旱盐交叉胁迫对燕麦幼苗生长和渗透调节物质的影响

采用盆栽土培试验研究不同干旱条件下盐胁迫对燕麦幼苗生长和渗透调节物质含量的影响。结果表明,0.3%或0.6%的土壤含盐量可提高轻度(土壤相对含水量65%)和中度(土壤相对含水量50%)干旱胁迫下燕麦幼苗的生物量和植株含水量,同时叶片可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白质含量增加,游离氨基酸含量下降,根系和地上部Na+含量增加、K+含量降低;而0.9%的土壤含盐量处理或在重度干旱(土壤相对含水量35%)胁迫下随土壤含盐量的增加,燕麦幼苗生物量和植株含水量降低,叶片可溶性糖和可溶性蛋白质含量下降,脯氨酸和游离氨基酸含量增加,根系和地上部Na+含量进一步提高,K+含量迅速降低。表明适量的土壤含盐量可通过提高渗透调节缓解轻、中度干旱胁迫对燕麦幼苗生长的抑制,而过量的盐分加重干旱胁迫对燕麦幼苗的伤害作用。     

稀土元素Ce对爪哇伪枝藻盐胁迫耐受性的影响

荒漠藻类广泛分布于干旱区环境,盐胁迫是影响荒漠藻类生存的重要环境因子,稀土农用及其引起的生态环境问题亦受到广泛关注,为此以一种从荒漠结皮中分离的典型蓝藻——爪哇伪枝藻为材料,在实验室条件下研究盐胁迫和外源稀土元素铈对伪枝藻生理生化特性和细胞结构的影响。试验处理时,先进行铈效应浓度的筛选,然后设置NaCl浓度分别为0（对照）、0.05、0.3 mol.L^-1进行盐胁迫和Ce、Ce＋0.05 mol.L^-1 NaCl、Ce＋0.3 mol.L^-1 NaCl处理,分别测定各种处理下的藻生物量（以叶绿素a表示）、光合活性（Fv/Fm）、藻蓝蛋白含量、胞外多糖含量、膜脂过氧化产物丙二醛含量和伪枝藻素含量以及超微结构的变化。研究结果表明,与对照处理相比,盐胁迫导致伪枝藻生物量和光合活性的显著降低,胞外多糖出现大量积累,藻蓝蛋白和伪枝藻素含量呈现明显下降,同时导致伪枝藻膜脂丙二醛含量的大量增加和藻细胞超微结构的破坏。添加外源铈的盐胁迫处理发现,铈能够促进伪枝藻细胞的生长活性,并对藻细胞的内部结构具有一定的保护作用,而对藻细胞的藻蓝蛋白、伪枝藻素和胞外多糖的影响并不明显。这表明稀土元素铈对于伪枝藻的生长可能具有一定的调节作用,但对于提高伪枝藻的盐胁迫耐受性作用并不显著。研究结果为更好地理解稀土元素对荒漠藻类的生物学效应提供了有意义的参考,可为稀土在荒漠结皮培植中的应用提供指导。     

不同乔木根系的抗拉力学特性

为了揭示植被根系的固土力学机制,筛选合适的水土保持树种,选取华北地区5种常见乔木油松、蒙古栎、白桦、落叶松和榆树根系进行室内单根拉伸试验。结果表明,5种乔木根系极限抗拉力和直径之间存在显著的幂函数关系;油松和白桦根系抗拉强度随着直径增大以幂函数递减,蒙古栎、落叶松和榆树根系的抗拉强度随直径增大均以对数函数递减。拉伸过程中,根系对外界拉力的敏感性是在一定范围内的波动,5种乔木平均敏感性依次为白桦＞落叶松＞榆树＞油松＞蒙古栎。5种乔木根系不同直径的应力应变曲线特征参数不同,但均为单峰曲线,具有弹塑性材料特征,拟合曲线三阶抛物线模型能很好地反映其基本特征。不同树种不同直径的抗拉力学特征存在很大的差别,其内在原因还需要进一步的研究。     

