矿山复垦土壤重构的概念与方法

本文从土壤学角度出发,对矿山土地复垦实践中的土壤重构问题进行了系统研究。提出了复垦土壤重构的概念,界定了土壤重构的内涵,对土壤重构进行了系统分类与概括,并提出了煤矿区土壤重构的一般方法。同时强调指出：土壤重构是土地复垦的核心内容;土壤剖面重构是土壤重构的关键;土壤重构需要与具体采矿工艺相结合：重构土壤的质量是检验土壤重构或农林草复垦成败的主要标准。     

矿区复垦土壤养分变化趋势研究

系统研究了孝义露天铝矿不同复垦年限的土壤养分变化 ,结果表明 :随着复垦年限的增加 ,复垦土壤有机质、全氮、有效磷均呈逐年增加趋势 ,土壤容重逐年下降 ,土壤全磷、全钾、速效钾、土壤 pH、交换量和Cu、Zn、B、Mn、Fe等微量元素的有效态含量变化不明显。研究证明通过种植牧草和大量施用有机肥和化肥 ,可加速复垦土壤的熟化、土壤理化性状逐年改善 ,土壤生产力逐年提高。     

双毛细管静电雾化电场特性研究

为探究毛细管电极形成的空间电场对静电雾化过程的影响,建立了适用于单、双毛细管静电雾化的实验系统,并采用高速数码摄像机记录了无水乙醇的静电雾化过程,通过系统分析雾化图像获得了滴状、纺锤形、脉动锥射流、旋转锥射流、稳定锥射流和多股射流等典型的静电雾化模式;并依据锥射流雾化模式下对应的实验工况,利用静电场叠加原理与椭圆积分方法,对单、双毛细管静电雾化电极产生的空间电场进行了理论分析与数值计算。研究结果表明:单、双毛细管电极的轴线上电场强度最大,电场强度随着φ(空间中的任意一点P与毛细管轴线正向的夹角)的增大而减小,随着r(原点O与点P的距离)的增大而减小;与毛细管单电极相比,相同条件下,毛细管双电极中间区域的径向电场强度减小,轴向电场强度增大,非相干区域的电场强度均增大;毛细管双电极的空间电场的分布使得静电雾化产生的射流与雾滴群等呈现"八"字状,即偏离双毛细管几何对称面向外倾斜。     

压燃/低温燃烧柴油机进气系统鲁棒滑模控制

阐述了一种压燃/低温燃烧(CI/LTC)组合燃烧模式柴油机燃烧进气系统的非线性鲁棒控制策略。基于理想气体方程和质量守恒定律建立了柴油机进气系统的非线性状态空间模型,选择影响燃烧的进气系统关键变量进排气压力和进气组分作为系统输出变量,并采用鲁棒积分滑模方法设计了控制器。控制系统通过对进气系统关键变量的跟踪控制,间接控制缸内条件参数,实现燃烧模式间的平滑切换。最后分别采用GT-Power和Matlab/Simulink软件耦合仿真和快速原型控制仿真验证该控制器的效果。其结果表明与独立PI闭环控制方法相比,该控制策略具有跟踪性能好、响应速度快、抗干扰能力和鲁棒性强等优点。     

露天煤矿土地复垦生物多样性保护与恢复研究进展

露天煤矿开采损毁大量土地资源,同时引发植被受损、景观结构功能遭到破坏和生物多样性降低等一系列生态环境问题,已成为制约矿区可持续发展乃至区域生态安全的重大隐患。土地复垦是对损毁土地采取整治措施,使其达到可供利用状态的活动,也是生物多样性的恢复过程。因此,露天煤矿土地复垦生物多样性保护与恢复研究对促进矿区经济和生态环境协调发展具有重要意义。简要介绍了生物多样性内涵和研究热点,以及露天煤矿开采复垦过程中生物多样性扰动与恢复特征,重点阐述了露天煤矿生物多样性保护中的多样性调查、监测和评价以及受损评估和预测研究进展。同时,重点论述了露天煤矿土地复垦生物多样性恢复中的土壤生境再造、植被重建以及复垦土地景观结构与生态功能的研究进展。阐释了露天煤矿土地复垦生物多样性保护与恢复的相关法规政策。最后展望了未来露天煤矿土地复垦生物多样性保护与恢复领域的研究重点,以期为推动该领域进一步研究提供思路。     

生态保护红线区煤矸石环境污染治理对策研究——以咸阳市彬县为例

彬县地处陕西咸阳彬长煤田腹地,其储量大、煤质优、储存条件好的特点给彬县带来巨大经济效益,同时,粗放的开采模式和落后的技术设备也给当地带来了耕地损毁减少、大量煤矸石的外排堆放、生态环境造成严重破坏及矿区塌陷等众多不可估量的生态灾害。结合《关于推进山水林田湖生态保护修复工作的通知》、《关于划定并严守生态保护红线的若干意见》规定要求以及彬县县域内地形条件,在分析彬县煤矸造成的生态环境问题基础上,提出彬县煤矸石环境治理对策。     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为–0.83~6.14 Mg·hm^–2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm^–2·a^–1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。     

