土壤栽培条件下根系生长非扰动观测根箱及其应用

原位观察土壤中根系的生长情况是一个难题。该文提出了一种土壤栽培条件下根系生长非扰动观测根箱,并以栽种烟草为例说明其应用。该装置由生长室、水肥供应系统、图像捕获与分析系统构成。烟草根系在生长室中生长,水肥供应系统独立调节各分室的水肥供应。利用数码相机定期捕获观察面的根系图像,再用ImageJ软件分析数据,即可实现根系的定量观测。结果表明,烟草根系伸长速率在移栽后第35天和第46天出现2个增长高峰,其峰值分别为54.58和185.69cm/d。根系深度与宽度的比值随生长时间呈现"V"形曲线。根系的快速生长区域具有下移的趋势。比较生长室观察面所得数据和挖掘根箱获得的数据,结果表明,>20～40cm土层根系最多,2种方法所得到的根长在各土层的分布趋势基本一致、相关性显著,表明本装置可应用于土壤栽培条件下根系生长的非扰动观测。     

公路边坡绿化覆盖物水土保持效果试验研究

公路施工过程中产生大面积裸坡,植物无法迅速生长,土壤流失量也特别大,铺设覆盖物是一种有效而廉价的保持水土的方法。为了研究不同覆盖物在坡面的水土保持效果,该文基于自制的室内人工模拟降雨器,在对其进行标定后,对已覆盖无纺布、遮阳网或草帘子的正在进行绿化喷播施工的模拟公路边坡进行人工模拟降雨试验,对3种覆盖物在公路边坡的水土保持效果进行了详细描述。3种覆盖物下坡面的径流量、径流系数、泥沙浓度以及产沙量均明显(P=0)小于裸坡的,说明无纺布、遮阳网和草帘子均可以有效的减少公路边坡喷播绿化过程中的水土流失。其中,草帘子覆盖下坡面的径流量(1.9mL/s)比裸坡减小69.9%,径流系数(6.4%)比裸坡减小14.9%,坡面产沙量(1.5g/m2)仅为裸坡的3.4%,且远小于无纺布和遮阳网覆盖下的,说明草帘子对公路边坡的水土保持效果较好。该文为公路边坡绿化施工中覆盖物的水土保持效果提供理论依据,为覆盖物的选择提供科学参考。     

农牧交错带不同间套作模式的土地生产力

农牧交错带不同带状间套作不但是一种高产高效的生产技术,而且还是一种冬春季节防风固沙的生态保护措施。研究间套作对作物干物质积累过程和产量的影响,对于合理利用间套作技术提高土地生产力和改善生态环境有重要意义。该研究从2009年到2011年在内蒙古武川县进行大田试验,通过地上部干物质质量随大于0℃有效积温增长的指数线性(expolinear)关系对不同作物间作和单作的地上部干物质增长动态进行拟合,量化了间作模式下作物的生长速率的变化和生长与发育延缓的程度。采用土地当量比(land equivalent ratio,LER)研究了农牧交错带几种典型间作模式的土地生产力。结果表明:向日葵/马铃薯、莜麦/马铃薯和莜麦/豆类大带宽(2m:2m带宽)间作具有显著的产量优势,基于经济产量的土地当量比LER分别为1.12、1.09和1.05,说明间作能提高土地生产力5%～12%。窄带宽模式(1m:1m带宽)间作优势小于大带宽模式,而且年际间的变幅较大。间作显著提高了向日葵收获指数,对其他作物收获指数的影响不显著。间作中高秆作物如莜麦在莜麦和豆类的间作中具有显著的边行优势。间作和单作相比,显著降低了作物最大生长速率(cm);但相对生长速率rm和单作的差异不显著;在间作中,矮秆作物(马铃薯和箭舌豌豆)的生长进程都有不同程度的延缓,到达冠层最大盖度时所需的有效积温比单作多117～387℃·d,考虑到试验区作物生长季内的日平均温度为15℃左右,这2种间作作物的生长延缓了约8～26d。总体来讲,农牧交错带的这几种典型带状间作种植模式都具有一定的间作产量优势和更高的经济效益,特别是大带宽间作模式,间作优势较为明显,而且还能降低农业生产的气候和市场风险。     

Fruit Production and Nutrient Status in Grapefruit on Five Rootstocks

A trial was conducted during two years (2000/01 and 2001/02) on two sites using ‘Shambar’ grapefruit trees grafted to five rootstocks. The sites were located on the Greek island of Kos to evaluate the effect of rootstock and location on fruit production and leaf mineral composition of ‘Shambar’ grapefruit. Results indicated that yields were higher in 2001/02 than in 2000/01 and these differences were greater at site 2. Leaf nitrogen (N), potassium (K), zinc (Zn), and to some degree phosphorus (P) content was slightly deficient to deficient for the majority of the samples taken. Calcium (Ca) and magnesium (Mg) levels ranged from normal to high. The copper (Cu) and iron (Fe) leaf contents and the manganese (Mn) content of most samples were in the optimum range. The interactions between rootstock, site, and year upon yield and nutrient content were statistically significant. There were also significant correlation coefficients between yield and nutrient content as well as among the nutrients.     

Heterotrophic nitrification by sodium chloride-tolerant fungi in soils added with sodium chloride

Abstract

Recently, fungi with the ability of heterotrophic nitrification have been isolated from acid forest soils (Lang and Jagnow 1986; Stroo et al. 1986). It is suggested that under unsuitable conditions for autotrophic nitrification, heterotrophic processes for NO₂ ^- and NO_{3 -} production could be advantageous.     