纳米ZnO对浮萍（Lemna minor L.）的生态毒性及其聚集性和溶解性分析

纳米颗粒的大量生产和应用增加了其环境释放风险,为此以不同浓度的纳米ZnO（0、1、10mg·L-1和50mg·L-1）处理浮萍（LemnaminorL.）7d,分析了纳米颗粒对植物D665/D665a值（叶绿素与脱镁叶绿素的比率）以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和Na＋K＋-ATP酶（Na＋K＋-ATPase）活性的影响,并对纳米ZnO的聚集性与溶解性进行了测试。研究结果显示,浓度为50mg·L-1的纳米颗粒显著抑制D665/D665a值和Na＋K＋-ATPase活性,而抗氧化酶活性则显著升高;纳米颗粒在培养液中易发生聚集作用而沉积,12h后基本上完全沉积到底部。结果说明,50mg·L-1的纳米ZnO对浮萍产生了显著的胁迫作用,其对浮萍的毒性作用主要来源于其溶出的Zn2＋。     

沙地柏根系径级对根土复合体抗剪强度的影响

采用应变控制式直剪仪,通过对含不同沙地柏根系径级的扰动土进行室内直剪试验,分析研究根土复合体的抗剪性能。结果表明沙地柏根系的加入,增强了土体的抗剪强度,且根土复合体的抗剪强度符合库伦定律;当所含根系径级小于某个极限值时,根土复合体的抗剪强度随着径级的增大而增大,当超过这一极限值,则随着所含根系径级的增大,其抗剪强度逐渐减小,随着根系径级的逐步增大,由于根自身抵抗土体剪切变形能力增强,使得根土复合体的抗剪强度值开始回升;一定竖向荷载下,根土截面比△过小,对复合体抗剪性能影响微弱;根土截面比过大,根系与土壤胶结力降低,对抗剪强度产生负影响,因此,存在一个最佳根土截面比,在此比值附近,根土复合体的抗剪强度达到最大。本研究可为沙地柏在作为水土保持树种栽植方面提供理论依据。     

Hu Xin, Hong Baoning, Du Qiang, et al. Influence of water contents on shear strength of coal-bearing soil[J]. Rock and Soil Mechanics, 2009, 38(8): 2291－2294. (in Chinese with English abstract)[30]

土的抗剪强度是工程设计中重要的依据指标,同时也是土壤精准耕作,大型农业器具设计的一个基本参数。紫色水稻土长期处于淹水状态,为研究其抗剪强度的水敏感性特征,该文以重庆市合川区钱塘镇大柱村国土整治项目区内紫色水稻土为试样,采用调控含水率变化,通过三轴不固结不排水试验研究其抗剪强度的水敏感性特征,并为实际工程中处理紫色水稻土提出建议。结果表明：1）同一围压下,紫色水稻土的最大主应力差随着含水率的增加而减小;相同含水率下,随着围压的升高最大主应力差增加,但这种增加趋势随土壤含水率的增加而减小。2）当含水率处于界限含水率附近时,抗剪强度随含水率的增减变化较为缓慢;含水率大于某一值后紫色水稻土抗剪强度随含水率增加而减小。3）紫色水稻土的粘聚力随含水率的变化具有明显的峰值,呈先增大后减小的趋势。4）紫色水稻土内摩擦角与含水率之间具有明显的线性负相关性。该研究可为地区农业基础工程的设计到施工,以及工后更好地控制路基路堑的稳定性等提供参考。     

盐钙胁迫下大白菜干烧心病的发生及矿质营养分配

以大白菜抗、感干烧心病自交系(C8、651A)及其杂交种F1代(651AXC8,C8X651A)为试验材料,进行无钙营养液和100mmol.L-1NaCl处理,20d后调查植株的矿质元素含量、干重和发病率。结果表明,苗期营养液无钙处理比根际盐胁迫更容易导致大白菜干烧心病的发生,无钙处理下651A的发病率显著高于盐胁迫处理,且叶柄和叶片中钙含量与干烧心病发生正相关,正反交均能提高品种抗性。盐钙处理均抑制了氮磷钙的吸收,盐处理下品系651A叶片的氮、磷、钙吸收抑制率分别为25.43%、22.00%、31.18%;无钙处理使叶柄中钾镁含量显著增加,651A叶柄中钾镁含量分别比对照增加51.00%和12.08%;抗病品系651A和正反交F1代的钙钠含量均显著高于感病品系C8。     

