南方红壤丘陵区杜仲和油桐人工林水土保持效应的比较

对南方红壤丘陵区杜仲和油桐人工林土壤蓄水功能、径流及泥沙流失特征进行监测,对比研究2种人工林的水土保持效应.结果表明:杜仲人工林林冠枝叶最大持水容量及林地凋落物吸水容量均高于油桐人工林;杜仲林地0～140 cm土层年均土壤蓄水量达到239.7 mm,高出油桐林地4.1%;2002-2005年油桐人工林年均径流深为75.1 mm,是杜仲人工林的2.6倍;油桐林地年均土壤侵蚀模数达到19.6 t·km-2,是杜仲林地的2.9倍.杜仲林的土壤物理性质 (土壤密度、最大持水量、渗透速率和毛管孔隙度)优于油桐林,其涵养水源的功能强于油桐林;杜仲人工林枝叶繁茂,其密度及盖度均高于油桐林,其控制水土流失的效果比油桐林好.作为水土保持树种,杜仲比油桐具有更好的水土保持效应.     

不同因素对牧草可压缩性的影响

牧草的压缩特性对草捆或草块等牧草压缩产品的成型质量、压缩生产工艺及压缩设备工作性能等均有重要影响.通过对牧草进行压缩试验,研究了不同喂入量(初始密度)和不同压缩速度对牧草可压缩性的影响,并给出牧草体积模量与压缩密度之间的关系曲线.研究结果表明:牧草的可压缩性随压缩过程中牧草的密度(即压缩密度)的增加而下降;喂入量(初始密度)越大,牧草的可压缩性越小.     

油菜秸秆纤维混凝土抗冻性能的试验研究

将处理后的油菜秸秆纤维切成10 ~ 15 mm、>15 ~ 20 mm、>20 ~ 25 mm、>25 ~ 30 mm等4种长度，以体积掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入混凝土中，进行冻融循环试验，观察油菜秸秆纤维混凝土冻融循环25、50、75、100次的表观形貌，测定其质量和动弹性模量，研究油菜秸秆纤维长度和体积掺量对混凝土抗冻性能的影响，并对油菜秸秆纤维混凝土的使用寿命进行预测。结果表明：当油菜秸秆纤维长度>15 ~ 20 mm、体积掺量为0.2%时，混凝土的抗剥落能力最强，冻融循环100次后，其相对动弹性模量最大，为93.1%，较普通混凝土的提高34.4%，抗冻性能最佳；威布尔分布模型和一元二次函数模型均能较好地反映油菜秸秆纤维混凝土的冻融损伤过程，一元二次函数模型的拟合精度均大于0.98；仅考虑冻融劣化作用，抗冻性能最佳组的油菜秸秆纤维混凝土的使用寿命约为普通混凝土的2.4倍，在哈尔滨使用寿命可达16.7 a、拉萨可达17.3 a、石家庄可达36.7 a、长沙可达136.1 a、上海可达189.3 a。     

含水率对樟子松细胞壁弹性模量和硬度的影响规律

为探明水分对木材细胞壁力学性能的影响，选取樟子松为对象，利用热水、1%氢氧化钠以及苯-乙醇溶液在80 ℃、6 h、固液比1:20的工艺条件下对试样进行抽提处理，抽提后的木材样品加工成金字塔形，然后对试样进行吸湿处理并且调控试样含水率，借助纳米压痕测试研究含水率对木材细胞壁力学性能的影响，并建立机理模型做进一步分析。结果表明，随着含水率的增加，木材的纵向弹性模量与硬度，均出现了一定程度的下降。分析发现，水分子进入细胞壁后与游离羟基形成氢键，随着含水率增加，会被部分原有的氢键破坏，并与之前进入的水分子形成氢键，在内部形成水分子簇，增大了细胞壁分子链之间的距离，使空隙增多，进而降低木材的弹性模量，且水分会使木材细胞壁主成分逐渐软化，硬度降低。     

基于RUSLE模型的湟水流域土壤侵蚀时空变化

研究黄河上游土壤侵蚀的时空变化对于维持黄河上游生态系统服务功能、保护黄河上游水塔具有重要意义。以黄河上游典型区域湟水流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了该流域2000—2015年土壤侵蚀的时空变化特征,并分析了有无梯田措施下土壤侵蚀的空间变化,从而量化了梯田建设对防治坡面土壤侵蚀的影响。结果表明:2000—2015年,湟水流域的土壤侵蚀强度整体呈现减小趋势,侵蚀模数由1 183 t/(km~2·a)降低至940 t/(km~2·a),减少幅度为20.54%。不同土地利用类型以及不同坡度下的土壤侵蚀强度均有所降低,其中耕地上的减幅最大为20.58%。15°～20°坡度区间的侵蚀模数减幅最显著,为23.11%。通过有无梯田措施情景模拟发现,湟水流域2015年土壤侵蚀模数由940 t/(km~2·a)降低至有梯田的837 t/(km~2·a),减少11.00%。研究结果可为流域的水土流失防治和生态环境保护提供科学依据。     

