再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响研究

土壤性能和土壤微生物是再生水灌溉对环境安全效应评价的重要指标。通过模拟试验,以北京高碑店污水处理厂生产的再生水浇灌大豆为例,分析了收获期土壤理化特性及微生物类群变化。结果表明,再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,表现为有机质和有效磷显著增加;土壤重金属铅、镉含量相对清水和土壤本底无明显增加,但土壤溶液电导值（EC）增加显著,在一定程度上造成盐度累积。在土壤微生物方面,再生水灌溉使土壤细菌数量相对清水灌溉处理增加;二级再生水和三级再生水灌溉处理间的放线菌数量差异显著,且明显高于清水对照;再生水灌溉对真菌数量影响不大。再生水灌溉使大豆根际土壤脲酶活性增加,碱性磷酸酶活性最高。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力和土壤环境质量的指标。     

重茬烤烟的烟碱积累和分配规律研究

烟叶生产中普遍存在重茬现象, 连续重茬对烟株发育和烟叶品质带来不良影响。为了给烟叶生产中合理选择种植方式提供理论依据, 并为今后深入研究烤烟重茬的障碍机理和合理解决烤烟重茬问题奠定基础,本试验在黑龙江省烤烟重茬较普遍的肇州县永胜乡, 采用田间小区试验, 研究了自然肥力和常规施肥条件下不同重茬年限烤烟的烟碱含量、积累与分配的关系。结果表明, 重茬烤烟移栽后3~11 周为烟碱缓慢积累期,11~17 周为快速积累期, 比新茬两个积累期晚2 周。收获时新茬烟碱积累量达到87.56 kg·hm^-2(自然肥力)和128.31 kg·hm^-2(常规施肥), 相同肥力下重茬烤烟积累量随重茬年限增加而显著降低。重茬烤烟根茎内烟碱分配比例随重茬年限增加而降低, 叶片中分配比例增加, 中下部烘烤烟叶烟碱含量升高, 上部叶烟碱含量降低;重茬烤烟烟碱的变化规律不因土壤肥力改变而发生变化。烤烟重茬栽培5 年后, 所有部位烟叶均未达到卷烟厂规定的优质烟叶烟碱含量标准。综合分析认为, 烤烟重茬栽培后, 烟碱积累、分配及烘烤烟叶中烟碱含量均会发生显著变化, 使烤烟烟叶质量降低, 重茬栽培不宜超过5 年。     

黄土丘陵区退耕地植被景观时空变异特征

对黄土丘陵区退耕地植被特征的时空变异性进行了研究.结果表明,不同植被类型区植被特征之间差异不是很显著,仅延安与安塞在物种丰富度之间和安塞与吴旗在物种多样性之间存在较显著的差异(0.01＜p＜0.05),其它的两两之间的差异并不明显.延安森林带北缘→安塞森林草原带植被指数呈下降趋势,降幅最大为17.65%,变异系数呈增大趋势,增幅最大为21.49%;安塞森林草原带→吴旗草原带物种丰富度指数及其变异系数都呈增大趋势,而物种多样性和均匀度指数呈减小趋势,其变异系数呈增大趋势.植被指数随退耕年限的变化趋势图都有两个明显的峰值,并在退耕20年左右后植被群落逐渐稳定.     

野生斑鳠西江地理群的遗传多样性分析

为了解斑鳠(Mystus guttatus)不同地理种群之间的遗传分化程度,基于RAPD技术,分析了珠江水系西江段野生斑鳠的遗传多样性。利用20个随机引物对30个斑鳠个体的基因组DNA进行了PCR扩增,共扩增出3210条DNA片段,平均每个个体扩增出107条带。在检测到的107个位点中,多态位点数为48个,占44.9%,仅有一个引物S30没有扩增出多态带。个体间最大的遗传距离0.2804,最小的遗传距离0.0467,平均遗传距离0.1526±0.037,种群内个体间平均的相似率为84.7±3.7%。     