西宁盆地黄土区荷载条件下植被护坡力学效应

为探讨西宁盆地黄土区边坡在荷载条件下植物根系对边坡稳定性的影响,该项研究以西宁盆地西山长岭沟流域为试验区,在自建边坡上种植草本植物垂穗披碱草(Elymus nutans)和灌木植物柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii),通过在边坡坡顶施加载荷,边坡坡面布设位移计与土压力盒的方式,监测荷载条件下边坡坡面土体位移与土压力变化;在此基础上,对边坡植被根-土复合体开展剪切试验,分析荷载条件下边坡坡面不同位置处根-土复合体抗剪强度及其变化特征。试验结果表明:在坡顶荷载条件下,在边坡相同位置处的根-土复合体粘聚力c值均大于施加载荷前;3种植物边坡的根-土复合体粘聚力c值均大于相同条件的未种植素土边坡;在荷载条件下,组合植被边坡的坡面土体位移量显著小于单一植被边坡和素土边坡,组合植被边坡在竖直和水平方向的位移量与草本植被边坡相比减小1.60~1.77 mm,与灌木植被边坡相比减小3.78和4.11 mm,与素土边坡相比减小7.39和6.29 mm。研究结果对防治高寒半干旱地区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害,具有参考价值和指导意义。     

果园巡检机器人长臂抖动抑制方法

针对果园巡检机器人长臂因抖动而严重制约图像采集效率的问题,该研究提出基于臂体上3个部位的仰角构建单一反馈量进行抖动抑制的方法。首先基于臂体外伸段的有限元模态分析结果,通过固有频率和静变形的等效,建立三杆两扭簧等效机构的动力学模型。并基于微分平坦理论将3个倾角传感器读数合成为一个系统输出量,以平坦输出量作为被控量,采用PID控制器进行抑振试验,再利用自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)思想中对广义扰动的处理方法,将被控模型等效为二阶系统形式,并将模型信息代入到扩张状态观测器中进行对比试验。试验结果表明,基于本文构建的方法均能起到快速抑制长臂抖动的作用。在冲击作用致使末端产生10°幅值的抖动情况下,PID控制器实现了7 s内抑制大幅抖动,自抗扰控制器实现了8 s内快速抑制大幅抖动的效果。PID控制器的输出出现3次饱和现象且小幅较高频率抖动不易消除,而自抗扰控制器仅出现一次饱和,具有抖动抑制过程平滑的优点。本文的控制算法简洁适于在单片机等微型计算机系统中应用,系统结构简单成本低,可为现代农业装备研发与应用中解决长臂类结构抖动的主动抑制问题提供理论参考。     

干湿交替下膨胀土裂隙演化与强度衰减规律试验研究

为揭示干湿循环效应下膨胀土胀缩裂隙的演化特征及土体结构强度的劣化规律,对合肥弱膨胀土试样开展不同循环幅度下的干湿循环试验,利用图像处理技术从试样表面裂隙图像中提取出裂隙参数,并进行低应力下的抗剪强度试验。试验结果表明:1)裂隙开展分为裂隙酝酿期、裂隙快速传播期和裂隙平稳发展期3个阶段,裂隙指标的增长主要集中在裂隙快速传播期,且循环幅度的增大会使土体的开裂程度加剧;2)在干湿循环作用下,膨胀土的内摩擦角变化幅度小于2.2°,其受干湿循环次数的影响很小,土体的强度衰减主要源于粘聚力的大幅降低。膨胀土的粘聚力呈现出先快后缓的衰减趋势,其中前4次干湿循环期间粘聚力的衰减率达到50.97%～66.92%,且衰减率也与干湿循环幅度的大小密切相关;3)通过灰色关联度分析发现,粘聚力的衰减与裂隙面积率、裂隙总长度、裂隙平均宽度的变化趋势具有明显的关联性,其中裂隙面积率的关联度最大,其与粘聚力衰减率间的关联度为0.785～0.832,相应的权重达到0.461～0.472,且裂隙面积率与粘聚力衰减率间具有较好的线性关系,而裂隙平均宽度的关联度最小,其与粘聚力衰减率间的关联度为0.392～0.414,对应的权重仅为0.228～0.240。研究成果可为进一步揭示剧烈温湿变化诱发的膨胀土边坡灾变机理提供重要依据。