根系对土壤机械压力影响的模拟试验

为了研究根系对土壤机械压力的大小、分布和影响因素以及各个因素与其相互关系,该研究采用自制的压力测量装置,测定并分析了不同模拟根系对不同体积质量土壤产生的机械压力及其影响因素。试验结果表明：模拟根系对土壤机械压力与根系直径呈极显著（p＜0.01）幂函数关系,随着直径增加,根系对土壤的机械压力增加;随着土壤体积质量增加和土层深度增加,根系对土壤机械压力增加;当植株受到风力作用时,随着风力变大,根系对土壤机械压力呈递增变化。模拟研究表明,根系生长可以对土壤产生机械压力,地表风力等扰动力量也可以传递到根系并引起这种机械压力的变化,这种压力可能会对土壤结构和物理行为产生影响,需要进一步深入研究。尽管该文是通过模拟根系进行模拟生长试验,仍然对研究根系生物力学有指导意义。     

坡地土壤降雨入渗试验装置研究

分析了目前土壤入渗试验装置的优缺点,研制了一套适用于野外坡地土壤入渗产流的试验装置,该装置模拟雨强谱宽广,精度较高,重复性好,误差不大于５．５％,试验结果表明：该装置是研究野外坡地土壤入渗产流产沙较好的工具。     

农业机械室内动态模拟试验装置研制

为研究地面不平度对土壤机器系统工作性能的影响,研制了一套属无静差随动系统动态模拟试验装置,它主要由信号处理,输入环节,脉宽调节电路,驱动电路,电流传感器,位移传感器反馈环节等组成。该装置用于试验研究田间作业机械低频(≤10Hz)大振幅(≤100mm)信号的动态响应特性,试验表明,模拟精度较高。     

土壤表面CO_2通量的原位测定方法

研究介绍了一种土壤表面CO2通量原位测定的方法及装置。利用二氧化碳对红外线气体具有特殊吸收、土壤空气与大气间对流和扩散的原理,设计了一条测定土壤表面CO2通量的技术路线进行原位测定。本测定装置由两部分组成:仪器和气体收集容器。用胶管连接仪器和气体收集容器,形成一个闭路系统,即可完成瞬间或某一时间段土壤表面二氧化碳浓度值测量工作,通过公式计算得到通量值。本方法和装置可用于陆地生态系统土壤二氧化碳的释放或吸收的原位测定;用于自然状况下多地点、多样地(点)土壤表面二氧化碳通量测定,具有便携、花费小、简单易操作、直接、快速等优点。     

冬小麦生长条件下改进遗传算法在根系水盐运移模型中的应用研究

应用改进遗传算法,优化人工神经网络模型的权值,对盐分存在下的冬小麦根系分布进行定量预报,将获得的根系分布参数与根系吸水模型以及水盐运移模型相结合,进行了水分、盐分分布的数值模拟。结果表明,应用改进遗传算法可以为根系吸水模型提供所需的根系参数,并且可以较好地对土壤中水分、盐分的运移分布情况进行模拟;该方法建模简单、实用,模型对于土壤次生盐渍化的防治与微咸水的灌溉利用等具有参考价值。     

一种新型根系分泌物收集装置与收集方法的介绍

根系分泌物在养分活化、改善环境胁迫方面具有重要作用,很多科技工作者对根系分泌物的研究表现出极大兴趣,取得了一系列进展。但土壤栽培条件下,根系分泌物收集是一个难点。本文介绍了一种新型根系分泌物的收集装置与收集方法。该装置由根系生长箱和分泌物收集箱组成,植物在生长箱土壤中生长,通过定向引导作用,根系从生长箱穿过琼脂层进入收集箱中生长,待收集箱内积累一定根系后,通过淋洗收集箱内的介质,实现根系分泌物收集。研究发现,利用该装置收集分泌物,植物总根尖数的90%分布在收集箱。外源有机酸加样回收率可达70%以上。土壤栽培条件下,随生长时期延长,大豆有机酸分泌量逐渐增加,苹果酸分泌量高于柠檬酸。而且土壤栽培条件下大豆柠檬酸和苹果酸分泌量是溶液栽培时的11.4倍和6.7倍。上述研究表明,该装置可以用于土壤栽培条件下根系有机酸的分泌研究。     

