晋西黄土区不同退耕年限刺槐林对土壤水分和养分的影响

[目的]探讨人工刺槐林植被恢复对土壤水分和养分的影响,为半干旱黄土丘陵区植被恢复与生态建设提供理论依据。[方法]选择山西省黄河中游典型黄土丘陵沟壑区的人工刺槐林为研究对象,评估不同退耕年限刺槐林地土壤水分和养分特征。[结果]刺槐林地能够有效改善土壤水分条件,尤其在造林初期,土壤有机质和全氮平均含量显著提高,且具有明显的表聚性;刺槐林地对浅层土壤水分和养分的改善作用较大,土壤水分在40cm以上土层坑内平均水分比坑外提高了3.97%,在40cm以下土层仅提高了2.74%;土壤养分在20cm以上土层,坑内土壤有机质、全氮、全磷和全钾平均含量分别比坑外提高了6.61%,6.14%,1.55%和1.98%;在20cm以下土层,对土壤全磷和全钾无明显改善作用。[结论]刺槐林地不同程度地改善和提高了于浅层坑内土壤水分和养分状况。     

一种面向中医目诊的虹膜定位算法

虹膜诊断对于中医与民族医学的目诊理论具有重要的补充和借鉴作用,有必要深入研究虹膜及其图像特征与疾病、体质、中医辨证的证候要素等因素间的对应关系。本文以基于中医目诊的虹膜特征分析为出发点,以虹膜仪采集图像为对象,研究并提出了一种基于中医目诊的虹膜定位算法。该算法首先采用基于灰度阈值估计的方法得到瞳孔中心大致位置,再基于相似参数组的合并改进霍夫变换算法,得到虹膜内边界的定位结果,解决虹膜仪图像的瞳孔收缩、边界发生部分形变的问题。然后采用K均值聚类估计虹膜区域的大致范围,并以此构造初始轮廓,利用主动轮廓模型得到虹膜的外边界,从而避免由于图像畸变而引起霍夫变换失效的问题。     

不同生态恢复措施下宁夏黄土丘陵典型草原土壤质量评价

为了研究生态恢复措施对草原土壤性状和土壤质量的影响,2016年在宁夏黄土高原丘陵区典型草原,以放牧草地(FM)为对照,研究了封育(FY)、水平沟(SP)和鱼鳞坑(YL)3种恢复措施对0～40 cm土壤理化性质和生物学特性的影响,评价了各措施下的土壤质量.结果表明:1)FM土壤容重最高,土壤黏粒含量、田间持水量和总孔隙度较低;FY、SP和YL措施间土壤物理性质差异不显著(P＞0.05).2)土壤有机质、全氮和速效氮以FY最高,SP和YL较低;全磷与速效钾含量以FM最高,SP最低.3)土壤蔗糖酶和脲酶活性呈FY＞SP＞YL＞FM;蛋白酶和磷酸酶呈FY草地最高,YL最低;细菌、放线菌和真菌在各处理间变化各异,微生物总量呈FY＞FM≈SP＞YL,但微生物生物量碳、氮呈FY＞YL≈SP＞FM(P＜0.05):土壤因子间存在一定的相关性.4)隶属函数结合因子分析法评价的土壤质量综合得分为FY＞SP＞FM＞YL.因此封育是最有利于研究区退化草地土壤质量恢复的措施,研究结果可以为宁夏典型草原生态建设提供理论基础.     

等高绿篱模式下红壤丘岗区浅沟坡面土壤水分时空分布

等高绿篱技术被认为是防治浅沟侵蚀的一种有效措施,然而,绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的变化特征还不是很清楚。利用定位观测数据,探讨了绿篱拦挡下浅沟坡面土壤水分的时空变化。结果表明:在浅沟存在的坡面上,等高种植香根草显著影响了土壤水分时空分布特征。0-45cm土层土壤含水量垂直变化,香根草小区和裸地小区在雨季均呈逐渐减小趋势,在旱季呈逐渐增大趋势,且香根草小区各层土壤水分变异程度大于裸地;浅沟坡面土壤水分从坡顶向下,香根草小区变化总趋势是先减小后增大或持平,裸地小区呈先增大后减小再增大趋势;香根草种植增大了土壤水分沿坡面横向的变异度,但纵向坡位的影响仍较横向明显。     