黄土高原山地采煤沉陷对土壤侵蚀的影响

为了测度山地井工采煤区地表沉陷引起的土壤侵蚀因子在空间和数量上的变化,该文以开采沉陷规律和模型为基础,运用数字地形分析、遥感影像融合等技术,揭示了黄土高原煤矿区山地开采沉陷引起的地表坡度、坡长、植被覆盖3大因子在空间上的改变量以及由此导致的土壤侵蚀变化量,并分析了土壤侵蚀的变化机制。研究结果表明:2001-2010年,研究区因开采沉陷导致地表平均坡度减少0.025°,平均坡长因子减少0.139;沉陷区内土壤侵蚀量不变、减小和增大的土地面积分别为3.083、3.412和4.707 km2,沉陷区外土壤侵蚀量减小和增大的土地面积分别为0.143和0.023 km2,土壤侵蚀总量减少78426.95 t,平均减小689.892t/(km2·a);开采沉陷导致坡长因子变化,对土壤侵蚀的影响波及到沉陷区以外的部分地区;山地开采沉陷对土壤侵蚀的影响与平地差异明显,不存在绝对的正向或负向影响,并且在沉陷区内外均可能为正向或负向,其结果与原地貌及沉陷幅度、区位密切相关;沉陷可能导致坡面下游区域的汇水面积和坡长因子变化。该研究结论为山地矿区土壤侵蚀区位、侵蚀量预测提供依据。     

柴达木盆地干旱区灌溉枸杞田土壤砷空间变异及评价

研究灌溉农业对土壤砷的影响因素及影响程度,可以为土壤砷含量、分布变化趋势提供认识依据,继而为地区农产品安全、环境污染风险评估奠定工作基础。选择柴达木盆地一块新开垦枸杞种植田,土地平整后引河水灌溉,种植枸杞。在枸杞种植前及后1~3 a内,定点检测土壤表层(0~20 cm)砷含量,研究其含量及分布变化,并对变化原因和结果进行分析评价。结果表明,原生地土壤砷质量分数为0~26.40 mg/kg,变异系数为0.47,有45.5%的样点超过绿色标准(≤20 mg/kg)。种植1~3 a后与原生地比较,表层土壤砷含量最低值增加,最高值降低,平均质量分数为15.50~15.88 mg/kg,随种植年限增加趋于稳定,样点超过绿色标准率呈下降趋势。GIS空间分布图显示,原生地土壤砷含量高点出现在研究区西北端,低点出现在东南端,整体分布有多层次落差。随着种植年限的增加,原生地的最高和最低分布区域逐渐消失,空间分布层次落差范围逐渐缩小,但仍然保留着原生土壤西北端高、东南端低的固有分布特征。调查统计枸杞种植期间每年有约250 g/hm2土壤砷净输入,然而其实际测定的平均值并没有增加,说明存在其他路径的输出如砷的向下迁移。     

工程开挖面土壤侵蚀模型的构建

工程开挖面是生产建设项目水土流失的主要来源之一,但工程开挖面土壤侵蚀定量研究非常有限,势必影响开挖面土壤侵蚀量及危害的准确评估。该研究通过理论分析与野外观测试验相结合,一方面借鉴RUSLE建模思路,理论推导开挖面次降雨土壤侵蚀模型,并对模型参数进行了详细分析,另一方面通过野外小区现场观测,探讨开挖面土壤侵蚀关键影响因素,将实测数据应用于模型及参数的率定和验证。结果显示,坡度、坡长、质地、以及降雨因子各参数均与单位面积土壤流失量呈显著相关,建立的开挖面次降雨土壤侵蚀模型,经实测数据率定与验证,模型预测效果较好。该模型针对性强,不仅原理简单,各参数均具有一定的物理意义,而且参数易获取,具有很好的实用性和可操作性,可为有效防治开挖面水土流失、落实水土流失防治责任及开展水土保持监督执法等提供科学依据。     

养护龄期对改良膨胀土无侧限抗压强度试验的影响

以湖北省宜昌市某公路膨胀土为研究对象,分别采用不同掺量的石灰、水泥、粉煤灰、风化砂对膨胀土进行改良。在经过7,14和28d标准条件养生后,进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,上述4种材料均能有效地提高改良膨胀土的无侧限抗压强度,在最初的14d内,水泥改良膨胀土的强度增长较为明显,后期随着养护龄期的增长,无侧限抗压强度增长速率较缓慢;石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度值随着养护龄期的增加,一直保持近似直线形的增长趋势;粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度亦随着养护龄期的增长而呈直线增长,但其值小于石灰改良膨胀土;养护龄期对风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度影响很小。     

利用拉普拉斯变换模拟渗灌材料吸水特性曲线

为了定量研究渗灌复合材料吸水特性与其组分之间的关系,该文利用拉普拉斯变换求解渗灌复合材料的吸水微分方程,同时模拟吸水率曲线,应用传递函数系数建立渗灌复合材料的吸水性与其试验组分之间的定量关系。设置10组比例不同的组分制备而成的渗灌复合材料进行一次和二次吸水试验,另外6组比例不同的组分制备而成复合材料进行一次吸水试验进行验证。结果表明:基于拉普拉斯变换求解的渗灌材料吸水曲线模拟值与实测值的相对误差为0.04%~7.17%,均方根误差0.0717,说明利用拉普拉斯变换对吸水曲线进行表征具有很好的稳定性、适用性及精确性;传递函数系数与材料组分之间的定量关系可以用指数函数来表达,应用指数函数计算获得的传递函数的模拟值与实测值的均方根误差≤0.5,经验证,最大相对误差为4.01%,表明传递函数系数与复合材料试验组分间指数函数关系的可靠性。该研究对于后续的渗灌材料的研制及其导水特性研究具有指导意义。