玉米季横垄坡面片蚀阶段产流及水动力学参数变化特征

为弄清玉米各生育期片蚀阶段的径流特征,采用人工模拟降雨与微小区试验相结合的方法,研究不同坡度下紫色土横垄坡面片蚀阶段产流及水动力学参数变化特征。结果表明:(1)15°坡面,拔节期和抽雄期片蚀出现时间在8min后,且与苗期和成熟期间达显著差异;20°坡面,拔节期和抽雄期片蚀出现时间在6min后,且与苗期、成熟期片蚀出现时间达显著差异。(2)15°坡面,径流总量和产流率均表现为成熟期苗期抽雄期拔节期,且成熟期径流总量和产流率分别为31.25L和1.04L/min;20°坡面,径流总量和产流率却表现为苗期成熟期抽雄期拔节期,且成熟期径流总量和产流率分别为34.62L和1.44L/min;径流总量和产流率总体表现为20°坡面显著高于15°坡面。(3)15°坡面,水流剪切应力在各生育期无显著差异,其它水动力学参数均表现为抽雄期最小,成熟期和苗期较大。20°坡面,单位水流功率在各生育期无显著差异,其它水动力学参数表现为拔节期或抽雄期最小,成熟期或苗期最大。断面单位能量和水流功率是试验条件下与横垄坡面片蚀产流率关系最密切的水动力学参数,可较好地表征横垄坡面产流特征。研究结果可为紫色土丘陵区坡耕地片蚀的有效防控提供理论依据。     

基于能量得率的棉秆热裂解炭化工艺优化

为了从能源利用角度设计和优化棉花秸秆热裂解制生物炭的热解炭化工艺,该文使用了产率、热值及能量得率3个指标来衡量工艺的优劣。首先,研究了热解温度、保留时间和原料粒径3个工艺条件分别对生物炭产率和热值的影响。结果表明,在3个工艺条件下生物炭产率与热值均呈负相关,即高产率和高热值目标无法同时满足。因此,引入能量得率(单位原料所产生物炭的总能量)作为全面评价生物炭产率和热值的综合指标,重点利用响应面分析法分析了3个工艺条件及其交互作用对能量得率的影响,并经过检验得到优化后的能量得率模型。模型预测结果表明,在炭化温度为429℃,保留时间为1.29 h,原料粒径为0.32 mm时,能量得率达到最大值,为78.95%,通过验证试验证明了模型的有效性。该模型能够用于指导生产高能量得率的生物炭,为生物炭能源高效利用目标的实现提供参考。     

Water Conservation Forest Impacts on the Runoff Generation and Sedimentation at Small Watershed Scale in the Miyun Reservoir Watershed

密云水库集水区水源保护林在北京地区饮用水源保护中起着非常重要的作用．本文给出了该区小流域对比实验的初步研究结果,有林小流域和无林小流域对１９９６年７月３０日降雨过程较为一致的径流响应表明,土壤前期含水量对流域产流有较大的影响,在降雨较多土壤含水量较大的情况下该区产流方式可以表现为饱和地表径流．尽管该区以霍顿超渗产流为主,但对于１９９７年７月３１日至８月１日降雨过程,森林流域产流总量为１３９３．８０ｍ３,无林流域为２２０２．４３ｍ３,森林流域减少洪水总量３６．７％,消减洪峰流量达３７３％．然而,１９９７年７月１９日降雨过程森林流域径流洪峰量与洪水泥沙含量均较无林流域高,这表明预处理措施对径流泥沙过程有极为显著的影响     

Simulation Study of the Impact of Permanent Groundcover on Soil and Water Changes in Jujube Orchards on Sloping Ground

