基于熵权物元模型的耕地占补平衡生态安全评价

针对目前耕地占补平衡生态安全评价中信息屏蔽和主观性问题,该研究以重庆市永川区为例,在构建耕地占补平衡生态安全评价指标体系的基础上,结合物元分析法和熵权理论,对其耕地占补平衡生态安全进行定量评价。熵权物元分析法包括构建评价指标体系、评价指标经典域、节域,建立耕地占补平衡生态安全评价物元模型,计算评价指标关联度,确定相关指标权重等内容。研究结果表明:2005年、2009年永川区耕地占补平衡生态安全级别为"较安全",2015年和2020年永川区耕地占补平衡生态安全级别为"安全",2005年、2009年、2015年和2020年永川区耕地占补平衡生态安全级别整体上呈现出由"较安全"向"安全"的提升趋势;物元分析单指标评价结果表明,永川区耕地占补平衡生态安全主要制约因子是人口密度、森林覆盖率、单位面积耕地农药负荷以及单位面积耕地化肥负荷等,而耕地占补平衡生态安全主要促进因子则是人均耕地面积、耕地与其他土地比例、农民人均纯收入年增长率、GDP年增长率、第一产业产值年增长率、人口自然增长率等。此外,为了验证熵权物元模型评价的可行性与合理性,将其评价结果与模糊综合评价结果进行比较,结果表明熵权物元评价结果与模糊综合评价结果基本一致,虽个别年份有差异,但未出现越级现象。与模糊综合评价相比,熵权物元评价结果更为准确、合理直观,能更细致地描述对象的生态安全等级,为耕地占补平衡生态安全评价研究提供了一种简单实用且科学合理的评价方法。     

氮、磷、钾对库尔勒香梨果实中矿质元素含量的影响

在田间条件下,对20年树龄库尔勒香梨设置不同氮、磷、钾的施肥处理,用原子吸收光谱法测定香梨中7种矿质元素的含量。结果表明:库尔勒香梨果实中元素Ca、Mg、Fe、Na的含量相对较高,Zn、Cu、Mn的含量相对较低。与不施肥的处理相比,施肥能明显提高香梨Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Na的含量。香梨中Ca含量的施肥效应P>N>K,Mg、Fe、Zn、Cu含量的施肥效应N>K>P,Mn含量的施肥效应K>N>P,Na含量的施肥效应N>P>K。     

裂缝对渗流场影响的数值模拟方法研究

【目的】研究裂缝对渗流场影响的数值模拟方法,为岩石、混凝土等材料裂缝渗流场的变化研究提供支持。【方法】在等效连续介质模型框架下提出渗透系数张量修正法,并基于流量等效原理推导出修正单元的渗透系数张量矩阵。应用有限元分析软件,分别建立裂缝位于构件边界和构件内部时的分析模型,应用渗透系数张量修正法得到的渗透系数张量表达式定义裂缝单元的渗透特性,将模拟所得渗流场与裂缝真实存在的数值分析结果进行比较,并通过改变修正单元的尺寸分析渗透系数张量修正法对单元尺寸的依赖性。【结果】修正单元为10倍裂缝宽度时,与精确解相比,各分析模型所得渗流量及相应断面孔隙水压的误差均小于0.5%。就单元尺寸依赖性而言,为满足工程精度要求,从渗流量角度分析,修正单元的尺寸应不大于600倍裂缝宽度;从孔隙水压角度分析,修正单元的尺寸应不大于200倍裂缝宽度。【结论】所建立的等效处理方法合理可行,当修正单元的尺寸不大于200倍裂缝宽度时,无论是渗流量还是孔隙水压,该处理方法均能满足工程精度要求。     

尾叶香茶菜化学成分测定分析

采用分光光度法对尾叶香茶菜不同部位的黄酮和多糖进行测定分析,实验表明,尾叶香茶菜不同部位的总黄酮和多糖含量差异较大,该植物的黄酮类化台物主要存在于叶中,而多糖主要存在于根部;同时采用原子吸收分光光度法和原子荧光分光光度法测定尾叶香茶菜中无机元素含量,结果表明:尾叶香茶菜中存在多种无机元素,各元素的相对含量各有不同。     

