基于微生物燃料电池供能的无线温度传感系统设计

微生物燃料电池(microbial full cell,MFC)是利用微生物作为生物催化剂将碳水化合物转化为电能的装置。针对MFC输出电压低、功率小、内阻大的特点,该文研制了一种具有最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)功能的能量收集电路和两级升压电路;基于MSP430和CC2500芯片设计了环境温度传感系统。测试结果表明,MFC的输出电压维持在316～390 mV范围内,实现了最大输出功率的跟踪,MPPT电路和升压电路分别输出1.1和3.5 V电压;无线温度传感器以每13ms的周期将环境温度无线传输到远程终端,验证了环境温度传感系统在最大功率点处对无线传感器网络节点供电工作的可行性,可为实现MFC主动式能量收集提供参考。     

畜禽粪便与秸秆厌氧-好氧发酵气肥联产碳氮元素变化研究

传统沼气工程的气肥联产工艺中,厌氧发酵产气与好氧发酵产肥互相独立,产气和产肥周期均较长、有机肥品质差,影响工程的高效运行。为缩短发酵周期、提高产气效率和有机肥品质,该研究将猪粪、鸡粪和秸秆混合进行15和30 d的干法厌氧发酵,将得到的沼渣添加秸秆辅料混合,分别设置65%和70%的发酵物料初始含水率进行15 d的高温好氧发酵,对比分析了不同厌氧-好氧发酵组合对产气和产肥的影响。结果表明:厌氧发酵阶段,混合物料的日产气率自发酵开始后逐渐上升,并在第8天达到最高峰,至第15天降至峰值的50%以下,此时累积产气量达到30 d发酵周期的71%,平均容积产气率达到1.91 m~3/(m~3?d),比发酵30 d平均容积产气率高41.5%。好氧发酵阶段,各处理组碳元素含量持续下降,氮元素含量先下降后增加,所得发酵产物均达到腐熟标准。采用15 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵,所得发酵产物的电导率、腐殖化程度和发芽指数均优于采用30 d厌氧发酵所获得的沼渣进行好氧发酵所得的发酵产物,同时总有机碳和总氮含量也较其分别提高了6.0%～21.7%和3.0%～10.2%,不同好氧发酵物料初始含水率对发酵产物的品质影响较不明显。因此,采用厌氧、好氧发酵周期均为15 d的组合,可缩短发酵周期、大幅提高产气效率和发酵产物的碳氮营养元素含量,有利于提高沼气工程运行效率和经济效益。     

堆渣边坡生态棒护坡措施的水土保持效益

[目的]探究堆渣边坡生态棒防护措施的综合防护效果,为露天采石场裸露边坡的生态修复提供依据。[方法]利用人工降雨模拟试验,收集不同降雨强度下地表层和矿渣层的产流量、产沙量,并建立综合贡献度模型。[结果]随着坡度的增加地表层的径流总量和泥沙总量呈递增趋势,而矿渣层的径流总量和泥沙总量呈递减趋势,与径流总量相比泥沙总量变化趋势不明显;对照组与生态棒防护措施下,地表层的产流—产沙相关性均高于矿渣层;当降雨强度为30和120mm/h时,生态棒防护边坡在坡度为15°时具有较佳的防护效果,当降雨强度为60mm/h时,径流量和泥沙量受坡度变化的影响不显著。[结论]生态棒防护措施具有拦蓄坡面径流和泥沙的功能,与对照组相比可以更有效地防治坡面水土流失。     

Electromigration profiles of Cynomorium songaricum based on capillary electrophoresis with amperometric detection

A high-performance capillary electrophoresis with amperometric detection (CE-AD) method has been developed for the simultaneous determination of the pharmacologically active ingredients in Cynomorium songaricum in this work. Under the optimum conditions, phloridzin, epicatechin, catechin, naringenin, rutin, luteolin, quercetin, gallic acid, and protocatechuic acid can be well separated or nearly baseline separated (epicatechin and catechin peaks) within 31 min at the separation voltage of 14 kV in a 50 mmol L(-1) Borax running buffer (pH 9.0). Detection limits (S/N=3) ranged from 5.7 x 10(-8) to 8.5 x 10(-9) g mL(-1) for all nine analytes. This procedure was successfully used for the analysis and comparison of the content difference of C. songaricum samples collected from different places based on their electrophorograms or "electromigration profiles".     