Land degradation is recognized as a major environmental problem in rainfed fruit orchards on the Chinese Loess Plateau. Six treatments were used to investigate surface runoff and soil moisture by means of simulated rainfall experiments: (i) a control (clean cultivation) (CC); (ii) strip cock's foot (Dactylis glomerata L.) cover (SCF); (iii) strip crown vetch (Coronilla varia L.) cover (SCV); (iv) strip bird's foot trefoil (Lotus corniculatus L.) cover (SBF); (v) strip white clover (Trifolium repens L.) cover (SWC); and (vi) complete white clover cover (WCC). The time to runoff was significantly longer under WCC than under other treatments (p < 0·05). The total runoff volume and sediment yield were significantly greater under CC than under the vegetation cover treatments (p < 0·05). The mean infiltration rate under WCC and CC was the largest and lowest and differed significantly from that under other treatments (p < 0·05). The change of soil water storage was the largest under WCC and the least under CC. The soil moisture was significantly greater under SCF than under other treatments (p < 0·05). Treatment SCF seemed to be the best groundcover for rainfed sloping jujube orchards on the Chinese Loess Plateau. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

中华鼢鼠生物学特性的研究

通过研究中华鼢鼠生物学特性,其食性食量125g/d,每个洞内食物存放平均750g;解剖观察,怀孕胚胎2～4个,平均3.38个,雌雄比为53.164∶6.84。     

黄土丘陵沟壑区不同退耕类型径流、侵蚀效应及其时间变化特征

在自然降水条件下,连续14年对半干旱黄土丘陵沟壑区坡耕地及其4种退耕类型径流、侵蚀进行观测实验。结果表明:坡耕地退耕显著减少地表径流和土壤侵蚀,退耕类型之间径流量和侵蚀量存在显著差异,其大小次序为:农耕坡地>牧草地>乔木林地>自然草地>灌木林地。地表径流和侵蚀具有明显的季节分布特征,减流、减沙效应主要发生于7月和8月。牧草地累积减流、减沙效应随年度增加逐步下降,乔木林地的累积减流效应逐渐下降而减沙效应则逐步增加,灌木林地累积减流、减沙效应持续提高,自然草地则为先增长后降低的过程。14年观测结果表明:累积减流、减沙效应次序为:灌木林地>自然草地>乔木林地>牧草地。牧草地和乔木林地在短期具有较好的减流、减沙效应,而灌木林地和自然草地具有较好稳定持久的水土保持功能。     

有限灌溉对新垦沙地春玉米生理性状及产量要素的影响

在临泽绿洲耕作层保水能力较差的新垦沙地进行了春玉米有限灌溉试验研究,结果表明,灌水最少的WT1处理在耗水量最少的情况下产量不会降低,反而比灌水多的WT2,WT3,WT4,WT5和CK产量要高,增幅分别为23.6%,15.6%,44.0%,16.5%和8.7%;在苗期和拔节期,处理WT1,WT2,WT3与WT4,WT5和CK之间叶面积指数存在显著性差异,尤其是WT1与CK之间显著性差异最大,WT1比CK叶面积分别降低21.4%,12.4%;在苗期、抽雄期、吐丝期、灌浆期,WT1比CK株高分别降低11.9%,15.2%,6.1%,7.8%;所有处理及CK在灌浆期间灌浆强度基本不存在显著性差异;处理WT1,WT2,WT3与WT4,WT5及CK之间千粒质量存在显著差异,尤以WT1与WT4间差异最显著,WT1比WT4增加26.9%。     

秸秆覆盖及播种方式对马铃薯耗水特性和产量的影响

为明确西北旱作雨养农业区不同秸秆带状覆盖种植模式下马铃薯耗水规律、水分利用效率及产量的变化规律,以地膜覆盖和露地种植(CK)为对照,设置4种秸秆带状覆盖模式(①种植带和覆盖带各40 cm、单行播种,②种植带和覆盖带各40cm、双行播种,③种植带和覆盖带各50cm、单行播种,④种植带和覆盖带各50 cm、双行播种),研究不同秸秆带状覆盖模式对旱地马铃薯耗水特性和产量的影响。结果表明:秸秆带状覆盖处理与CK相比,马铃薯薯块产量和水分利用效率平均分别显著提高34.0%、21.5%,分别平均较地膜覆盖显著降低31.3%、25.0%;其中40 cm覆盖种植结构产量和水分利用效率较50 cm覆盖种植结构分别明显提高4.5%和6.8%,双行播种较单行播种增产4.4%,二者水分利用效率无明显差异。秸秆带状覆盖条件下,播种—现蕾阶段的耗水量、耗水强度及耗水模系数平均较CK显著降低14.5%、15.2%、15.4%,平均较地膜覆盖显著增加20.9%、19.0%、31.5%;与CK相比,现蕾—块茎膨大阶段耗水量、耗水强度及耗水模系数无显著性差异,相比于地膜覆盖,则分别平均显著减少20.7%、22.2%、13.9%;块茎膨大—成熟阶段分别平均较CK显著提高51.7%、52.4%、50.0%。同时,相比于CK,单薯重、商品薯率分别显著提高17.3%、31.8%,单株结薯数和小薯率降低7.5%、17.6%。可见,秸秆带状覆盖栽培可通过降低现蕾前的耗水和增加块茎膨大后的耗水,一定程度上缓解马铃薯植株后期对水分的需求,延长块茎膨大后植株光合作用,提高有机物的积累量,从而提高薯块产量和水分利用效率。而秸秆带状覆盖中,单行种植以种植带∶覆盖带=40 cm︰40 cm最好,双行种植以种植带︰覆盖带=50 cm︰50 cm较适宜。     

