伤害, 从而提高黑麦草的耐盐性。     

模拟干旱和盐碱胁迫对碱蓬、盐地碱蓬种子萌发的影响

为研究干旱和盐碱胁迫对碱蓬(Suaeda glauca)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)种子萌发的影响,比较碱蓬和盐地碱蓬逆境生理特性的异同,本研究利用PEG6000、NaCl和Na_2CO_3分别模拟干旱、盐和碱胁迫,配制相同渗透势的PEG6000、NaCl、Na_2CO_3处理液,以蒸馏水处理为对照,对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发与胚的生长进行比较研究。结果表明:1)低渗处理(-0.46 MPa)对碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发无显著影响;高渗处理(-1.38MPa、-1.84 MPa)抑制碱蓬、盐地碱蓬种子的萌发。2)当溶液渗透势相等时,NaCl处理下碱蓬种子的萌发率显著大于PEG、Na_2CO_3处理;而等渗PEG、NaCl、Na_2CO_3处理对盐地碱蓬种子萌发率的影响无显著差异。3)PEG、NaCl、Na_2CO_3处理组碱蓬、盐地碱蓬种子的最终萌发率与对照无显著差异。4)在幼苗形成阶段,PEG、Na_2CO_3处理对碱蓬、盐地碱蓬胚的抑制作用显著大于等渗NaCl处理。5)碱蓬、盐地碱蓬胚的生长对NaCl、Na_2CO_3胁迫的响应存在差异。-0.92 MPa NaCl处理抑制碱蓬胚的生长,却对盐地碱蓬产生促进作用;-0.46 MPa Na_2CO_3处理对碱蓬胚的抑制作用小于盐地碱蓬。综合分析表明:碱蓬、盐地碱蓬均具有很强的抗盐性。在种子萌发阶段,碱蓬种子的抗旱、抗碱能力低于盐地碱蓬;在幼苗形成阶段,碱蓬胚的抗盐性小于盐地碱蓬,但对轻度碱胁迫的抗性高于盐地碱蓬。     

Influence of warming and enchytraeid activities on soil CO2 and CH4 fluxes

To determine the sum of ‘direct’ and ‘indirect’ effects of climatic change on enchytraeid activity and C fluxes from an organic soil we assessed the influence of temperature (4, 10 and 15 °C incubations) on enchytraeid populations and soil CO₂ and CH₄ fluxes over 116 days. Moisture was maintained at 60% of soil dry weight during the experimental period and measurements of enchytraeid biomass and numbers, and CO₂ and CH₄ fluxes were made after 3, 16, 33, 44, 65, 86 and 116 days. Enchytraeid population numbers and biomass increased in all temperature treatments with the greatest increase produced at 15 °C (to over threefold initial values by day 86). Results also showed that enchytraeid activity increased CO₂ fluxes by 10.7±4.5, 3.4±4.0 and 26.8±2.6% in 4, 10 and 15 °C treatments, respectively, with the greatest CO₂ production observed at 15 °C for the entire 116 day incubation period (P<0.05). The soil respiratory quotient analyses at lower temperatures (i.e. 4-10 °C) gave a Q₁₀ of 1.7 and 1.9 with and without enchytraeids, respectively. At temperatures above 10 °C (i.e. 10-15 °C) Q₁₀ significantly increased (P<0.01) and was 25% greater in the presence of enchytraeids (Q₁₀=3.4) than without (Q₁₀=2.6). In contrast to CO₂ production, no significant relationships were observed between net CH₄ fluxes and temperature and only time showed a significant effect on CH₄ production (P<0.01).Total soil CO₂ production was positively linked with enchytraeid biomass and mean soil CO₂-C production was 77.01±6.05 CO₂-C μg mg enchytraeid tissue⁻¹ day⁻¹ irrespective of temperature treatment. This positive relationship was used to build a two step regression model to estimate the effects of temperature on enchytraeid biomass and soil CO₂ respiration in the field. Predictions of potential CO₂ production were made using enchytraeid biomass data obtained in the field from two upland grassland sites (Sourhope and Great Dun Fell at the Moor House Nature Reserve, both in the UK). The findings of this work suggest that a 5 °C increase in atmospheric temperature above mean ambient temperature could have the potential to produce a significant increase in enchytraeid biomass resulting in a near twofold increase in soil CO₂ release from both soil types. The interaction between temperature and soil biology will clearly be an important determinant of soil respiration responses to global warming.     

