Impact of land-use types on soil nitrogen net mineralization in the sandstorm and water source area of Beijing,China

Changes of land-use type (LUT) can affect soil nutrient pools and cycling processes that relate long-term sustainability of ecosystem, and can also affect atmospheric CO₂ concentrations and global warming through soil respiration. We conducted a comparative study to determine NH₄⁺ and NO₃⁻ concentrations in soil profiles (0–200 cm) and examined the net nitrogen (N) mineralization and net nitrification in soil surface (0–20 cm) of adjacent naturally regenerated secondary forests (NSF), man-made forests (MMF), grasslands and cropland soils from the windy arid and semi-arid Hebei plateau, the sandstorm and water source area of Beijing, China. Cropland and grassland soils showed significantly higher inorganic N concentrations than forest soils. NO₃⁻-N accounted for 50–90% of inorganic N in cropland and grassland soils, while NH₄⁺-N was the main form of inorganic N in NSF and MMF soils. Average net N-mineralization rates (mg kg⁻¹ d⁻¹) were much higher in native ecosystems (1.51 for NSF soils and 1.24 for grassland soils) than in human disturbed LUT (0.15 for cropland soils and 0.85 for MMF soils). Net ammonification was low in all the LUT while net nitrification was the major process of net N mineralization. For more insight in urea transformation, the increase in NH₄⁺ and, NO₃⁻ concentrations as well as C mineralization after urea addition was analyzed on whole soils. Urea application stimulated the net soil C mineralization and urea transformation pattern was consistent with net soil N mineralization, except that the rate was slightly slower. Land-use conversion from NSF to MMF, or from grassland to cropland decreased soil net N mineralization, but increased net nitrification after 40 years or 70 years, respectively. The observed higher rates of net nitrification suggested that land-use conversions in the Hebei plateau might lead to N losses in the form of nitrate.     

不同干扰措施下黄土丘陵区人工刺槐林生长结构及土壤理化性质分析

为合理经营管理人工刺槐林,提高其稳定性,通过野外调查与室内分析相结合的方法,对不同干扰措施下林龄为30a左右的刺槐×柠条,刺槐×油松,刺槐×连翘等3种混交林中刺槐与33龄刺槐纯林的生长指标、土壤理化性质及林下植物多样性进行了分析。结果表明,不同的抚育管理方式对混交林和纯林中刺槐乔木的密度影响较小,刺槐通过无性繁殖自我修复,密度均维持在1 000～1 500株/hm2;纯林中乔木蓄积量显著高于3种混交林;纯林径阶主要分布在8～16cm,占样地内刺槐的79.31%,混交林主要分布在2～12cm,占样地内刺槐的82.58%左右;纯林内刺槐胸径与其树冠的投影面积相关系数r=0.385,混交林内的刺槐为r=0.735,混交林内刺槐树形结构好于纯林;纯林对土壤容重、有机质的改善作用差于混交林,混交林中以刺槐×柠条林改善土壤容重作用最显著,纯林和混交林在0—5cm土层的有机质含量平均值分别为15.50,15.19g/kg,5—60cm土层有机质含量平均值混交林较纯林高70.6%;纯林林下草本层多样性指数高于混交林,但丰富度指数、均匀度指数均低于混交林。     

陕西省丹汉江流域土地利用时空变化动态分析

基于中国西部环境与生态科学数据中心1985,1995和2000年3期土地利用图,利用地理信息系统空间分析和数据统计的方法,分析了丹汉江流域1985—2000年土地利用的数量变化、转移情况和变化速率。研究了该地区主要土地利用类型在不同坡度的分布面积和变化特征。结果表明,耕地、林地和草地3种主要土地利用类型占该研究区土地利用面积的99%以上,是该研究区主要的土地利用类型。1985—2000年,耕地、林地、建筑用地和水体均呈先减少后增加的趋势,但草地相反。15a间,耕地和建筑用地分别增加了105.08和14.85km2,林地和草地分别减少了41.02和77.63km2;在不同坡度上,土地利用变化主要发生在5°～35°,而且在15°～25°之间变化最大。     

“水土保持规划与设计”课程实践环节设计

针对原"水土保持规划"课程教学中存在的问题,提出的新"水土保持规划与设计"课程是根据我国目前生产实际的需求,在原"水土保持规划"课程基础上整合形成的一门实践性很强的水土保持与荒漠化防治专业骨干课程。新"水土保持规划与设计"教学实践环节体系设计了"规划整体"和"典型流域治理措施设计"2个方向共8个方面的具体内容,既可反映整体水土保持规划的要求,更好地完成教学大纲中规定的要求,又可使学生牢固地掌握规划编制的内容和深度,同时有助于提高课程教学质量和学生的实践能力。     

天然橡胶机械化采收锯切功耗影响因素试验

锯切式割胶是天然橡胶机械化采收的重点研究方向之一,该文以锯切式割胶装置为研究对象,开展锯切功耗影响因素研究。该文设计了天然橡胶锯切功耗测量试验台,研究了锯片直径、锯片齿数、切割电机转速、进给速度对锯切式割胶装置切割功耗的影响。构建了以切割电机转速、进给速度及锯片齿数为因素,以切割功耗为指标的割胶刀具切割功耗影响因素模型,并进行了三因素三水平的正交试验。试验结果表明,各因素对切割功耗影响的主次顺序为锯片齿数、进给速度、电机转速、锯片直径;同时得到在给定因素水平下,切割参数最佳组合为进给速度为30 mm/s、电机转速为500 r/min、锯片齿数为10齿,此时电机切割功耗最小,功耗值为2.597 J。该研究可为天然橡胶机械化采收装置的设计提供参考。     

