Characteristics of Nitrogen Loss through Surface-Subsurface Flow on Red Soil Slopes of Southeast China

Soil nitrogen (N) loss related to surface flow and subsurface flow (including interflow and groundwater flow) from slope lands is a global issue. A lysimetric experiment with three types of land cover (grass cover, GC; litter cover, LC; and bare land, BL) were carried out on a red soil slope land in southeast China. Total Nitrogen (TN) loss through surface flow, interflow and groundwater flow was observed under 28 natural precipitation events from 2015 to 2016. TN concentrations from subsurface flow on BL and LC plots were, on average, 2.7–8.2 and 1.5–4.4 times greater than TN concentrations from surface flow, respectively; the average concentration of TN from subsurface flow on GC was about 36–56% of that recorded from surface flow. Surface flow, interflow and groundwater flow contributed 0–15, 2–9 and 76–96%, respectively, of loss load of TN. Compared with BL, GC and LC intercepted 83–86% of TN loss through surface runoff; GC intercepted 95% of TN loss through subsurface flow while TN loss through subsurface flow on LC is 2.3 times larger than that on BL. In conclusion, subsurface flow especially groundwater flow is the dominant hydrological rout for N loss that is usually underestimated. Grass cover has the high retention of N runoff loss while litter mulch will increase N leaching loss. These findings provide scientific support to control N runoff loss from the red soil slope lands by using suitable vegetation cover and mulching techniques.     

基于改进4-方程摩擦模型的输水管道水锤压力计算

摩擦耦合是流体与管壁之间相对运动产生粘性摩擦力而形成的边界接触耦合。在流体高频运动的范围内,摩擦耦合的特性变得相对更加复杂,将直接影响管道系统的水锤演化。为了研究在实际管道中水锤的变化情况,本文基于Zielke模型对流固耦合作用(fluid-structure interaction,FSI)4-方程模型(four-equation model,4EM)建立的4-方程摩擦模型(four-equation friction model,4EFM)结合广义不可逆热力学理论(extended irreversible thermodynamics,EIT)进行改进,建立改进4-方程摩擦模型。通过MATLAB软件利用波速调整(wave-speed adjustment,WSA)插值方法的特征线法(method of characteristics,MOC),对新疆生产建设兵团第十三师自压输水管道中的关阀水锤压力进行数值计算,结果表明改进4-方程摩擦模型的计算结果相比4-方程摩擦模型以及其他计算模型与实测值具有更好的一致性,WSA相比其他线性插值方法可以减小插值误差。该改进模型可以应用在计算机中进行长距离重力流输水过程的水锤压力计算。     

黑土农田冻结-融化期土壤剖面温度变化特征

[目的]研究东北黑土区农地土壤温度变化特征,为冻融作用程度量化分析和冻融作用对土壤侵蚀影响提供基础数据。[方法]利用2015—2018年黑龙江省宾州河流域典型农地2 m土壤剖面11月至翌年4月土壤温度观测资料以及气温数据,分析了冻结和融化过程中土壤温度变化特征以及土壤温度对气温变化的响应,确定土壤冻结与融化过程中耕层土壤冻融循环次数。[结果] 11月至翌年2月的冻结期,土壤温度随土层深度的增加而增加;3—4月份土壤温度梯度发生反向改变,当土壤完全消融后,土壤温度随着土层深度的增加而递减,土壤最大冻结深度为80 cm。研究结果还表明,0—60 cm土层的土壤温度均与气温呈极显著正相关,其相关性随土壤深度增加而减小;而80 cm以下土层,土壤温度均与气温呈负相关。[结论]研究区土壤冻结和融化过程分别呈单向冻结和双向融化现象,冻融循环主要发生在农地耕层0—20 cm土层,其年最大冻融循环次数分别为12次和7次,为设计黑土冻融循环模拟试验提供了数据支持。     