植物篱埂垄向区田技术对坡耕地水土和氮磷流失控制研究

针对松干流域农田面源污染控制需求,该文开展了植物篱埂垄向区田技术在坡耕地上的水土及氮磷流失控制效应研究。田间设置8个试验处理,包括两个对照即传统顺垄种植(CK1)与横垄种植(CK2)、3个间距的顺垄种植植物篱埂(1 m间距,T1;3 m间距,T2;5 m间距,T3)和3个间距的土埂(1 m间距,T4;3 m间距,T5;5 m间距,T6)。选择三叶草为植物篱材料。结果表明:1)与传统顺垄种植相比,横垄种植泥沙量减少46.9%,径流量减少52.9%;植物篱埂T1、T2与T3泥沙量分别减少44.6%、44.1%和42.1%,径流量分别减少50.6%、49.8%和49.2%;T4、T5和T6也能降低水土流失量,但与T1、T2与T3相比,泥沙流失量分别增加16.3%、12.6%和29.5%,径流量分别增加29.6%、46.8和76.9%;植物篱埂垄向区田技术的泥沙量与径流量控制效果相对接近横垄种植。2)与传统顺垄种植相比,各处理泥沙与径流TN浓度增大,TP浓度无变化;各处理的径流TN与TP浓度增大,其中各处理间的TN浓度有较大差异,TP浓度无明显差异;径流液TN浓度增加并没有引起农田氮流失增加,农田氮流失平均降低19.7%。3)考虑到经济投入问题,推荐植物篱埂间距3～5 m,较大坡度和坡上坡中采用较小间距,较小坡度和坡底采用较大间距;植物篱埂垄向区田技术能够提高玉米产量,平均增产5%～5.6%。     

基于多轮廓模型的红枣体积和表面积在线测量方法

为快速测量红枣的体积和表面积,给红枣三维信息的分级装备开发提供依据。该文搭建图像采集装置,由工业相机连续拍摄旋转圆盘上物体的二维图像,编写图像处理软件提取图像的二维轮廓特征,再由二维图像的轮廓构建三维多轮廓模型,测量模型的体积和表面积。探讨不同轮廓间角(4°～15°),不同投影高度(0.1～0.5cm)和不同直径(24～42 mm)对多轮廓模型测量体积和表面积的影响。试验结果表明,多轮廓球体模型的直径为固定值,体积的相对误差随轮廓间角和投影高度的增大而增大,表面积的相对误差随轮廓间角和投影高度的增大而减小,最小相对误差分别为6.0%和1.0%;多轮廓球体模型的轮廓间角和投影高度为确定值,模型的体积和表面积的相对误差随直径的变化不明显,但直径越小误差越大,体积和表面积相对误差的均值分别为9.1%和4.34%;多轮廓红枣模型的轮廓间角和投影高度为确定值,模型体积的平均相对误差随等级的增大而增大,表面积随等级变化不明显,其中体积的均方根误差和平均相对误差的均值为2.45 cm3和10.2%;表面积的均方根误差和平均相对误差的均值为3.65 cm2和7.09%。红枣多轮廓模型测量方法为红枣分级装备的开发提供技术参考。     

等高反坡阶对滇中云南松林生态系统碳储量及增量分配格局的影响

通过标准地调查和生物量实测相结合的方法,对布设等高反坡阶后滇中云南松林生态系统碳储量特征进行估算,并分析了8 a后生态系统各层碳增量及分配格局。结果表明:布设等高反坡阶后云南松林乔木层、凋落物层、灌木层和草本层生物量分别比对照高出9.07%,9.29%,8.17%和13.24%,各层高低依次表现为乔木层（75.65 t/hm²） > 凋落物层（23.69 t/hm²） > 灌木层（4.68 t/hm²） > 草本层（1.80 t/hm²）;等高反坡阶处理下云南松林生态系统碳储量比对照高出27.10%,各层碳储量由高到低依次为土壤层（132.09 t/hm²） > 乔木层（35.32 t/hm²） > 凋落物层（5.94 t/hm²） > 灌木层（2.11 t/hm²） > 草本层（0.74 t/hm²）,分别占总碳储量的72.12%,22.26%,3.86%,1.31%和0.45%。等高反坡阶处理下云南松林生态系统的碳增量显著高于对照（29.68%）,乔木层、灌木层、草本层、凋落物和土壤层分别高出31.76%,28.21%,27.17%,15.54%和34.92%,说明等高反坡阶可有效促进植物生长,提高植被层及土壤层碳储量积累,因此人工造林时可因地制宜适度应用一定的等高反坡阶措施,加快当地碳库及生态环境的恢复速率,提高森林生态系统的生产能力。     