Municipal Solid Waste Compost Improves Crop Productivity in Saline-Sodic Soil: A Multivariate Analysis of Soil Chemical Properties and Yield Response

A pot experiment was conducted in sandy clay loam saline-sodic soil to assess the effects of farm yard manure (FYM), municipal solid waste (MSW) composts and gypsum application on nitrate leaching, soil chemical properties and crop productivity under rice-wheat cropping system. It also aims at establishing the correlation between soil phsico-chemical properties and yield response using principle component analysis and Pearson correlation analysis. The MSW was decomposed aerobically, an-aerobically and co-composted. Maximum nitrate leaching was observed during rice (75.9 mg L^?1) and wheat (37.2 mg L^?1) with an-aerobically decomposed MSW as compared with control treatment. Results revealed a decrease in soil pH (?6.95% and ?8.77%), electrical conductivity (EC) (?48.13% and ?51.04%), calcium carbonate (CaCO₃) (?40.30% and ?48.96%), and sodium adsorption ratio (SAR) (?40.27% and ?45.98%) with an-aerobically decomposed MSW compost during rice and wheat, respectively. In this treatment, organic matter (OM) (93.55% and 121.51%) and cation exchange capacity (CEC) (19.31% and 31.79%) were the highest as compared with control treatment during rice and wheat, respectively. Rice and wheat growth were significantly (p≤ 0.05) increased by an-aerobically decomposed MSW followed by co-compost, aerobically decomposed MSW, FYM, gypsum and control. Furthermore, Pearson correlation coefficients predicted significant positive correlation of yield with soil OM, and CEC while inverse relationship was observed with EC, pH, CaCO₃, and nitrogen use efficiency. Soil amelioration with organic and gypsum amendments was further confirmed with principal component analysis. This study has proved an-aerobically decomposed MSW as an effective solution for MSW disposal, thereby improving soil chemical properties and crop productivity from sandy clay loam saline-sodic soil.     

荫蔽栽培与亏缺灌溉对干热区小粒咖啡生长和冠层结构的影响

干热区小粒咖啡水、光管理粗放,高效生产受到限制。通过大田试验,采用完全组合设计,设3个灌水水平[充分灌水(FI)、轻度亏缺灌水(DIL)和重度亏缺灌水(DIS)]和4个荫蔽栽培模式[无荫蔽(S0):单作咖啡;轻度荫蔽(SL):4行咖啡间作1行香蕉;中度荫蔽(SM):3行咖啡间作1行香蕉;重度荫蔽(SS):2行咖啡间作1行香蕉],研究香蕉荫蔽栽培下亏缺灌溉对干热区小粒咖啡生长和冠层结构的影响。结果表明:与FI相比,其余灌水处理的株高增量和新梢长度分别减少13.62%～23.94%和8.82%～13.96%,总定点因子增加9.55%～34.97%。与S0相比,其余荫蔽处理的株高增量、茎粗增量、冠幅增量、新梢长度和叶面积指数分别增加18.33%～33.65%、6.43%～15.47%、5.38%～12.60%、8.82%～24.69%和5.18%～22.85%,冠层开度、林隙分数、平均叶倾角、总定点因子和透光率分别减少4.42%～15.50%、4.85%～16.49%、5.50%～15.07%、13.78%～41.44%和10.36%～31.78%。相关分析表明,冠层开度、林隙分数、平均叶倾角、直接定点因子、间接定点因子、总定点因子、冠下直接辐射、冠下间接辐射、透光率和消光系数相互之间均呈显著正相关,且分别与冠层叶面积指数呈显著负相关。聚类分析表明,当类间距离为5时,可将12个处理分为3类, FISS、DILSS和FISM处理为第1类, FISL、DILSL、DILSM、DISSS、FIS0和DISSM处理为第2类, DILS0、DISSL和DISS0处理为第3类。其中第1类的生长状况最佳,可作为干热区小粒咖啡灌水处理和香蕉荫蔽栽培模式的优选组合。该结果可为干热区小粒咖啡水光管理提供理论指导。     

西安市污水再生利用系统的优化与发展趋势分析

【目的】探讨污水再生利用系统的发展趋势和投资需求。【方法】以污水再生利用系统为研究对象,建立了一个考虑技术、经济和政策因素的系统动力学(SD)与非线性优化(NLP)相结合的SD-NLP模型,对西安市污水再生利用系统的发展趋势进行了预测和优化分析。【结果】应按照城市发展的不同需求,在不同阶段对污水回用规划目标进行调整。西安市污水的回用率应达到45%左右,才能在不依靠远距离调水的情况下基本解决缺水问题。近期污水再生利用工程的投资需求较大,但也只占到同期GDP的0.035%左右,与西安市经济发展状况相比还是能够承受的。【结论】应用SD-NLP模型不仅能真实地模拟污水再生利用系统,对系统的发展势态进行分析和预测,而且可融入专家的经验,使预测结果具有较强的可行性,并提高了污水再生利用规划的科学性、合理性和经济性。