移动式温室风幕静电施药平台设计及试验

针对传统温室人工施药时,药量分配不均匀、农药大量浪费的现象,探索温室施药的新方式,以提高农药利用率和作业效率。根据温室作业环境,研制一种适应于温室的风幕式静电施药机具,确定整机结构方案及关键部件技术参数。以出口风速为试验变量参数,以覆盖率、沉积量、覆盖率均匀度和沉积量均匀度为评价指标,分析了出口风速参数对施药效果的影响。综合流体力学和机械设计知识,计算确定出风口间距0.5 m,出风口半径0.012 5 m,风机功率3 k W。实现了风送、喷雾量和喷雾高度可调,出口风速0-35 m/s可调,喷头流量0.2-1.0 L/min可调,喷雾高度1.15-1.95 m可调。试验结果表明,出口风速为25 m/s时,相对于其他风速,沉积量和覆盖率达到较好的值,均匀度分别稳定在85%和75%。与传统人工施药相比,风幕式静电施药的雾滴穿透性高,分散程度高,可避免重复施药和减少农药施用量。同时,合理的气流参数会进一步提高机具施药效果。     

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为探明不同植被恢复模式对土壤微生物多样性的影响,对黄石市黄荆山采石场废弃地4种不同植被恢复模式(多花木蓝纯林、多花木蓝×小叶女贞混交林、刺槐纯林、刺槐×盐肤木混交林)的土壤理化性状与土壤微生物数量进行调查分析.结果表明:土壤水分、有机质、全氮、速效磷、速效钾含量及微生物数量在不同植被恢复模式下均有显著或极显著差异;混交林的土壤水分、有机质、全氮、速效磷喝速效钾含量均高于纯林,纯林土壤的全氮及速效氮含量均高于混交林;各植被恢复模式下微生物数量依次为细菌＞固氮菌＞放线菌＞真菌,混交林的微生物总数、真菌、细菌、放线菌数量高于纯林,纯林的固氮菌数量高于混交林;各类群微生物数量与土壤pH、有机质及速效钾含量均呈较好的相关性;综合考虑,不同恢复模式下土壤理化性状和微生物数量分布特征,多花木蓝-小叶女贞混交林能更好地改善土壤环境质量,植被恢复效果较好.     

北京崎峰茶金矿废弃地植被特征研究及修复初探

对崎峰茶金矿废弃地破坏区自然恢复植被及周边未破坏区自然植被特征进行调查研究的基础上,结合生态学原理,为废弃地植被修复的植物材料和群落配置模式提供建议。植被调查采用样方法,研究地植被物种总计134种,隶属53科104属,均为乡土物种。其中破坏区自然恢复植被处于次生演替初期,总计物种55种;菊科、蔷薇科、蝶形花科、唇形科等优势科草本对不良生境具较强抗性和适应性。未破坏区自然林是植被修复的重要种质资源库,总计物种88种,与破坏区物种构成具较大差异;优势科为菊科、蔷薇科、毛茛科、桦木科等;乔、灌层优势种分布的海拔梯度格局较为显著,乔木层优势种为蒙古栎、山杨等,灌木层优势种为六道木、小花溲疏、毛榛、卵叶鼠李、山杏等。稳定度指数法评价筛选出的13个典型原生植物群落对破坏区植被恢复的群落配置具有一定借鉴意义。     

生态修复模式对淮南矿区重构土壤CO2通量日变化的影响

[目的]探讨淮南矿区不同生态修复模式(植被类型和覆土厚度)对土壤CO_2通量的影响,以期为该区域以及相似矿区的生态修复提供理论依据及参数。[方法]采用静态箱—碱液吸收法对淮南市采煤沉陷生态修复区土壤CO_2通量进行动态测定,分析土壤CO_2通量日变化特征,以及土壤呼吸速率对地表温度、地下5cm土壤温度和土壤含水量的敏感性。[结果]不同生态修复模式下土壤CO_2通量日变化格局均表现为单峰曲线,最高峰出现在14∶00,最低值出现在6∶00,其均值大小依次为:B区(灌木林)C区(灌木林)D区(乔木林)A区(草地),且B,C与A区差异显著(p0.05),其他区之间差异不显著(p0.05)。不同覆土厚度下土壤表层CO_2通量平均值的大小依次为:40—80cm0—20cm20—40cm80—100cm。其最大值和变幅的大小顺序也遵循平均值大小顺序。4种修复模式下土壤CO_2通量与地下5cm土壤温度、地表温度均呈指数方程关系,R2值分别在0.34~0.70,0.48~0.83之间,与土壤含水量呈二次方函数关系,R2值在0.08~0.44之间。[结论]不同植被类型条件下,土壤CO_2通量大小表现为:灌木林乔木林草地;不同覆土厚度条件下,除了覆土40—80cm的样地外,土壤CO_2通量随覆土厚度的增加而减少。植被类型对土壤CO_2通量的影响较覆土厚度显著。     