冬季饮水温度对断奶仔猪生长性能与行为的影响

饮水是猪只健康生长的基本条件,但饮水温度是养猪生产中常被忽略的重要因素。饮水温度不适宜将导致猪饮水不足和各种肠道性疾病的发生,严重影响其健康。有关不同饮水温度对断奶仔猪生长性能和行为影响的研究较少,同时现有恒温饮水装置主要用于奶牛饮水,并不适用于规模化猪场,也未在养猪产业内应用推广。为确定适宜断奶仔猪的饮水温度并实现冬季精准恒温饮水,该研究设计了一套利用温度传感器、温控仪等实现自动加热保温的恒温饮水装置,并分析饮水管路的热特性,确定了舍内空气温度、保温桶容积与饮水管路进水温度设定值之间的关系;基于该恒温饮水装置,对比研究了饮水温度分别为13、25、30 ℃时对断奶仔猪饮水量、生长性能、健康指标和行为的影响。结果表明：25 ℃的饮水能显著提高仔猪的日饮水量（P<0.05）、饮水行为比例和活动行为比例（P<0.05）、频次（P<0.05）,能提高仔猪的日增质量,降低料重比（P<0.05）,降低断奶仔猪的发病率和腹泻率（P<0.05）。该研究结果以期为动物福利化养殖模式的改进提供理论参考。     

定向刨花板加固腹板开洞竹木工字梁力学性能研究

为研究定向刨花板(oriented strand board,OSB)加固腹板开洞的竹木工字梁的力学性能,揭示其受力破坏机理。以孔径与腹板高度的比值(d/hw)和补强板型为参数,制作并测试了42根竹木工字梁,考察测试过程中的破坏形态、弯曲变形性能,分析各因素对工字梁力学性能的影响规律。结果表明,当孔径较小(d/hw≤25%)时,试件的破坏形态以翼缘内OSB层裂和腹板剪切破坏为主,孔洞对开洞梁承载力和刚度的影响较小,可忽略不计。当孔径较大(d/hw25%)时,破坏形态以洞口周边受拉和受压破坏为主,随着孔洞直径d增加,孔洞的不利影响愈发明显,开洞梁的承载能力呈下降趋势,但对梁的刚度影响较小。OSB补强板能有效约束孔角裂缝开展,加固后的开洞梁的开裂荷载、正常使用极限状态荷载和承载能力极限状态荷载较未加固开洞梁明显提高,平均提高52.9%、12.1%和28.2%。但OSB补强板对开洞梁抗弯刚度的改善作用不明显,平均提高仅为11.5%。承载力和刚度的提高幅度与补强板类型密切相关,其中,套环定向刨花板(collar oriented strand board,C-OSB)增强效果最好、双U型定向刨花板(two U shaped oriented strand board,TU-OSB)次之,U型定向刨花板(U shaped oriented strand board,U-OSB)最差。C-OSB适合于管道施工前对开洞梁进行加固,而U-OSB和TU-OSB适合加固d/hw不大于75%的开洞梁。粘贴OSB加固开洞竹木工字梁是一种有效的加固方法。     

基于隐马尔科夫模型的深度视频哺乳母猪高危动作识别

哺乳母猪的高危动作和仔猪存活率有密切关系,能直接体现其母性行为能力,而这些高危动作又与其姿态转换的频率、持续时间等密切相关。针对猪舍环境下,环境光线变化、母猪与仔猪黏连、猪体形变等给哺乳母猪姿态转换识别带来的困难。该文以梅花母猪为研究对象,以Kinect2.0采集的深度视频图像为数据源,提出基于Faster R-CNN和隐马尔科夫模型的哺乳母猪姿态转换识别算法,通过FasterR-CNN产生候选区域,并采用维特比算法构建定位管道;利用Otsu分割和形态学处理提取疑似转换片段中母猪躯干部、尾部和身体上下两侧的高度序列,由隐马尔科夫模型识别姿态转换。结果表明,对姿态转换片段识别的精度为93.67%、召回率为87.84%。研究结果可为全天候母猪行为自动识别提供技术参考。     

鸡舍换气余热干燥鸡粪设备夏季干燥性能研究

鸡舍换气余热干燥鸡粪是指利用鸡舍换气时排出废气的余热来除去鸡粪中水分的热力干燥方法,该方法的主要特点为工艺简单、能耗低。该文主要对鸡舍换气余热干燥鸡粪的原理进行了阐述,探讨了鸡粪干燥过程中各种热量的计算方法,并针对中国的气候特点,结合鸡舍换气余热干燥鸡粪设备设计改造了一种可在夏季利用环境空气对鸡粪进行干燥的通风方式,最后对湖北应城的一套鸡粪干燥设备(manure drying system,MDS)进行了夏季应用效果的测试。结果表明:夏季不同天气条件下干燥设备的干燥速率差异较大;晴天天气下由于外界环境空气的混入,鸡粪含水率从初始含水量降至28%(湿基)耗时只需28 h左右,比阴雨天气下缩短约20 h;夏季阴雨天气下鸡舍换气余热可满足48 h内把鸡粪含水率降至30%以下的热量需求,但阴雨天气会降低鸡粪的干燥速率。晴天天气下由于湿帘的影响,鸡舍所排废气湿度过大,此时可结合环境热空气对鸡粪进行干燥,提高鸡粪干燥速率。研究结果可为优化鸡粪干燥工艺,探索节能环保的干燥方法提供理论参考。     