黄土丘陵沟壑区退耕地植物群落土壤抗蚀性能研究

以黄土丘陵沟壑区安塞县的纸坊沟小流域为例,对小流域内退耕地植被恢复后各群落土壤抗蚀性进行了研究,研究结果表明：（1）从土壤有机质含量指标讲,老荒坡和狼牙刺群落抗侵蚀能力最强,其次是刺槐、沙棘等人工林地,以猪毛蒿为优势种的群落和农耕玉米地抗侵蚀能力最弱;（2）从土壤团聚度、分散率和分散系数指标看,刺槐和黄刺梅群落抗侵蚀性能最强,农耕地和以猪毛蒿为优势种的群落抗侵蚀性能最差,人工林地和其它退耕还草地抗蚀性能居中;（3）从土壤生物结皮盖度讲,抗蚀性能为以茭蒿为优势种的群落〉以铁杆蒿为优势种的群落〉以猪毛蒿为优势种的群落;（4）从土壤侵蚀量来看,刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最强,以猪毛蒿为优势种的群落抗侵蚀性能最弱。综合分析得出抗蚀性能为：老荒坡,狼牙刺〉刺槐,黄刺玫,沙棘〉柠条〉白羊草,茭蒿〉铁杆蒿〉猪毛蒿,农耕地。随着退耕时间的延伸,退耕还林还草地的抗蚀性较农耕地不断提高,而与当地老荒坡群落的抗蚀性越来越接近。狼牙刺群落、刺槐和沙棘群落抗侵蚀性能最好,猪毛蒿群落群落抗侵蚀性能最弱,老荒坡各群落抗蚀性能较强,农耕地抗蚀能力有待提高。     

黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复植被特征及其与土壤环境的关系

 为给黄土高原退耕地的植被恢复和重建提供科学依据,以黄土高原丘陵沟壑区的安塞县为例,用系统聚类和逐步多元回归的分析方法,对退耕地自然恢复植被的演替阶段进行划分,并定量分析群落演替过程中的植被特征及其与土壤环境的关系。结果表明:黄土丘陵沟壑区退耕地自然恢复草地的演替,依次经历猪毛蒿群落→赖草群落→长芒草群落、铁杆蒿群落、达乌里胡枝子群落→白羊草群落。随着退耕地植被恢复的不断进行,Gleason指数、Margalef指数等丰富度指数以及群落Pielou指数,都呈现出先减小后增大的趋势,Simpson指数在演替初期及平衡阶段较大,群落生态优势度与物种丰富度的变化趋势相反。在群落的演替过程中,土壤有机质、全N、有效N和速效K的含量不断增加,土壤pH值和速效P含量不断减小,土壤表层密度变小,孔隙度变大。A层土壤全N、有效N含量、土壤pH值和C层土壤全N含量与物种丰富度呈显著正相关,A、C层土壤有机质含量和B层土壤速效K含量与其关系相反;B层土壤速效P的含量与群落生态优势度呈显著正相关;A、B层土壤速效K含量与植被群落盖度呈正相关关系,B层土壤速效P含量与其关系相反。     

黄土丘陵区退耕地土壤养分变异特征

在延安、安塞和吴旗选择典型黄土丘陵不同植被类型区的不同年限退耕地为试点,通过S型方法采集土样,应用土壤养分系统研究法进行了养分分析,并应用传统统计学对土壤养分变异进行了研究。结果表明,不同植被类型区土壤养分性质均存在着空间变异。受传统农业影响的有机质、全N、有效N和速效K的变异较大;而全P和速效P的变异相对较小。不同退耕年限的土壤养分含量及其变异系数存在着明显差别。退耕初期,受耕作和施肥影响,土壤养分含量较高,植被特征指数呈显著上升趋势且变异性较大;随着耕作施肥活动的停止和植被恢复对土壤养分的消耗,使土壤养分含量有一个降低的过程,土壤养分的变异也较大;而随着植被恢复和群落演替的继续,植被枯落物逐步增多,土壤也逐步发育,植被指数与土壤养分均呈增长趋势,并在退耕地20年左右时达到稳定状态,但土壤的发育往往滞后于植被特征的变化。     