基于多时相遥感数据的吉林西部土地覆被分类提取

为深化计算机自动提取土地覆被类型在遥感分类研究中的应用,以吉林西部的镇赉县为试验区,利用Landsat8多时相遥感数据的季节变化信息、地表植被、水体与土壤等特征参量,构建多维分类特征数据集对试验区进行土地覆被分类研究,提取了11种地表覆被类型。结果表明:1)多维变量组合方案的总体分类精度为95.50%,Kappa系数为0.9504。该方案自动提取地类达到了一个比较理想的分类结果,方案有效可行;2)方案中,3个主要特征分类变量的引入能很好改善易混淆地类的可分性,尤其,地表植被季节变化信息和土地信息的引入能明显提高土地覆被的分类精度;3)实际情况表明,引入的分类特征量不是越多越好,只有将多种分类特征有效结合才能够提高土地覆被分类精度。该文为农牧交错带上的土地覆被遥感监测提供了一个可行的方案,该方案有效可行。     

不同植被对晋陕蒙矿区排土场土壤养分16 a恢复程度的影响

为评价晋陕蒙矿区排土场土地复垦过程中不同植被措施对土壤肥力的恢复作用及程度,在内蒙古准格尔旗黑岱沟煤矿东排土场,分别选取已恢复16 a的7种不同人工植被(沙打旺、长芒草、紫穗槐+长芒草、刺槐林、沙棘林、杨树林、樟子松),并以周边原地貌条件下两种植被(退耕梯田长芒草、自然坡地沙棘林)为对照,分析了不同植被条件下0~10、10~20、20~40 cm土层土壤全氮、有机碳、硝态氮以及铵态氮的含量及其差异。结果表明:1)9种植被配置中除樟子松地和沙打旺草地外,土壤养分含量均随深度增加而递减。2)经过近16 a植被修复后,7种人工植被不同程度地改善了土壤肥力状况,其中刺槐纯林配置的恢复效果最佳,土壤肥力恢复程度接近或超过原地貌条件下植被的50%,沙棘次之。杨树和樟子松两种配置对土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复效果相对较差,恢复程度均不超过40%。7种不同植被措施对土壤铵态氮的恢复程度相对较好,分别恢复到自然植被长芒草样地和自然植被沙棘样地的79.50%~93.77%,89.47%~105.70%。土壤全氮、有机碳、硝态氮恢复程度则相对较低,分别恢复到自然植被长芒草样地的24.70%~44.15%、25.09%~44.65%、47.25%~85.33%;分别恢复到自然植被沙棘样地的33.52%~56.85%、32.83%~54.82%、47.18%~84.66%。总之,尽管经过近16 a的复垦,7种人工植被下的土壤养分状况尚未完全恢复到该地区自然水平,但仍可认为该地区进行生态修复时可优先选择以刺槐为主的豆科乔木、以沙棘为主的灌木、以及长芒草等草本植物,并进行适当的套种、间种,以增强复垦效果。     

中国亚热带森林小流域植物生长驱动下矿物风化评估

Plant growth contributes to mineral weathering, but this contribution remains poorly understood. Weathering rates in an aggrading forested watershed in subtropical China were studied by means of geochemical mass balance. Rainfall, dry deposition, and streamwater were monitored from March 2007 to February 2012. Samples of vegetative components, rainfall, dry deposition, streamwater, representative soils, and parent rock were collected and determined for mass balance calculation and clarifying plant-driven weathering mechanisms stoichiometrically. Ignoring biomass, weathering rates of Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, and Si were 25.6, 10.7, 2.8, and 51.0 kg ha^-1 year^-1, respectively. Taking biomass into consideration, weathering rates of Ca²⁺, Mg²⁺, and Si and the sum of weathering rates of Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, and Si were 2.6, 1.8, 1.2, and 1.5-fold higher than those ignoring biomass, respectively. This is attributed to plant-driven weathering due to the nutrient (e.g., Ca²⁺, Mg²⁺, and K⁺) absorption by vegetation and substantial proton production during assimilation of these nutrients, with the former acting as a pump for removing weathering products and the latter being a source of weathering agents solubilizing mineral components. The same pattern of weathering, i.e., higher rates of weathering with than without including biomass in mass balance calculation, was reported in previous studies; however, the extent to which plants drive weathering rates varied with vegetation types and climatic zones. The documented biological weathering driven by plants is expected to play a critical role in regulating nutrient cycling and material flows within the Earth’s Critical Zone.     

