孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响

土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放.为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验.设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理.应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程...     

Roughness of biopores and cracks in Bt‐horizons assessed by confocal laser scanning microscopy

In structured soils, water and reactive solutes can preferentially move through larger inter‐aggregate pores, cracks, and biopores. The surface roughness of such macropores is crucial for describing microbial habitats and the exchange of water and solutes between macropores and the soil matrix together with other properties. The objective of this study was to compare the roughness of intact structural surfaces from the Bt‐horizons of five Luvisols developed on loess and glacial till and to test the applicability of confocal laser scanning microscopy. Samples of 5 to 10 cm edge length with intact structural surfaces including cracks with and without clay‐organic coatings, earthworm burrow walls, and root channels were prepared manually. The surface roughness of these structures was determined with a confocal laser scanning microscope of the type Keyence VK‐X100K. The root‐mean‐squared roughness (R_q) the curvature (R_cu) and the ratio between surface area and base area (R_A) were calculated from selected surface regions of interest of 0.342 mm² with an elevation resolution of 0.02 µm. The roughness was smaller for coated as compared to uncoated cracks and earthworm burrows of the Bt‐horizons. This reduction of roughness by the illuviation of clayey material was similar for the structural surfaces of the coarser textured till‐Bt and the finer‐textured loess‐Bt. This similarity suggested a dominant effect of pedogenesis and a minor effect of the parent material on the roughness levels of structural surfaces in the Bt‐horizons. An expected “smoothing” effect of burrow wall surfaces by earthworm activity was not reflected in the roughness values compared to those of uncoated cracks at the chosen spatial scale. However, for root channel walls from one loess‐Bt, the roughness was reduced as compared to that of other structures. These results suggest that the surface roughness of the structural surface types should separately be considered when describing preferential flow and macropore‐matrix exchange or analysing root growth, microbial habitats, and colloidal transport in structured soils. The confocal laser scanning microscopy technique was found useful for characterizing the roughness of intact structural surfaces.     

点云数据抽稀与加密对微地形数据分析的影响

针对不同观测尺度下,大起伏(20cm耕作处理)、微起伏(耙平裸坡处理)两种地形的点云数据进行抽稀、加密处理,选取地表曲率、坡向、地表糙度3种直观的指标对抽稀、加密处理对微地形数据分析的影响进行了评价。结果显示:抽稀与加密处理对于起伏较大的地形曲率影响更为明显,对于起伏较小的地形则影响不显著。5,10mm数据抽稀与加密处理后坡向变化不显著。1mm尺度抽稀地表糙度的影响十分规律,5mm加密与抽稀对于大起伏地形的影响十分复杂,10mm加密对于大起伏地形糙度变化较为复杂,裸坡变化则相对规律。     

基于CT数字图像的土壤孔隙分形特征研究

通过CT扫描获得了河南封丘地区3种不同质地潮土样本的高精度图像,利用数字图像分析方法识别出土壤孔隙及其轮廓线,然后用计盒法确定了表征土壤孔隙形态不规则性的分形维数.在此基础上,通过不同形式的分形模型预测了土壤水分特征曲线.结果表明,河南封丘地区不同质地潮土的孔隙分形维数(包括面积和轮廓线分维)差异不明显;预测水分特征曲线时,针对不同质地的土壤选择适宜的分形模型才能得到较好的模拟结果.     

CT扫描分析秸秆隔层孔隙特征及其对土壤水入渗的影响

为阐明不同物理形态玉米秸秆建立的隔层对盐碱土壤灌溉水入渗特征的影响机制,该文采用室内模拟试验方法,在距地表40～45 cm处均匀铺设同一隔层厚度(5 cm)段状秸秆(SL)、颗粒状秸秆(SK)与粉末状秸秆(SF),以不埋设秸秆隔层为对照(CK),并利用CT扫描和图像处理技术,定量分析不同形态秸秆隔层内部孔隙度、孔隙大小分布、连通度等孔隙参数及其与灌溉水入渗特征之间的关系。结果表明:与CK处理相比,不同物理形态的玉米秸秆隔层均显著提高了40～45 cm隔层处总孔隙度,其中以SF处理最高,分别较CK、SL与SK处理显著提高了29.25、12.09与12.61个百分点(P 0.05),但SL与SK处理间差异不显著。SF处理在灌溉水入渗各阶段均显著增加了孔隙直径≤1 mm的孔隙度(P 0.05),入渗开始前、结束后分别较SL与SK处理提高了19.18、17.25和9.45、9.41个百分点,从而增大了封闭气体体积,导致灌溉水入渗速率较慢,而SL处理在灌溉水入渗开始前孔隙直径1 mm孔隙度较SK处理提高了1.04个百分点,但在入渗结束后SK处理孔隙直径1 mm孔隙度较SL处理显著提高,这种 1 mm大孔隙的变化导致SK处理出现湿润锋通过秸秆隔层耗时长于SL处理,而湿润锋通过隔层后至土柱底部耗时短于SL处理的现象。相关性分析结果表明:湿润锋通过秸秆隔层用时与入渗开始前、结束后隔层处总孔隙度、≤1 mm直径孔隙度均呈极显著正相关,与入渗前 1 mm直径孔隙度呈极显著负相关(P 0.01),而在入渗结束后这种大孔隙的作用减弱,但≤1 mm孔隙度的阻渗作用依旧显著,孔隙连通度对灌溉水入渗速率的影响较总孔隙度小。可见,不同形态玉米秸秆隔层均影响灌溉水入渗过程,CT扫描技术可作为定量研究秸秆隔层内部孔隙结构及其对灌溉水入渗影响机制的手段,该结果可为筛选和建立盐碱土壤最佳灌溉淋盐效果的物理形态秸秆隔层提供参考。     

