土壤的石灰反应强度估测CaCO_3含量和pH研究——以山西省黄土性母质土壤为例

pH和CaCO_3含量是土壤常规分析的两个测定指标,但其室内测定均需借助相应的仪器设备完成,耗时费力。以山西省土系调查采集的110个典型土壤剖面的426个发生层土样的野外测定的石灰反应强度和实验室测定的土壤pH、CaCO_3含量、交换性钠饱和度(Exchangeable Sodium Percentage,ESP)数据为基础,尝试建立石灰反应强度与pH、CaCO_3含量之间的定量关系模型。结果表明:北方黄土性母质土壤,当pH9.0时,CaCO_3含量是影响土壤pH的重要因素,二者的回归拟合最优关系符合幂函数曲线;当pH9.0时,CaCO_3与pH之间无明显关系。石灰反应强度在一定程度上可以半定量地反映pH或CaCO_3含量,但其确定的pH或CaCO_3含量尚是一个范围,并非精确值。同时,从发生学意义角度,土壤中CaCO_3含量高低对形态学研究具有重要意义,在这种情况下,如果需要用pH或CaCO_3含量来确定准确的土壤系统分类类型(如确定土体是否为酸性、具有钙积层/钙积现象等),为慎重起见建议还是以实验室的准确测定数据为准;对于非碱化(pH9.0)、野外有泡沫反应的北方黄土性母质土壤,无论泡沫反应强弱和CaCO_3含量高低,土壤pH基本稳定在8.51±0.49,这一pH范围对作物生长基本没有制约,如果仅从pH或CaCO_3含量是否影响作物生长角度考虑,无需实验室测定pH或CaCO_3含量。     

基于CA-Markov模型的土地利用景观格局预测研究

土地利用景观格局分析及预测,对平衡经济发展和生态保护、实现土地可持续生态利用和保护管理具有重要意义。本文以江西省抚州市东乡县为例,利用2005年和2015年两期遥感影像,获取东乡县土地利用类型转化数据,结合景观生态学研究了东乡县近10年的土地利用景观格局变化特征;运用CA-Markov模型对土地利用变化过程进行模拟,预测和分析了东乡县未来10年土地利用景观格局特征。结果表明:东乡县在过去10年建设用地、耕地分别增加了71.82、10.76 km~2,水域、林地和未利用地相应减少,减少幅度顺序为未利用地水域林地;各景观斑块分布均匀,景观多样性增加;景观形状趋于简单,相互之间连通性降低、关系变弱。人类经济活动及土地利用政策对东乡县景观格局有显著影响。到2025年东乡县建设用地将增加68.72 km~2,水域、林地和未利用地仍将不断减少,但耕地有所增加;景观斑块数增加,形状略趋复杂;景观异质程度提高,有向多样化、均匀化发展的变化趋势。总体来说,东乡县景观格局正逐步朝着稳定、均匀和多样的方向发展,但仍需加大力度保护和增加耕地资源,控制和合理规划建设用地,维持生态环境平衡。     

熏蒸条件下有机肥部分替代化肥对西瓜生长及养分利用的影响

基于田间大棚试验,采用等量养分原则,分析生物有机肥、蚯蚓粪、鸡粪等不同有机肥部分替代化肥对西瓜生长、产量、品质以及养分利用的影响。结果表明,与单施化肥相比,有机肥部分替代化肥均不同程度提高了西瓜叶绿素含量、光合性能、产量及品质,其中以蚯蚓粪与化肥配施效果最佳,其光合性能显著高于单施化肥,产量提高了33.63%,可溶性糖、可溶性蛋白及维生素C含量分别增加了14.07%,14.47%和17.52%。有机肥部分替代化肥施肥处理的肥料利用率高于单施化肥,土壤养分元素依存率低于单施化肥,以蚯蚓粪配施化肥作用效果最为显著,氮、磷、钾肥利用率分别为26.02%,5.67%和29.89%,土壤氮、磷、钾素依存率分别为20.96%,20.32%和31.55%。熏蒸处理的西瓜枯萎病发病率整体低于未熏蒸处理,其中熏蒸条件下蚯蚓粪部分替代化肥施肥处理西瓜发病率最低,仅为4.76%。     

紫花苜蓿茎秆在常压热风干燥中的传质模拟研究

根据斐克定律和质量守恒原理,建立了可以预测干燥过程中苜蓿茎秆内部水分分布的常压热风干燥的传质数学模型。通过对扩散模型边界条件的处理,结合紫花苜蓿茎秆内部水分扩散的干燥试验结果,采用数值模拟方法确定了干燥苜蓿茎秆的传质系数。结果表明,干燥苜蓿样本的含水率与模拟分析含水率的决定系数为R²=0.927,模拟分析具有较高的准确度。在此基础上进行的苜蓿茎秆内部水分分布的模拟计算保证了与苜蓿非稳态干燥过程的一致性。     

阿维菌素对蔬菜地土壤微生物及土壤酶的生态毒理效应

研究了阿维菌素对蔬菜地土壤微生物和土壤酶的生态毒理效应.实验结果表明,阿维菌素在低浓度时（1～10 mg kg^-1）对土壤脲酶活性和脱氢酶活性有轻微的激活作用,而对土壤微生物呼吸强度没有明显的影响;在高浓度时（50～100 mg kg^-1）对土壤微生物呼吸强度、脲酶活性以及脱氢酶活性均有明显抑制作用;不同浓度阿维菌素在不同程度上均会造成土壤微生物生物量的减少和过氧化氢酶活性被强烈激活.     