黔西北乡土植物篱对典型石漠化区石灰土侵蚀动力学过程的调控

在自然降水条件下,定量研究黔西北喀斯特石漠化区典型乡土植物刺梨在坡耕地产流产沙的变化规律,分析该植物篱控制侵蚀产沙的水动力学机理。结果表明,刺梨植物篱截流、分流作用延缓径流产生及汇流时间,增加喀斯特坡面径流入渗量,减小坡面侵蚀动力。在不同降雨强度条件下,喀斯特坡面入渗率与径流量和产沙量呈负线性相关。植物根系缠绕串连黏结根土,改变土壤的入渗特性,增强土壤抗冲性与抗蚀能力。根系密度随土层深度增加而减少,减沙效应亦变小。土壤抗侵蚀能力与d<1mm的须根密度呈极显著正相关关系,与d≤2mm须根的根量、根长与土壤抗冲指数存在线性回归关系。当I30雨强为2.41mm时,植物篱小区几乎无流水侵蚀,而对照样地侵蚀产生较多泥沙;当I30为4.72,8.35mm时,研究小区皆已侵蚀产沙,并在对照样地侵蚀产生细沟,显示雨强加大,坡面产流动力加强,冲沙携沙能力加大。说明植物篱起到保水固土减沙和对土壤侵蚀水动力过程的调控。喀斯特坡面流侵蚀产沙水动力主要受降雨强度和雨滴动能影响,雨滴侵蚀力的大小取决于雨量、雨强、雨滴大小。侵蚀产沙量与雨强、降雨历时呈显著的幂函数关系。揭示了植物根系固土减沙和提高土壤抗侵蚀水动力的调控机理。     

模拟降雨条件下垄沟坡度对溶解态氮磷流失的影响

为揭示不同垄沟坡度对径流中溶解态氮、磷流失的影响,采用人工模拟降雨试验,设置4个垄沟坡度处理(0°,9°,18°和27°),研究了不同垄沟坡度对径流中速效磷(PO_4~(3-)—P)、硝态氮(NO_3~-—N)和铵态氮(NH_4~+—N)浓度和流失量的影响;并利用Inorganic—N/PO_4~(3-)—P、NO_3~-—N/PO_4~(3-)—P和NH_4~+—N/PO_4~(3-)—P 3种氮磷比,评价不同处理的富营养化风险。结果表明:(1)在降雨过程中,4个垄沟坡度处理径流中PO_4~(3-)—P、NO_3~-—N和NH_4~+—N浓度随时间均呈锯齿状变化;其流失量随时间变化均呈先增加后以锯齿状变化的趋势,且波动幅度大,最大值(16.60,1 020.73,48.35 mg)分别出现在垄沟坡度为0°,0°和9°处理。(2)4个垄沟坡度处理间相比较,径流中PO_4~(3-)—P和NH_4~+—N流失量均表现为0°9°27°18°,其浓度最大值(0.50,1.08 mg/L)和最小值(0.37,0.76 mg/L)均分别出现在垄沟坡度为9°和18°处理;而径流中NO_3~-—N浓度和流失量均在垄沟坡度0°处理时为最大值(30.68 mg/L和64.16 mg/m~2),18°处理时为最小值(21.78 mg/L和42.22 mg/m~2)。(3)Inorganic—N/PO_4~(3-)—P率和NH_4~+—N/PO_4~(3-)—P率表明4个垄沟坡度处理径流中均存在一定的富营养化风险。其中,垄沟坡度为0°处理的径流富营养化风险水平最高,27°处理的径流富营养化风险水平最低。研究结果可为横坡垄作的水土流失及养分流失评价、预测以及防治提供科学依据。     

The alley farming index: Preliminary steps towards a more realistic model

This paper presents the Alley Farming Index (AFI), a modification of the replacement value of the intercrop (RVI) index. The RVI index is used to assist in determining the ecological and economic benefits of a polyculture system and is potentially useful in intercropping situations where only annual crops are utilized. Alley farming is a modification of the alley cropping system where food crops are planted in between, regularly pruned, widely spaced trees. Unlike the RVI index the modified equation, presented here, accommodates alley farming where perennials and the amount of tree prunings used as green manure are important parameters. The AFI is presented in two forms, one that assumes a linear relationship between the quantity of tree prunings applied as green manure and annual crop yield, and a second more generalized form which accommodates other relationships between green manure application and crop yield (e.g., logarithmic or parabolic). Although designed specifically for alley farming the modified index can also accommodate alley cropping systems.This revised version was published online in November 2005 with corrections to the Cover Date.