微灌用网式过滤器局部水头损失的

在对网式过滤器进行了系统的水力性能试验基础上，分析了堵塞对过滤器局部水头损失的影响，指出过滤器的局部水头损失变化与过滤流量、过滤时间、水源含沙量有关，这些因素主要决定了过滤元件堵塞程度和变化快慢，即有效过水面积减小的频率，从而决定了额外局部水头损失增加的快慢程度。并提出了在含沙水条件下计算局部水头损失的经验关系式，指出过滤器在实际运用中，应保证压降曲线不发生急剧上升，并可以根据不同水质条件，确定其冲洗时的压差允许值和冲洗间隔时间。     

微喷周期对葡萄叶片SPAD值和叶绿素含量与产量的影响分析

为研究极端干旱区微喷灌水技术对葡萄生理和产量的影响,通过对葡萄不同生育期叶片SPAD值、叶绿素含量和产量的测定,分析不同微喷周期条件下各处理的叶片SPAD值、叶绿素含量的变化特征和相互关系及对产量的影响。结果显示:在不同喷水周期条件下,各处理的SPAD值呈先减小后增大的变化趋势,日变化值为38.31~43.8。其中,每天喷水1h处理的SPAD值日平均值最高,为42.0,之后是对照处理和每隔1d喷水2h处理,分别为41.2和40.3,每隔2d喷水3h处理的SPAD值最低,为39.3。葡萄SPAD值与叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量间相关关系显著,回归方程分别为Ca=0.1028VSPAD-2.2266、Cb=0.0796VSPAD-2.3749、Ct=0.1824VSPAD-4.4602。在葡萄品质指标和产量上,采用微喷可以提高VC含量、多酚含量和单宁含量等多项品质指标,并使葡萄平均增产5.4%,表明合理的微喷周期处理有利于提高葡萄叶片叶绿素含量,并使产量增加,而叶绿素仅是葡萄生理生长的指标之一,如光合、叶绿素荧光等指标对葡萄生理的影响仍需作更深入的研究,以期能更进一步揭示微喷条件下的葡萄增产作用机理。     

利用随机网络模型和CT数字图像预测近饱和土壤水分特征曲线

通过对连续土壤切片CT图像的分析,定量获取了土壤孔隙的大小分布情况。在此基础上建立了基于土壤孔隙形态学特征的随机网络模型,在孔隙尺度模拟了土壤中的水分运动过程,并预测了近饱和土壤水分特征曲线。结果表明,通过选取合适的模型参数,基于土壤孔隙形态学特征建立的随机网络模型可以模拟出与土壤样本实测值非常接近的水分特征曲线,可以作为一种快速测量的方法。     

欧盟27国小水电的发展对我国的战略思考

详细介绍和分析了欧盟27国发展小水电的现状和战略规划、欧盟可再生能源和分布式能源的结构比例,以及欧洲小水电协会系统推进小水电发展所起的作用.根据国家水利部颁发的《＂十二五＂全国水电新农村电气化规划》,介绍和分析了我国小水电的发展现状和战略规划;对我国发展小型和微型水电中存在的突出问题进行了详细的分析,例如：小水电的权责不清晰;小水电站数量多和管理难;小水电开发产业的延续性差和未来趋势不清晰;小水电设备的制造企业面临的问题,例如技术水平低、技术储备不足、科研投入少和科研能力差、管理程度浅等;小水电站年利用小时数偏低和径流式电站的问题.提出了5点建议：明晰小水电的权责关系,规范小水电的开发和经营;建立小流域发展综合管理委员会,采取＂电站群＂的管理方式;把握我国和国际市场的小水电发展趋势,把小水电产业做大做强并保持可持续发展;提出了从＂一个科研中心、两个方向＂出发,提升小水电设备制造企业技术水平低的思路;提高小水电站年满发小时数即设备的利用率,增加小水电的发电效益.