体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重

土壤含水率直接测量是相关研究和应用的基础,在土壤力学、作物栽培、农田灌溉、生态环境等研究和实践中十分重要。该文提出了一种与传统烘干称质量法相当的体积置换法直接测量土壤质量含水率及土壤容重。该方法在假设一定土壤颗粒密度的前提下,用一定体积的标准取样环刀取得土样后,通过向待测量土体补充水分使土壤达到饱和,用一定体积的水置换土壤中的充气空隙,直到土样达到饱和状态;再通过测量得到的初始/原始土样质量、饱和后土壤的质量以及已知土壤颗粒密度和水密度,计算得到被置换的充气空隙的体积,进而由此计算得到土壤质量含水率和土壤容重。采用3种不同土壤,即陕西杨凌黏黄土、北京粉壤土和江西黏红土,分别预配制成7种不同初始土壤体积含水率,含水率约为:风干土(含水率2%～3%)、5%、10%、15%、25%、30%和饱和含水率,以及3种不同土壤容重:1.25、1.35和1.45g/cm3进行室内试验。用类似的土样,采用传统方法烘干土样8、12、24、48h后,测量确定土壤的质量含水率,通过延长烘干时间测得数据表明,传统方法烘干8h所测得的质量含水率仍有1%～3.2%的含水率误差。最终试验结果表明体积置换方法测得的土壤含水率比传统烘干土样8h所测得的结果大2%～3%,比烘干土样48h所测得的结果大1%左右。体积置换方法测量操作过程简单,耗时较少,节约能源,测量结果具有较高精度。     

大庆龙凤湿地土壤重金属空间分布特征

对大庆龙凤湿地土壤Cu,Cr,Cd,Zn,Pb和As六种重金属元素的空间分布特征进行了研究.结果表明:湿地土壤表土层(0-10 cm)Cu,Cr,Cd,Zn,Pb和As在水平分布上的变化较大,除Cr和Zn外,Cu,Cd,Pb和As含量均低于松嫩平原土壤重金属含量平均值;在土壤剖面中,Cu,Cr,Cd和As都随着土层深度的增加逐渐减少,而Pb和Zn则是先增加后减少,这与区域内土壤的理化性质、成母土质、岩石风化及淋溶作用有极大的关系.Cu,Cd,Zn,Pb,As五种重金属元素之间,除Cu和As间相关关系不显著外,其余各重金属元素之间均呈极显著的正相关关系,而Cr只与Cu呈显著正相关,与其他各重金属元素之间均未表现出显著的相关性,由此推测Cu,Cd,Zn,Pb,As元素的来源可能相同,且具有一定的共生组合性,而Cr则受湿地周边复杂环境及人为随机因素的影响较大.     

三唑磷对斑节对虾肝胰腺和鳃的氧化胁迫效应

采用半静态毒性实验方法测定了三唑磷（Triazophos,OP）对斑节对虾（Penaeusmonodon）的96hLC卯值,同时研究了低（0．3μg·L^-1）、中（0．5μg·L^-1）、高（1μg·L^-1）浓度OP胁迫1、3、7、14d和清水恢复7d后斑节对虾肝胰腺和鳃中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、丙二醛（MDA）含量和总抗氧化能力（T—AOC）的变化趋势。结果表明：在胁迫期间SOD、GPx活性都受到了显著的诱导和抑制,呈一定的变化规律;MDA含量随胁迫时间延长显著升高。肝胰腺T—AOC在低浓度OP胁迫下呈升高-下降-升高的变化趋势,高浓度则显著下降;鳃T—AOC显著升高,而随胁迫时间延长,T—AOC显著降低。经清水恢复7d后,各浓度组肝胰腺SOD活性仍然显著低于空白组,MDA含量和T-AOC显著高于空白组。低浓度组鳃SOD、T—AOC显著高于空白组,MDA含量和中、高浓度SOD能恢复到正常水平,T—AOC则显著低于空白组。肝胰腺和鳃GPx活性变化情况相同,均为低、中浓度显著升高,高浓度显著下降。上述结果显示,0P对斑节对虾的抗氧化系统有显著的影响,且具有组织特异性,肝胰腺对OP较为敏感。斑节对虾对一定浓度OP所带来的氧化损伤具有一定的自我修复能力,但在短期内无法完全修复。     