棉田蜘蛛的分类及在棉田生态系统中的作用

1蜘蛛的分类根据棉田蜘蛛的生活环境和习性,可以将棉田蜘蛛群落分成5个亚群落:穴居型蜘蛛亚群落、结小型网蜘蛛亚群落、地面游猎型蜘蛛亚群落、结大型网蜘蛛亚群落和棉株上游猎型蜘蛛亚群落。1.1穴居型蜘蛛指穴居在地下,只在捕食或配偶时外出活动。主要包括:栉板蛛科、虫室螳科、地蛛科和隆头蛛科共5种占棉田蜘蛛总数的2.44%。这类蜘蛛主要捕食地下害虫。1.2地面活动型蜘蛛指游猎于地面的蜘蛛。这类蜘蛛一般不爬到棉株上。不结网。这类蜘蛛活动范围广,主要捕食地下害虫。主要包括狼蛛科和平腹蛛科,共39种。约占棉田蜘蛛种类总数的19.02%。有…     

花叶滇苦菜浸提液对3种花卉种子萌发和幼苗生长的化感作用

为探讨花叶滇苦菜与常见草本花卉协同生长过程中的化感作用机制,采用培养皿生物测定法,研究了花叶滇苦菜地上部(DS)和地下部(DX)不同浓度浸提液对二月兰、石竹、观赏油菜3种花卉种子萌发、幼苗生长的生理指标及相关酶活性、丙二醛(MDA)含量的影响,以期为花卉植物大规模应用及杂草生物防治提供理论依据。结果表明:花叶滇苦菜浸提液对3种花卉种子萌发、幼苗生长均呈低浓度促进、高浓度抑制的趋势,在5 g·L^-1时2种浸提液中促进效应最大的是二月兰,其次是石竹,均在100 g·L^-1浓度下抑制效应达最大。2种浸提液提高了3种花卉幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)活性,二月兰、观赏油菜在50 g·L^-1时达到峰值,石竹在25 g·L^-1时达到峰值,100 g·L^-1时均高于对照组,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先升高后降低的趋势,丙二醛含量随浸提液浓度的升高而增加。石竹种子POD活性与种子发芽率呈极显著正相关;观赏油菜POD活性与茎长和根长呈显著正相关;二月兰根长与POD、CAT...     

家蚕核型多角体病毒ORF 75基因的生物信息学分析

通过对家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori,nucleopolyhedrovirus:BmNPV)ORF 75基因核苷酸序列进行生物信息学分析,BmNPVORF 75基因位于病毒基因组70 485 bp和71 264 bp之间,编码259个氨基酸残基的多肽,预测分子相对质量为30.8 kDa,等电点为7.67,分子式为C1409H2157N351O390S19;蛋白在大肠杆菌内的半衰期大于10 h;酸性氨基酸(Asp Glu)占10.5%,碱性氨基酸(Arg Lys)占10.8%;蛋白的不稳定指数为42.67,是不稳定蛋白.利用Prosite数据库扫描,查到4类9个蛋白修饰位点.通过Blast搜索氨基酸同源序列发现,BmNPVORF 75同源蛋白存在于所有测序的鳞翅目昆虫杆状病毒中,不存在于其他非鳞翅目昆虫杆状病毒中.同源序列比对结果,BmNPVORF75蛋白的氨基酸序列与苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica MNPV)ORF92之间的同源性达到100%,应为相同基因.依照BmNPVORF75同源基因序列相似性,对13种昆虫杆状病毒进行进化树构建分析,其中,BmNPVORF75与薄荷灰夜蛾多粒包埋型核型多角体病毒(Rachiplusia ouMN-PV)ORF89基因进化距离很近,同源性较高.