黑土区坡耕地生物炭应用模式综合效益研究

为探究黑土区坡耕地不同生物炭应用模式（不同生物炭施用量和施用年限）的综合效益,以东北黑土区坡度为3°耕地径流小区为研究对象,于2015—2018年,设置不加生物炭的常规处理（C0）和生物炭施加量分别为25 t/hm²（C25）、50 t/hm²（C50）、75 t/hm²（C75）、100 t/hm²（C100）共5个处理,分析不同施炭量以及施炭年限的综合效益,结果表明：在生态效益方面,生物炭能够有效改善土壤结构、增强土壤肥力、提高土壤蓄水保土能力,在施炭量为50 t/hm²时,连续施用2年,土壤蓄水保土效果最佳;连续施用3年,土壤结构最为理想;施炭量为100 t/hm²时,连续施用4年,土壤肥力最佳。在经济效益方面,生物炭能够有效提高作物节水增产性能及其经济产值,施用1年、施炭量为75 t/hm²时,水分利用效率最大;连续施用2年、施炭量为25 t/hm²时,生物炭边际生产力最大,施炭量每增加1 t,产量增加1...     

不同填充颗粒半径水稻种子离散元模型参数标定

气固两相流耦合仿真被广泛运用在气力式排种器工作过程的研究中,因确定性颗粒轨道数值计算模型的需求,种子多采用颗粒聚合的方法建模,该方法采用的填充球颗粒半径越小、数量越多就越能接近种子的真实形态,但会造成仿真计算资源过度消耗、仿真时间增长。为研究不同填充球半径的水稻种子模型对颗粒间的动力学响应特性的影响,寻找种子模型最佳的填充球颗粒数量,本文以水稻种子为研究对象,借助三维扫描与逆向拟合的方法获取种子外形轮廓,分别采用不同半径（0.30、0.21、0.18、0.16、0.15mm）的球颗粒对其进行填充,形成气固耦合的水稻颗粒粘结聚合模型。采用无底圆筒提升、滑落堆积的真实试验与仿真测定,采用曲面响应法,以休止角为指标,标定出不同填充球颗粒半径种子模型的种间静摩擦因数和动摩擦因数;通过圆筒提升和滑落堆积试验对参数进行验证,以仿真试验休止角的变异系数为指标,结果表明随着填充球半径的减小,仿真结果越接近真实值;通过水稻正压式排种器气固两相流耦合仿真进行验证,以充种率为指标,结果表明填充颗粒半径为0.21mm,仿真时长与仿真精度最优。     

基于圆柱面模型的仿形喷雾植物冠层密度超声量化测试

基于低成本超声波传感器搭建了一套植物冠层超声回波信号检测系统,建立了基于圆柱面叶片分布模型的量化测试台。在正交中心复合设计试验基础上,建立了超声回波信号均值与冠层密度、探测距离的定量关系,即植物冠层密度量化模型。对已建立的植物冠层密度量化模型进行方差分析,结果表明,植物冠层密度量化模型具有显著性,且失拟性不显著。植物冠层密度量化模型决定系数R2和预测模型决定系数R2分别为0. 988 5和0. 911 4,表明试验值和预测值具有良好的一致性。为了验证已建立的植物冠层量化模型的可靠性,于室内测试台进行了4种植物在3种不同测试距离下的冠层密度验证测试,试验结果表明,实测值与模型测量值的相对误差最小为1. 230%,最大为13. 650%,平均相对误差为6. 120%,植物冠层密度量化模型对室内测试台的冠层密度测量有较好适用性。室外选择3棵不同的桂树,每棵树选择9个测试点进行验证测试,试验结果表明,实测密度与模型测量密度的最小相对误差为3. 959%,最大相对误差为20. 600%; 3棵桂树的实测密度与模型测量密度的平均相对误差分别为11. 244%、12. 246%和9. 628%,植物冠层密度量化模型对户外桂树密度测量有较好的适用性。