基于模态置信度准则的插秧机支撑臂模态分析与结构优化

针对高速插秧机栽插机构动力传输过程中的振动问题,该文以2ZG-6DK插秧机为研究对象,分析了栽插系统动力传输方式及工作原理;利用Solid Works软件对插秧机动力传输系统中关键部件支撑臂进行建模,将模型导入ANSYS Workbench并结合Lanczos Method解算方法求解模态固有频率和振型,在此基础上开展基于MAC(modal assurance criterion)准则优化的模态试验,验证了有限元理论分析的准确性。为使支撑臂固有频率避开外部激振频率,在分析外部频率激振特点的基础上,基于ISIGHT多学科软件平台,采用序列二次规划法对支撑臂结构参数进行优化。研究结果表明:优化后支撑臂侧壁腔体厚度5.7 mm、横梁宽度42.0 mm、臂长497.0 mm,前4阶模态频率分别调整至135.17、204.23、483.14和702.32 Hz,均可避开插秧机汽油发动机激振频率范围86.67~120 Hz。优化后1阶频率下振动幅度衰减最为明显,振动幅值最高下降9.4%,支撑臂低频振动特性得到明显改善。研究结果可为插秧机的振动特性分析与减振设计提供参考。     

集约化奶牛养殖场不同粪尿处理阶段氮素分布及氨排放特征

为促进奶牛养殖场的大气氨排放控制,形成奶牛养殖场粪便中氨排放的阻控体系,该文在冬季和夏季对内蒙古呼和浩特地区奶牛养殖场A和奶牛养殖场B的大气、牛粪和牛尿进行了采样试验分析,研究了2种奶牛养殖场不同处理工艺的氨排放特征。静态试验结果表明,奶牛养殖场A和奶牛养殖场B氨气排放浓度最高的是氧化塘处理工艺、预处理工艺,分别为冬季0.862,3.169 mg/m3,夏季2.785,2.130 mg/m3。动态试验结果表明,牛粪的氨排放系数要高于牛尿1.85倍,奶牛养殖场A和奶牛养殖场B平均排放系数分别为29.23%、49.36%。奶牛养殖场A和奶牛养殖场B总大气氨排放量分别为冬季172.69,1 101.00 kg/d,夏季284.70、1 395.32 kg/d。2种处理工艺冬季和夏季大气氨含量均满足畜禽场环境质量标准,但超过人居空气质量标准。     

不同地下水位下渠基冻胀规律与保温板适宜厚度确定

为探明河套灌区不同地下水位条件下渠基冻胀的差异,了解地下水位变化对渠基土壤水分迁移和力学性能的影响,该文通过建立不同地下水位冻胀试验平台并结合原型渠道,分析了不同地下水位对铺设不同厚度聚苯板的基土冻胀的影响,阐述了冻胀率和截面弯矩沿渠坡的分布规律,提出了不同地下水位下聚苯板适宜铺设厚度的理论计算公式。试验得出,每降低1 cm地下水位,基土冻胀量减小0.15 cm。当地下水位降低0.5~1.0 m后,削减冻胀率为71%~83.8%。地下水位下降有效阻止或延缓了土壤毛细水的上升,降低了0~30 cm土层的土壤水分,有效阻止了冻结锋面水分的迁移,减小了土体中冰夹层的形成,从而降低了土体的冻胀变形。并且,渠道的冻胀破坏部位随着地下水位的不同而发生变化。该研究可为北方季节性冻土区骨干渠道保温防冻胀技术研究提供科学依据和技术支撑。     

大孔隙对土壤水分入渗特性影响的物理模拟试验

利用不同粒径砂石和大孔隙域模具模拟同一深度、不同有效面孔隙度,在特制试验装置中研究积水条件下大孔隙流的三维运移行为。结果表明：湿润峰平齐且稳定的转折时间和有效面孔隙度相关性较高;不同有效面孔隙度条件下累积入渗量符合Kostiakov模型但其参数是有效面孔隙度的函数;大孔隙的连通性在一定条件下对土壤水分的优先入渗起主导作用;大孔隙的存在导致大孔隙中心特征剖面湿润面积发生典型变化,给出了大孔隙中心特征剖面湿润面积增量的定量概念及其与有效面孔隙度之间的数学模型,并进行了验证,精度满足要求。     

氧化还原条件对土壤磷素固定与释放的影响

为探讨水稻土由氧化环境转为还原条件时对土壤磷素固定与释放的影响,选择18种水稻土样品进行室内模拟实验,通过测定不同条件下磷的等温吸附曲线和采用氧化铁试纸测定法进行多次提取以对比淹水前后土壤磷的累计解吸量,发现大部分供试样品的固磷能力在淹水条件下有了显著的提高,全部样品在淹水后磷的释放量都有不同程度的减少。进一步的研究表明淹水条件下土壤对磷的固定与释放的变化主要与淹水后土壤Eh的降低和pH的升高而导致的大量无定形铁的形成有关。