黑沙蒿单根变形特性研究

为探究轴向、径向荷载下植物根系对弹性变形的适应与抵抗特性,以水土流失地区常见植物种黑沙蒿根系为对象,采用TY8000伺服控制试验机,研究1～5 mm径级范围内黑沙蒿直根及含侧根分支处根段承受轴向、径向荷载下弹性模量与刚度的变化.结果表明:直根及含侧根分支处根段力-位移曲线(F-s曲线)承受轴向荷载时呈上凸形,承受径向荷...     

黄河中游河龙区间侵蚀产沙对景观特征的非线性响应

为明确退耕还林（草）工程期间景观特征变化对侵蚀产沙过程的非线性影响机制，以2006—2016年黄河流域河龙区间33个水文站控制子流域为研究对象，采用增强回归树方法分析了河龙区间子流域产沙模数时空差异的景观驱动因子，定量评价了各景观特征与产沙模数的非线性关系。结果表明，林地和耕地面积比例对产沙模数变异贡献最大，分别贡献22.0%和16.9%的变异；林地面积的增加和耕地面积的减少可以减少产沙模数，但当林地面积>15%，耕地面积<20%时，对产沙模数的影响减弱；增加林地和草地的植被覆盖度对水土流失的减缓作用也存在阈值，草地和林地植被覆盖度的阈值分别为0.5和0.3，当超过该阈值后，其对侵蚀产沙过程的减缓作用趋于弱化；适当减少边界密度数量有利于控制流域土壤侵蚀，当边界密度<60 m/100 hm²时，边界密度对产沙模数影响不大，当超过阈值后，产沙模数随着边界密度的增加急剧增大。当边界密度维持在60 m/100 hm²之内时，可以达到适宜的水土流失防治效果。研究结果揭示了河龙区间流域尺度上景观因子对侵蚀产沙过程的阈值效应，可以为黄河流域植被合理恢复提供重要参考。     

加速度计质量和安装位置对木材材料常数测试值的影响分析北大核心

为考察加速计质量和安装位置对木材测试频率的影响,设计了用自由梁和悬臂梁测试一阶弯曲频率以及用自由板测试一阶扭转频率的试验方案。根据能量法和振型推导出适用于计入加速计质量和安装位置影响的弹性模量和自由梁、悬臂梁的一阶弯曲频率的修正关系式以及剪切模量和自由板一阶扭转频率的修正关系式。应用加速度计为传感器实测了西加云杉梁、板和定向刨花板(OSB)沿其长度方向的一阶弯曲频率和一阶扭转频率,验证了导出的修正关系式应用于测试材料弹性模量和剪切模量的有效性,并以加速度计质量m和试件质量M之比m/M为参数,探讨了上述导出的修正关系式的适用范围。     

Root tensile strength of terrace hedgerow plants in the karst trough valleys of SW China: Relation with root morphology and fiber content

Root tensile strength is commonly affected by root morphology and fiber content, which combinedly affect the effectiveness of terrace hedgerow on controlling soil erosion in sloping farmland. However, the relationships between these root characteristics are still elusive. This study aimed to compare the root tensile strength, root morphologies, and root fiber contents, and quantify their differences among different plant species. Complete root systems of three terrace hedgerow plant species, i.e., O. bodinieri, V. villosa, and D. lablab L. were sampled for detecting root morphologies and fiber contents at different slope positions on a representative hillslope in karst trough valley. Single root specimens were collected to measure root tensile properties for these three plant species. Results showed that most root morphological parameters were the highest in O. bodinieri, followed by D. lablab L. Three plant species presented the same dominant diameter class as < 1.0 mm, and root volumes as < 1.50 cm³. Cellulose with contents closing to 50% was the main fiber type, and increased significantly linearly with the increasing root diameter in both O. bodinieri and V. villosa. The highest tensile strength and Young's modulus were found in D. lablab L., while the best ultimate tensile force and ultimate elongation were displayed in O. bodinieri. Root diameter showed negative power relationships with tensile strength and Young's modulus, a positive power relationship with ultimate tensile force, and a positive linear relationship with ultimate elongation. Our results will deepen the understanding of the terrace hedgerow functions for controlling soil erosion worldwide.