高比转数双蜗壳混流泵设计及流动特性分析

针对目前比转数超过500的蜗壳混流泵研究较少,该文基于理论分析、CFD技术和模型试验的研究方法,以某高比转数混流泵的叶轮与蜗壳在设计工况下的良好匹配为目标,利用速度系数法对蜗壳结构进行优化设计,设计了一台比转数为585的高比转数双蜗壳混流泵,并对优化后的高比转数双蜗壳混流泵的内部流动特性进行了分析。将外特性试验数据与数值计算结果作对比,验证了该文数值计算模型与方法的准确性。研究结果表明,双蜗壳方案下水泵在偏离设计工况下的效率明显高于单蜗壳方案;双蜗壳结构混流泵的径向力在相同工况下比单蜗壳结构的径向力低,双蜗壳结构在保持原有水力性能的基础上还可以起到减小径向力的作用;不同工况下双蜗壳混流泵叶轮径向力矢量轨迹图分布呈类似正方形的封闭区间分布,径向力合力随时域呈现周期性变化,每个转动周期内有4个波峰和波谷;设计工况下的瞬态径向力合力最小,而小流量工况下的瞬态径向力合力最大且最不稳定,说明当双蜗壳混流泵长期运行在小流量工况下会增加安全事故隐患。研究成果为高比转数双蜗壳混流泵的设计以及内部流动特性研究提供了参考。     

基于高频探地雷达的土壤表层含水量测定

高精度快速探测土壤表层水分状况,对于精准农业生产、水资源精确管理及防治坡耕地水土流失具有重要意义。现有探地雷达(ground penetrating radar,GPR)低频探测技术不能满足表层土壤含水量高精度要求,需要发展和应用高精度探测技术。本研究采集江宁某蔬菜地水稻土表层(0~20cm)土壤(粉砂质黏壤土),通过室内模拟试验,利用高频(1 GHz和2 GHz)探地雷达在不同土壤含水量状况下进行探测,获取GPR数据图像信息,提取电磁波谱特征参数,分析其与土壤含水量之间的定量关系。结果表明:1 GHz和2 GHz频率GPR探测的土壤介电常数ε与实测土壤含水量θ拟合的ε~θ模型决定系数R2分别为0.94与0.97,高频探地雷达技术预测粉砂质黏壤土表层土壤含水量是可行的;与低频探地雷达技术相比,高频探地雷达技术能够高精度探测表层土壤含水量。     

水分状况对红壤水稻土中有机物料碳分解和分布的影响

以室内模拟的方法研究了好气、淹水和干湿交替3种水分条件下有机物料碳在红壤水稻土中分解和分布的差异。试验结果表明,干湿交替条件下有机物料的分解速率最高,好气条件下次之,淹水条件下较低。好气和淹水条件下添加物料促进土壤原有有机碳的矿化,产生正激发效应,而干湿交替条件显著抑制了土壤原有有机碳的矿化,呈负激发效应,随着培养时间的延长激发效应减弱。干湿交替条件下添加有机物料处理的土壤胡敏酸(Humic acid,HA)色调系数和E4/E6比值显著低于淹水和好气条件,淹水培养使土壤胡敏酸的结构简单化,干湿交替使胡敏酸芳构化和腐殖化程度增加,结构复杂化。有机物料碳在土壤腐殖质组分中的分配比例显示,干湿交替和好气条件促进了胡敏酸的形成,提高了土壤原有富里酸(Fulvic acid,FA)组分的转化和胡敏酸组分的分解;淹水条件下物料碳在富里酸组分中分布比例较高,且抑制了土壤原有胡敏酸组分的分解。有机物料碳在0.053 mm粒级团聚体中分布比例较大,干湿交替和淹水条件下更为明显。     

贡嘎山不同年龄结构峨眉冷杉林粗木质残体的贮存量及其特征

 粗木质残体（CWD）是森林生态系统中的重要组成部分,具有十分重要和独特的生态功能。通过对长江上游亚高山暗针叶林CWD贮存量与特征的调查,初步探讨了贡嘎山不同年龄结构峨眉冷杉林CWD的形成与来源,提出了按其组分和分解等级对CWD进行分类的方法。结果表明,贡嘎山峨眉冷杉过熟林、成熟林、中龄林,以及冬瓜杨与峨眉冷杉混交林内CWD贮存量分别为91.75、71.72、50.45和29.03t/hm2。     

水田泥浆对农用纸膜黏附性影响的试验研究

为探索提高农用纸膜与水田泥浆的贴合质量的方法,试验研究了水田泥浆含水率、纸膜承载正压力和加载速度等因素对泥浆纸膜间黏附力的影响规律,建立了相应的数学模型。试验结果表明,泥浆含水率为34.5%～35.5%时,随含水率增加,泥浆黏度、黏附力急剧下降;含水率超过35.5%时,含水率变化对黏度、黏附力影响不显著;黏附力随泥浆黏度的增加呈对数增长趋势。纸膜与泥浆间的黏附力随正压力的增加,呈线性增加趋势。加载速度在0.83×10-3～0.5×10-2 m/s区间,黏附力随加载速度增加而快速上升;加载速度超过0.5×10-2 m/s时,黏附力上升速度较慢;加载速度在0.67×10-2～0.83×10-2 m/s范围内时,黏附力趋于定值。因此,为了提高纸膜覆盖质量,整地、泡田过程中,应使土壤含水率最大不要超过饱和含水率的1.05倍;在满足泥浆的抗压强度的前提下应增加纸膜单位面积上的正压力;覆膜速度低于0.5×10-2 m/s时,通过加载速度的方法来提高覆膜质量。研究成果将为纸膜覆膜机构的设计提供参考。