不同产量水平下冬小麦生长发育和耗水特性研究

【目的】通过控制施肥量来模拟冬小麦不同产量水平,进而了解不同产量下冬小麦生长状况及耗水特性变化,为田间用水管理、区域农业高效用水发展战略的制定提供理论依据。【方法】试验设置4个产量水平7 500 kg/hm~2(C0),8 250 kg/hm~2(C5),9 000 kg/hm~2(C10),9 750 kg/hm~2(C15),以不施肥(CK)为对照,研究不同产量下冬小麦叶面积指数、干物质积累、耗水特性及水分利用效率差异变化。【结果】随目标产量的增加,冬小麦叶面积指数、花前及花后干物质累积量、生物量逐渐增加,干物质转移量、干物质转移率和转移干物质对籽粒的贡献率逐渐减少,产量结果基本达到预期目标。与CK相比,C15处理冬小麦叶面积指数、花前及花后干物质累积量、生物量分别平均增加52.6%、25.9%、112.6%、51.2%,而干物质转移量平均减少44.7%,说明冬小麦后期干物质的合成对籽粒高产的形成起主要作用。随目标产量的增加,冬小麦耗水量增加,土壤含水量减少,2016—2017年C0、C5、C10、C15处理冬小麦水分利用效率无显著差异,2017—2018年各处理冬小麦水分利用效率均有显著性差异,与CK相比,C15处理冬小麦耗水量和水分利用效率分别平均增加29.7%、28.5%。【结论】冬小麦随产量提升的叶面积指数、干物质累积量和耗水量显著增加,其中后期干物质的合成是产量形成的主要原因,同时高产条件下冬小麦水分利用效率显著提高。     

缓解奶牛热应激的喷淋水滴特性试验

夏季高温造成奶牛热应激,物理降温以蒸发散热缓解奶牛高温,其中喷淋降温系统是我国常用的降温方法。利用激光雨滴谱仪(LPM)对6种不同标准扇形喷嘴(9010、9030、9060、9080、90100、90120)在0.15、0.20、0.25 MPa工作压力下进行了测试,计算分析了6种喷嘴在不同工作压力下水滴粒径的分布,研究了水滴粒径与喷淋流量、单个水滴动能、喷淋强度的关系。结果表明:水滴粒径分布呈正态分布模型,不同工作压力(0.15、0.20、0.25 MPa),所测6种不同型号的喷嘴水滴平均粒径为0.475~1.210 mm;水滴粒径与喷淋流量呈线性关系(R20.96);9010、9030型号喷嘴在小水滴粒径0.125~0.250 mm范围内占有10%~20%的比例,易雾化飘移,不适合奶牛蒸发降温;不同工作压力下单个水滴动能随水滴粒径的增大而增大,呈幂函数关系(R20.96);喷嘴的平均喷淋强度和水滴平均粒径呈指数关系(R~20.96),平均喷淋强度均大于72 mm/h。试验得出水滴平均粒径0.801 mm(9060)、0.914 mm(9080)、1.047 mm(90100)、1.210 mm(90120)将仿真奶牛从39.3℃降温至37℃所用时间平均值为85、75、48、30 s。