圆盘独立驱动型圆盘犁的设计及试验

为了更好地保护土壤结构,对耕作机械结构进行优化,解决国内现有无驱动型圆盘犁入土困难、驱动型圆盘犁对土壤翻动大及耕层破坏严重等问题,设计了一种新型驱动圆盘犁,并详细介绍了其传动方案、碎土方案及圆盘相关参数等。为了新型驱动圆盘犁各零件能够安全工作,且使设计更加合理,通过SolidWorks完成圆盘犁关键零件的三维建模,运用有限元分析对犁腿和机架进行了静力学分析,并对机架进行了5阶模态分析。通过试验对圆盘犁的实际工作状态进行可行性验证,结果表明:圆盘犁整机符合静力学要求,正常的工作环境下,圆盘犁机架的固有频率避开了所有的外界激振频率,不会出现共振,不会出现影响正常工作的较大变形,在实际工作过程中,能够达到理想的工作效果。所设计的圆盘犁每个圆盘独立驱动,且具有一定的偏角和倾角,减少了土壤的侧向移动,更加符合保护性耕作的原则,可为耕整地机械提供一种适宜的选择。     

基于离散元法的锄板入土作业参数优化分析

针对茎秆农作物根系残留田间影响土质的问题,以根系掘除设备的锄板为研究对象,利用JKR接触模型来描述土壤颗粒间相互接触时的运动情况。基于离散元法,采用EDEM软件分析锄板入土过程中不同速度(整机前进速度)、转动角速度(锄板绕转动点旋转的平均角速度)和离地高度(刀尖距地面的距离)对所受合力的影响,并利用仿真得到锄板从初始位置转到指定角度过程中的最大合力值。基于Box Behnken Design响应面分析法建立三元二次线性数学模型,由方差分析结果得到该数学模型极为显著(P<0.01),说明所建数学模型的合理性和正确性。由数学模型确定前进速度0.41 m/s,转动角速度40°/s,离地高度115 mm时,锄板所受最大合力可达到其最小值为563.36 N。在烟草种植试验地进行田间实测试验,结果表明,仿真数据数值与田间试验数值相对误差为5.1%,验证模拟的根土复合体土壤模型基本符合土壤力学特性,能真实模拟该试验地土壤属性。研究表明采用离散元法分析锄板入土作业所受合力的可行性,可进一步为锄板的优化设计提供参考。     

枣园土壤中几种矿质元素含量的变化

[目的]针对枣园土壤矿质元素含量及变化规律的研究,为枣树优质生产、合理施肥提供理论依据。[方法]使用原子吸收分光光度法对土壤中有效钙、镁、铁、锌、锰、铜的含量进行测定,用碱扩散法对土壤中有效氮进行测定,用钼锑抗比色法对土壤中有效磷进行测定,用NH4OAC浸提火焰光度计法对速效钾进行测定。[结果]不同土层土壤内矿质元素含量有所不同,枣园20~40 cm土层中矿质元素含量变化较0~20 cm的相对平稳、幅度小。枣园土壤中N含量峰变时期主要在7~9月,此时土壤内N含量表现为下降状态;P、Ca元素含量峰变时期主要在8、9月,在这段时间土壤中的P、Ca含量表现为上升趋势;K、Mg、Cu含量基本不变;Zn、Fe、Mn含量呈现出有峰有谷的变化趋势。[结论]根据需求合理的进行肥料配置,有针对性地进行施肥,才能真正达到平衡施肥,保证树体营养供应的目的。     

霍山石斛·河南石斛金属元素含量比较研究

[目的]研究霍山石斛、河南石斛不同部位的金属元素含量,为霍山石斛、河南石斛质量评价与规范化栽培提供依据.[方法]利用原子分光光度计、火焰法测定霍山石斛、河南石斛中金属含量.[结果]石斛样品中根、度、叶金属铜、铅、铬、钙、锌、钡质量分数变幅分别为2.05 ～7.66、0.11 ～0.25、4.11 ～11.24、275.50 ～ 615.78、3.45 ～6.87、70.86 ～371.92 mg/kg;重金属元素铜和铅在规定限度范围内;不同药用部位金属含量存在差异.[结论]霍山石斛、河南石斛含有多种人体生长的必需金属元素,重金属铜、铅含量整体上是安全的;霍山石斛计部位的金属总量高于根和叶.     