黄土高原不同纬度下刺槐林土壤生态化学计量学特征研究

为了阐明黄土高原不同纬度地区刺槐林土壤的生态化学计量学特征,对黄土高原由南向北13个县区刺槐林下的土壤碳、氮、磷化学计量学特征进行了测定与分析.结果表明:(1)阳坡0 ～ 10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比的变化范围分别为9.48～15.33、8.93～ 59.79、0.77～5.11,10 ～ 20 cm土壤分别为9.13 ～13.57、7.85～ 37.69、0.44 ～ 3.19;阴坡0～ 10 cm土壤C∶N比、C∶P比、N∶P比分别为8.58 ～13.75、9.46 ～ 47.71、0.76～ 3.63,10～20 cm土壤分别为7.60～13.41、5.99 ～31.28、0.54～2.65.(2)土壤全氮的空间分布与有机碳具有一致性,均随纬度的升高呈指数减小的趋势,表层大于表下层,且随着纬度的升高该差异逐渐减小;全磷的空间变异性低于有机碳和全氮,研究区内土壤全磷含量随纬度的升高呈先增加后减小的趋势.(3)土壤C∶N比随纬度的升高无明显的变化趋势,而C∶P比和N∶P比随纬度的升高显著减小;土壤C∶N∶P比均随着土层增加而减小,但差异不显著.     

陕北黄土区植被特征对坡面微地形的响应

为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征.结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与Shannon-Wiener指数变化趋势一致,均为切沟＞塌陷＞缓台＞浅沟＞陡坎＞原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡.掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性.     

长期施肥对栗褐土有机碳矿化的影响

【目的】 土壤有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程,与土壤养分的释放、土壤质量的保持以及温室气体的形成密切相关。本文以 25 年长期定位施肥试验为依托,对栗褐土土壤有机碳矿化速率、有机碳累积矿化量的动态变化进行研究,为科学管理土壤肥力、增加栗褐土碳汇、减少温室气体排放提供依据。 【方法】 田间试验开始于 1988,共设置 8 个施肥处理:不施肥 (CK);单施氮肥 (N);氮磷肥合施 (NP);单施低量有机肥(M₁);低量有机肥与氮肥合施 (M₁N);低量有机肥与氮磷肥合施(M₁NP);高量有机肥与氮肥合施 (M₂N);高量有机肥与氮磷肥合施 (M₂NP)。于 2013 年玉米播种前,采集耕层 (0—20 cm) 土壤样品,采用室内培养方法,对土壤碳矿化释放 CO₂ 的数量和速率进行测定,并利用一级动力学方程计算出土壤有机碳库潜在矿化势和周转速率。 【结果】 各肥料处理不同程度地提高了栗褐土总有机碳含量,以高量有机肥与化肥配施作用最为显著。与 CK 相比,M₂N、M₂NP 处理土壤总有机碳含量增加了 121.1%、166.8%。不同处理土壤样品培养有机碳矿化速率均在第一天达到峰值,随后急剧下降。5 d 后,下降趋缓,不同处理 CO₂ 产生速率趋于一致。培养期间,各处理矿化速率变化符合对数函数关系。长期施用不同肥料均可以提高栗褐土有机碳的矿化速率,其大小顺序为:有机肥与化肥配施 > 单施有机肥 > 单施化肥 > 对照。培养 57 d 后,各处理土壤有机碳累积矿化量为 555.0～980.3 mg/kg,以 M₂NP、M₁N 的累积量较高,为对照的 1.77 倍、1.73 倍。长期施肥栗褐土有机碳矿化率呈下降趋势,以处理 M₂NP 下降最明显,与对照相比,降低了 6.3 个百分点。施肥处理土壤的潜在矿化势均高于对照,M₁N、M₂NP 最高,为 923.7 mg/kg 和 926.4 mg/kg,较对照增加了 74.0% 和 74.5%。不同施肥处理均可明显提升土壤有机碳的周转速率,减少周转时间,其中处理 M₁NP、M₂NP 效果最为明显。 【结论】 长期施用化肥、有机肥及有机无机肥配施可有效促进栗褐土有机碳的积累,提高有机碳的矿化速率和周转速率,降低有机碳的矿化率 (累积矿化量占有机碳总量的比率),加强了土壤的固碳能力,以 M₂NP 处理的效果更佳。      

基于Landsat TM影像的半干旱牧区天然打草场面积的遥感监测

天然打草场是中国草地畜牧业的物质基础,也是中国内陆的生态屏障。目前中国打草场分布状况、分布面积、产量高低等信息十分缺乏,严重制约饲草储备和救灾应急功能发挥。为解决这些问题,该文基于2009－2011年的Landsat TM5影像数据,并借助野外调查点和目视解译方法对中国半干旱牧区天然打草场状况进行监测分析。结果表明,中国半干旱牧区天然打草场面积达800.35万hm2,目视解译结果的平均解译精度达到76.78%。其中,内蒙古天然打草场面积居首位,面积为688.04万hm2,其次是松嫩平原草原区,打草场面积为91.80万hm2,河北半干旱农牧交错区的打草场面积最小,为20.51万hm2。在内蒙古,呼伦贝尔草甸草原天然打草场约为180.89万hm2,科尔沁沙化草原天然打草场约为96.44万hm2,锡林郭勒典型草原天然打草场面积约为395.40万hm2。研究区天然打草场的植被类型以温性草原类、温性草甸类、低地草甸类为主,少量分布在山地草甸类和温性荒漠草原类。该研究结果可为进一步分析全国半干旱区域打草场变化提供数据支撑。     