碳酸氧镧改性生物炭材料的合成及对磷酸盐去除性能

为高效去除废水中过量的磷酸盐为目的,该研究将研究利用艾草生物质与镧溶液共生共热的方法制成具有大量纳米级碳酸氧镧突起的镧基复合生物炭材料,研究了材料投加量、初始磷酸盐浓度、吸附时间、初始溶液pH值和共存离子对其吸附磷酸盐性能的影响及饱和磷吸附镧基复合生物炭材料（La-CB2-P）对生菜种子发芽率的试验。试验结果表明：La-CB2最佳投加量为1 g/L,最佳吸附温度为25 ℃,对磷酸盐的吸附主要为多分子层吸附,Langmuir模型模拟最大吸附容量为126.82 mg/g,并在12h内达到吸附平衡,酸性至中性水环境中La-CB2吸附性能更优,并对碱性水环境的pH值具有缓冲作用,在pH值为3时La³⁺浸出率为7.66%,其他pH值条件下仅为0.029%左右,在磷吸附过程中La-CB2的DOC溶出量随着初始溶液pH值的升高呈先增后减的趋势,在多种共存阴离子中对磷酸盐具有很强的选择性吸附,水体中的腐殖酸会大幅度降低La-CB2对磷酸盐的吸附性能。饱和磷吸附镧基复合生物炭材料（La-CB2-P）能够作为磷缓释肥显著促进生菜发芽,对La-CB2在富营养水体的磷吸附及资源回收提供了大量的理论基础。     

外源H2O2对镉胁迫下酸枣幼苗生长及生理特性的缓解效应

通过温室盆栽土培试验,研究不同浓度(0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.3 mmol/L)的外源H_2O_2处理对0.05 mmol/L Cd胁迫下酸枣幼苗生长、光合系统和荧光特性等的影响。结果表明:(1)Cd胁迫下,酸枣幼苗生长受到抑制,经H_2O_2处理后,酸枣幼苗对镉抗性系数、光合绿素含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s)均升高,过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)含量和胞间CO_2浓度(C_i)则出现不同程度的下降;(2)低浓度H_2O_2(≤0.08 mmol/L)处理后,酸枣叶片和根系内抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)]活性增强,叶片内1,5—二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)、1,1—二磷酸景天庚酮糖酯酶(SBPase)和1,6—二磷酸果糖醛缩酶(FBAase)活性最高显著上升38.24%,42.15%,84.08%,但转酮醇酶(TKase)活性无显著变化;(3)酸枣叶片内PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和吸收光能用于光化学反应的份额(P)在H_2O_2处理下最大分别提高37.52%,135.95%,53.10%和98.36%,PSⅡ非光化学猝灭系数(NPQ)、调节性能量耗散Y(NPQ)、非调节性能量耗散Y(NO)、吸收光能用于天线热耗散的份额(D)、PSⅡ反应中心非光化学耗散的份额(E_x)和双光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)分别降低34.13%,35.15%,30.26%,35.52,32.30%和53.43%,缓解效果显著,但随着外源H_2O_2喷施浓度的增加,缓解效应有下降趋势。综合分析发现,H_2O_2对酸枣镉毒的缓解作用与其改善酸枣光合作用、维持抗氧化系统高活性和提高PSⅡ光化学效率等多种生理过程有关。其中以0.08 mmol/L H_2O_2提高酸枣的修复效率最佳,可作为植物修复的强化措施。