太湖地区黄泥土氮肥对水稻产量、叶片碳氮同化及不同土层氮的影响

在长期定位试验的基础上研究了太湖地区黄泥土不同施氮水平对水稻产量、碳氮同化及不同土层氮的影响。结果表明，长期施氮量（N）在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的产量之间没有显著差异。拔节期、孕穗期和灌浆期施氮量在161．0kg hm^-2处理和高于该施氮量处理的碳氮同化水平之间几乎没有差异，但都高于施氮量在57．5kg hm^-2处理的。不同土层氮分布结果表明，长期施氮量在161．0kg hm^-2和高于该施氮量各处理中，长期施入有机肥配施NPK肥处理残留最深，其次是长期施入化肥N的处理，长期秸秆还田配施N肥处理较浅。     

干旱缺水地区森林植被蒸散耗水研究

 系统总结近年来在宁夏固原六盘山、北京延庆等干旱缺水地区进行的森林植被蒸散耗水研究结果。乔、灌、草作为土壤水分限制型生态系统的坡面植被,蒸散都是水分平衡的最大分项,其中植被蒸腾又是蒸散的最大分项。植被蒸散量一般表现为高大乔木林>亚乔木林>灌木林>自然草地,但人工草地>自然草地。可依坡面产水功能将不同植被分类,自然草地和灌丛为水源生产型,亚乔木林为水源平衡型,高大乔木林和人工草地为水源消耗型。植株密度不是坡面植被蒸散大小的决定性因子,其作用更多的是调控蒸腾量及其占蒸散比例。虽然降低植株密度一般会减小蒸散,但并不是相同比例地线性下降,不同植被类型反应也不一样,表现出降低密度减少蒸散的作用从乔木、亚乔木到灌木而变弱的趋势,降低密度减少蒸散的作用是有限的。对降低密度减少蒸散的作用大小,作为调控措施的有效性,有效的密度调控范围等,还需严格的对比实验和理论研究。估计和评价植被蒸散耗水时,用叶面积指数或叶生长量指标可能比密度更符合生物学逻辑。从在干旱缺水地区建立节水、稳定、高效、多功能的坡面植被的角度而言,草地和灌丛的蒸散低于乔木林,建立稀树草原或稀树灌丛式的植被可能更利于流域产水和植被稳定。从小流域管理的角度而言,还需考虑在土壤水分承载力空间差异的基础上,探讨能兼顾产水功能、水土保持、水源涵养、植被稳定的植被空间优化配置的理论和技术。     

基于粮食湿热平衡模型的吉林省粮食储藏生态区划

为了达到粮食安全储藏的目的,该文以玉米为研究对象,通过粮食湿热平衡理论与模型融合了温度和相对湿度对粮食储藏的影响,计算出粮食平衡水分(equilibrium moisture content,EMC),采用聚类分析方法和GIS空间数据分析手段,划定了吉林省粮食储藏生态区域,克服了单因素划分存在的弊端,为粮食储藏安全提供可靠的科学依据。结果表明,吉林省粮食储藏区域可划分为3个区:Ⅰ区为中西部平原区,包括白城、长春、四平等地区;Ⅱ区为中东部半山区,包括吉林、辽源、梅河口、通化、白山部分地区等;Ⅲ区为东部山区,包括延边地区、长白等地区。该文分析了各区域年平均空气相对湿度、年平均温度、年平均风速、年平均降水量以及年平均日照时数的变化特点,对采用适宜粮食储藏方法提出建议。通过粮食储藏区域划分,提出了不同的生态储粮模式。该研究为加强相应的储粮措施提供参考。     

半干旱地区坡耕地渗水孔耕作法试验研究

定西地区属半干旱黄土丘陵沟壑区,农业生产发展缓慢的主要原因是干旱缺水和水土流失。经坡地田间聚流技术试验研究表明:渗水孔耕作法,不仅能增强天然降雨入渗,而且还能增加入渗深度,减少地表蒸发,提高了降雨利用率和水分利用效率,达到了保土、增收及合理利用水土资源的目的。     

我国主要土壤剖面酶活性状况

本世纪五十年代以来,由于科学的发展以及新技术的引入,土壤酶的研究愈来愈为人们所重视。试验研究已证明,土壤酶是土壤的组成分之一。