塔里木河中游荒漠河岸林土壤理化性质分布特征与植被关系

为揭示土壤理化性质的空间变异特征及其与植物数量特征、物种多样性的关系,运用相关性分析和回归分析等方法对塔里木河中游荒漠河岸林不同生境土壤理化性质的空间变异规律及其与植物数量特征和物种多样性进行了分析。结果表明:(1)不同生境土壤理化性质有明显的差异,表现为:土壤含水量、容重在河岸地带大于过渡地带和荒漠地带,持水量、孔隙度、全盐、pH值则随着垂直于河岸距离的增加而增加,有机质、全磷、全钾的最大值则出现在水热资源组合较好的过渡地带,生境内部不同土层理化因子变化呈现不同的规律;(2)随着距离河岸增加,乔木、灌木、草本的频度、盖度、密度存在不同程度退化,物种多样性指数也明显降低;(3)植物数量特征、物种多样性指数与土壤理化因子存在一定的相关性,全盐量、容重、土壤含水量、pH、全氮、全磷与植物的数量特征指标和物种多样性指数的关系最为密切;(4)经回归分析,表明土壤含水量是影响干旱地区植物生长的首要因子,而土壤养分也是影响植物生长的主要因素,且有机质、全磷、全钾与植物生长状况呈负相关。土壤理化性质的空间变异不仅促使区域植物数量特征发生明显变化,而且也影响群落的演替,同时,植物的空间分布特征对土壤理化性质有明显改良作用,通过二者关系的研究为塔里木河中游荒漠河岸林的恢复和土地沙化的治理提供理论支撑。     

我国西北地区东部时间序列NDVI数据集重建方法比较研究

高质量、长时序归一化植被指数(NDVI)数据集不仅是连续监测陆地表面特征的基础,也是研究气候与陆地生态系统变化的重要参数。本研究以生态环境较为脆弱的西北地区东部为例,借助多种时间序列重建方法对LTDR NDVI数据集中的噪声进行拟合重建,并结合农业气象资料和高质量NDVI数据,对不同重建方法的拟合结果开展适用性评价分析,结果表明,1)下垫面类型是影响重建方法拟合效果的重要因素。根据不同植被类型或作物生长特点,每种重建方法对其噪声消除能力有所不同;2)在年均NDVI较高(NDVI≥0.3),且NDVI曲线具有明显季节变化的草地、林地以及牧草等作物种植区域内,经过D-L拟合重建的NDVI具有较高的保真能力和适应性;3)在年均NDVI较低(NDVI<0.3),且植被季节生长变化不明显或NDVI曲线不呈季节对称性变化的稀疏植被区,以及以冬小麦为典型作物种植的区域内,经过S-G滤波重建的NDVI数据表现出相对较好的保真能力和适应性。     

黄土高原带状植被土壤理化性质空间分异特征

为探究带状格局植被对土壤理化性质的影响及在空间上的差异,选取我国黄土高原柠条和山杏两种典型的带状植物篱为研究对象,并对其0~60 cm土层理化性质空间特征进行对比分析,结果表明,(1)柠条植物篱系统内各部位土壤容重、最大持水量、非毛管孔隙度、总孔隙度差异显著(P<0.05);山杏植物篱系统与梯田土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度差异显著(P<0.05);各部位间土壤水分物理性质因植物篱类型不同而分异明显。(2)两种带状植物篱系统土壤小团聚体(粒径0.25~2.00 mm)和微团聚体(粒径<0.25 mm)各部位分异显著(P<0.05),植物篱对粒径<2.00 mm的水稳性团聚体空间分异产生明显影响。(3)两种带状植物篱土壤砂粒(粒径0.05~2 mm)、粉粒(粒径0.002~0.05 mm)、粘粒(粒径<0.002 mm)含量差异均不显著(P>0.05),但植物篱能改变砂粒、粉粒、粘粒的相对组成。(4)柠条植物篱系统内各部位土壤有机质表现为带内(3.57%、Ⅱ级)>带后(3.09%、Ⅱ级)>带间(2.72%、Ⅲ级)>带前(2.64%、Ⅲ级),且各部位间分异明显;山杏植物篱系统土壤有机质表现为带间(1.47%、Ⅳ级)>带内(1.41%、Ⅳ级),分异不明显;不同植物篱类型间有机质分异不同。(5)植物篱土壤砂粒和水稳性小团聚体与有机质均呈极显著正相关关系(P<0.01);粉粒和粘粒与有机质均呈显著负相关关系(P<0.05);土壤容重、水稳性大团聚体、微团聚体均与土壤有机质无明显相关关系。