水稻秧盘育秧播种机气动式自动供盘装置设计与试验

为减轻工人劳动强度,提高水稻秧盘育秧播种机的生产效率,研制了一种气动式自动供盘装置。通过建立秧盘输送模型确定了输送机构的输送过程和速度关系,根据秧盘外形特征和自动供盘装置工作原理,研制了气动式落盘机构及控制系统,由接近开关对秧盘进行检测,利用落盘机构快速升、放秧盘,实现秧盘的自动供送。为研究生产率、放盘时间和叠盘偏差对自动供盘装置性能的影响,以供盘合格率为指标进行了自动供盘正交试验。试验结果表明,叠盘偏差对供盘合格率的影响最显著,放盘时间对供盘合格率有一定影响,生产率对供盘合格率的影响不明显;当生产率为600~1 000盘/h、叠盘偏差为0~6 mm、放盘时间为0.8 s时,供盘合格率为98.67%~100%,试验结果满足水稻秧盘育秧播种机育秧技术使用要求。该研究对提高水稻秧盘育秧播种机的自动化程度具有重要意义。     

不同植被恢复模式下三峡库区万州段消落带土壤养分及其空间分布特征

消落带植被状况与水位消涨是影响土壤养分及其分布的重要因子。本文以三峡库区万州段消落带为研究地点,通过对人工和自然恢复样地沿海拔梯度对土壤进行取样和分析,揭示了不同恢复模式下消落带土壤养分及其空间分布特征。研究结果表明,植被恢复模式对土壤养分有显著影响,人工恢复样地消落带主要土壤养分含量总体高于自然恢复样地,显示人工恢复能有效促进土壤养分在植物群落中的积累;在库区反季节水位消涨的作用下,人工恢复地消落带土壤养分沿海拔梯度呈先增加后减少的空间分布格局,土壤养分含量在消落带中部(海拔165 m)达到最高值,而自然恢复地土壤有机质和全氮的空间分布则随海拔梯度增加而增加,以消落带上部(海拔175 m)的值最高。土壤养分的空间分布格局源自于不同海拔梯度的消落带受水位消涨扰动程度以及植被恢复状况的差异,植被恢复模式对土壤养分的空间分布仍有一定影响。今后应在消落带上部进一步引种适宜的乔灌木物种,不断提高消落带植被对土壤养分的固持能力。     

适于猪场污水中快速生长富油微藻的筛选

微藻的大规模培养以及生产生物燃料在很大程度上依赖于所使用的微藻藻株性能.为了从自然水域中筛选、分离能够异养生长并同步处理养猪废水和实现油脂积累的高油脂产率微藻,本研究采用平板划线、单胞分离和毛细管分离3种方法,对51个采样点的样品进行分离、纯化,获得了118株藻,71株能够进行异养生长,其中33株能够在猪场污水中生长,且17株藻生长良好.根据形态特征对分离得到的部分藻株初步鉴定为小球藻(Chlorella sp.)和栅藻(Scenedesmus sp.).比较这17株藻在猪场污水中的生长速率和油脂含量,藻株13-6、19-4、20-6和34-2的比生长速率分别为0.147、0.162、0.177和0.154 d-1,较其他藻株生长更快;19-4、24-1和34-2的油脂含量分别为19.7％、22.9％和28.8％,高于其他藻株.从中选取生长快且油脂含量高的藻株19-4和34-2经18S rDNA鉴定为Chlorella sorokinlana和Chlorella sp.,分别命名为C.sorokinlana 19-4 (GenBank登录号:KU948990)和Chlorella sp.34-2 (GenBank登录号:KU948991).将微藻培养体系扩大至30 L反应器,利用稀释猪场污水培养C.sorokinlana 19-4和Chlorella sp.34-2,最大比生长速率分别达到0.153和0.149 d-1;油脂含量分别达到18.73％和29.27％;最大生物量浓度分别达到0.78和1.12 g/L.C.sorokinlana 19-4对废水培养基中总氮、总磷的最高去除率分别高达70.56％和90.98％,34-2则分别为60.24％和85.07％.脂肪酸组分分析表明,Chlorella sp.34-2主要含有Cl6∶0、C18∶2n6c及C18∶3n3,其脂肪酸组分含量符合生物柴油生产的原料要求标准.结果说明这两株微藻在净化废水和生产生物柴油中具有潜在的应用前景.利用猪场污水养殖微藻,既可以节约大量营养盐成本,促进微藻生物柴油产业的推进,又可以净化污水,促进水资源再利用,实现能源与环境的双赢.