基于微根管技术的玉米根系生长监测

为了研究玉米根系生长规律,该文利用固城农业气象试验站内设置的大型根剖面系统,采用微根管观测法,对试验地上玉米主要生育期的根系生长动态进行定期直接跟踪监测,并以方形整段标本法作为参照标准,对试验数据采用MATLAB软件辅助图像处理和现代统计方法进行分析。结果表明：微根管法与方形整段标本法对得出的根长密度随深度增加呈递减型有较好的一致性,两者相关系数达到0.83以上,通过0.05的显著性检验;由观测数据建立的回归方程能较好地反映土壤中玉米根系生长规律,进一步表明微根管法是一种破坏性较小、可准确定位跟踪植物根系在土壤中生长动态变化的先进技术,对植物根系生长研究有较好的推广应用价值。     

用自动盘式吸渗仪测定土壤导水率

盘式吸渗仪已成为测定田间土壤水力参数的重要工具之一,自动监测装置的应用将进一步提高试验的精确度并加快试验进程。该文介绍了一种试验装置,通过连接在储水管上下两端的传感器实时压差监测,以此确定入渗水量的变化过程,并通过一系列试验,对试验装置的可靠性进行了验证,将试验装置应用到实际测定土壤水力参数中。试验结果表明：自动监测装置通过测定储水管的压差,并通过相应关系代换为储水管水位变化来采集试验数据的方法是可靠的。通过与人工读数方法测定的结果对比表明,其精度可以达到试验要求;对于本试验土壤,用自动监测装置采集的数据来确定吸渗率的时间可以控制在30 s～4 min之间。     

气体射流冲击干燥无核紫葡萄及品质分析

采用气体射流冲击干燥技术设计的葡萄干燥试验装置,可实现温度自动控制,风速、热介质湿度的控制和数据采集与存储。利用该装置对无核紫葡萄干燥工艺和干燥品质进行研究,试验发现,气体射流冲击干燥无核紫葡萄存在预热阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段,随着风温和风速的提高,恒速段干燥速率明显增加,干燥时间缩短,而降速段干燥速率提高不明显。试验风温和风速范围内所得葡萄干理化成分差异不显著;试验还针对Vc降解进行了动力学分析。在试验装置的基础上,开发设计了中试设备并投产运行,其最佳工艺参数为风温65℃,风速20 m/s,耗时为29 h。制得葡萄干含水率（干基）17.1%,可溶性固形物77.8%,可滴定酸2.3%,Vc 6.74×10^-2 mg/g。     

黄土丘陵沟壑区刺槐动态固坡效应

植被能够有效提升浅层坡体的稳定性和抗蚀性。为了初步定量评估浅层滑坡易发的黄土丘陵沟壑区植被固坡作用在自然条件下的动态变化结果,以黄土丘陵沟壑区主要造林树种刺槐为例,考虑植被固坡的根系机械作用和水文作用在2017年全年自然条件下的动态变化。通过挖掘根系剖面对根系截面积分布进行调查,单根抗拉试验测试根系抗拉强度,以利用Wu模型对刺槐根系的附加黏聚力进行计算;通过现场调查确定研究样地与植被水文作用相关的参数,室内入渗试验和土壤离心试验获取土壤的水力学参数,利用生态水文领域水分运移软件Hydrus-1D对刺槐植被坡体水分的运移进行瞬态分析;最终基于变饱和条件下的无限斜坡模型对坡体的稳定性进行分析,并分别计算刺槐根系机械作用和水文作用对坡体稳定性的动态贡献率。结果表明:(1)刺槐根系机械作用对20,40,60 cm深度处浅层坡体的稳定性提升196.56%±28.08%,106.74%±13.19%,20.61%±2.43%,同时机械作用的贡献率还具有一定波动性;(2)刺槐在生长期内,通过林冠截留拦截70.2 mm的降雨量,蒸腾耗水作用改变坡体土壤含水量和吸应力,有效地提升坡体稳定性;(3)根系机械作用的贡献全年均存在,且波动性较水文作用贡献率的波动性小,但水文作用的贡献主要发生在刺槐的生长期,且水文贡献率的部分峰值较机械作用的贡献率大。研究结果进一步揭示了黄土高原丘陵沟壑区刺槐植被坡体在自然条件下的动态变化过程。