稻田土壤CH4排放及其关联微生物功能基因丰度对磺胺二甲嘧啶和铜污染的响应

为了研究畜禽粪便中磺胺类兽用抗生素磺胺二甲嘧啶(Sulfamethazine,SMZ)和典型重金属铜(Copper,Cu)复合污染对稻田土壤CH_4排放及其微生物相关功能基因丰度的影响,以猪粪为肥源,设置无污染、低、中、高4种SMZ和Cu不同污染水平的浓度,SMZ分别为0、0.1、1、5 mg·kg~(-1),Cu分别为0、100、500、1 500 mg·kg~(-1),两两组合共计16个处理,通过长时间室内模拟淹水培养实验,定期测定CH_4排放速率和相关土壤功能基因丰度,以期探索SMZ和Cu单一及复合污染影响CH_4排放和相关功能基因丰度的浓度效应及影响时长。结果表明:培养前期(0～12 d),不同浓度的SMZ和Cu未显著影响CH_4排放速率(P0.05);培养中后期(13～71 d),单一低浓度SMZ(0.1 mg·kg~(-1))处理对CH_4排放具有促进作用,高浓度SMZ(≥1 mg·kg~(-1))则反之,单一Cu污染及与不同浓度的SMZ复合污染处理均显著降低了CH_4排放速率(P0.05)。与对照(SMZ和Cu零添加)相比,除单一低浓度SMZ(0.1 mg·kg~(-1))处理的CH_4累积排放量增加了19.7%外,其他处理均显著降低了CH_4排放,尤其Cu和SMZ(≥1 mg·kg~(-1))复合污染处理显著降低了约77%(P0.05)。SMZ单一污染对16S rRNA-CH_4、mcr A和pmo A的基因丰度均有明显的浓度效应和输入时间效应,Cu单一污染则未有明显的浓度和时间效应,两者复合污染的联合作用比较复杂,主要取决于两污染物的起始浓度及SMZ输入土壤的时间。无论SMZ和Cu单一还是复合污染,中高浓度在培养的后期对三大基因丰度的影响均以降低为主,且pmo A基因丰度对Cu和SMZ单一及复合污染响应更敏感。研究表明,SMZ和Cu在一定程度上会降低稻田土壤CH_4排放及相关微生物基因丰度,有利于温室气体减排,但规模化养殖业畜禽粪便还田后导致抗生素和重金属高残留的环境风险仍不可忽视。     

油用牡丹‘凤丹’不同生育期矿质元素的动态变化

  目的  研究油用牡丹‘凤丹’Paeonia ostii ‘Feng Dan’不同生育期矿质元素动态变化规律,为油用牡丹的科学施肥提供依据。  方法  以8年生油用牡丹‘凤丹’为材料,测定根、茎、叶以及不同生育期果荚和种子的矿质元素,分析矿质元素积累分配特性以及矿质元素分配的相关性。  结果  生育期内油用牡丹‘凤丹’根、茎、叶中的磷持续下降,根和叶中的氮持续降低,钾和镁在不同器官内变化趋势不同。铁在不同器官内的质量分数均大于其他微量元素,除铜外,其他微量元素在根中呈先升高后降低的趋势。果荚和种子中的氮逐渐升高,果荚中钾和种子中磷呈先下降后升高再下降的趋势。矿质元素的变化表现出不同程度的相关性,其中氮、磷、钾、铁、锰与其他元素间相关性较高;同种矿质元素在‘凤丹’营养器官和生殖器官之间表现出不同程度的相关性。  结论  在生育期内,油用牡丹‘凤丹’从展叶期到现蕾期之前对氮、磷元素需求量大,应在植株展叶前追施氮肥和磷肥;结实期对氮、磷、钾需求量大,建议在开花后追施氮磷钾肥;在植株现蕾期前(3月上旬)追施铁肥,在5–7月种子发育期追施硼、锌肥,满足‘凤丹’植株对这3种微量元素的需求。表7参36