The magnitude and variability of soil-surface CO2 efflux increase with mean annual temperature in Hawaiian tropical montane wet forests

Soil-surface CO₂ efflux (F_S; ‘soil respiration’) accounts for ≥50% of the CO₂ released annually by the terrestrial biosphere to the atmosphere, and the magnitude and variability of this flux are likely to be sensitive to climate change. We measured F_S in nine permanent plots along a 5.2 °C mean annual temperature (MAT) gradient (13-18.2 °C) in Hawaiian tropical montane wet forests where substrate type and age, soil type, soil water balance, disturbance history, and canopy vegetation are constant. The objectives of this study were to quantify how the (i) magnitude, (ii) plot-level spatial variability, and (iii) plot-level diel variability of F_S vary with MAT. To address the first objective, annual F_S budgets were constructed by measuring instantaneous F_S monthly in all plots for one year. For the second objective, we compared plot-level mean instantaneous F_S in six plots derived from 8 versus 16 measurements, and conducted a power analysis to determine adequate sample sizes. For the third objective, we measured instantaneous F_S hourly for 24 h in three plots (cool, intermediate and warm MATs). The magnitude of annual F_S and the spatial variability of plot-level instantaneous F_S increased linearly with MAT, likely due to concomitant increases in stand productivity. Mean plot-level instantaneous F_S from 8 versus 16 measurements per plot yielded statistically similar patterns. The number of samples required to estimate plot-level instantaneous F_S within 10% and 20% of the actual mean increased with MAT. In two of three plots examined, diel variability in instantaneous F_S was significantly correlated with soil temperature but minimal diel fluctuations in soil temperature (<0.6 °C) resulted in minimal diel variability in F_S. Our results suggest that as MAT increases in tropical montane wet forests, F_S will increase and become more spatially variable if ecosystem characteristics and functioning undergo concurrent changes as measured along this gradient. However, diel variation in F_S will remain a minor component of overall plot-level variation.     

空间电场调控植物体内Ca2+量的试验研究

采用同位素示踪测定方法,对空间电场调控植物吸收与输运各种离子性营养物质进行了研究。试验表明,空间电场强度的变化可以调控Ca2 离子流的流动方向,正向空间电场强度的迅速下降能使植株根区的Ca2 离子流向植株的地上部分;当该电场强度迅速增加时,地上部分的Ca2 阳离子则流向植株根区。为此,通过实验证明了正向空间电场与足量的CO2相配合能大幅度提高温室果菜产量和果实硬度、糖度。     

CO2气调防治储粮害虫试验仓的研制与应用

通过CO2气调防治储粮害虫试验仓的研制及应用试验,提出了试验仓在试验中应考虑的因素及解决的方法,例如,试验仓的密封问题、充气与补气的问题、测试装置的布置与参数的采集、虫笼的放取与虫情的检查等。试验仓的试验结果为,杀虫的最佳温度是(25±3)℃,CO2达到25%~35%,杀虫的持续时间为10d以上,从而为实际应用CO2防治储粮害虫提供了可靠的依据。分析了在农村建造小型钢板仓的可行性,为全面推广CO2气调防治储粮害虫技术奠定了基础。     

水动冷却塔直驱混流式水轮机转轮数值模拟优化

针对比转数仅有54的水动冷却塔直驱混流式水轮机,选取影响水轮机转轮效率的6个重要水力参数β1,β2,b0/D1,Φ/D1,Z,a/D1,每个因素取2个水平,设计L8（2^7）正交表,生成8个设计方案.通过CFD软件分别对8个方案的水轮机进行全流道数值模拟,采用理论分析和CFD技术分析转轮水力损失特性,对比其结果、优化转轮参数,再将优化后方案进行数值模拟和外特性试验,对比得到的结果,表明使用正交化方法结合CFD技术可在较少的试验方案下有效地改进水轮机叶轮水力性能,达到水轮机优化设计的目的.在设计流量点Q为5 000 t/h处,优化后的模型转轮输出功率为156.57 kW,水轮机效率达到86.51%;数值模拟效率比试验效率低0.11%,实测结果的基本趋势与数值模拟结果相一致.     

Improved method for comparing abundance data for soil zoological field studies

Soil bulk density varies among sites as well as microhabitats, and in different years at the same site. Bulk density is a highly variable parameter that introduces undefined but significant errors to abundance field data of soil microfauna when given in individuals per g soil dry mass (sdm). Such data are not comparable among sites, microhabitats and years and they are unsuitable for comparative ecological field studies. Soil corer sampling technique, defined as soil surface square units (e.g. 1 cm²), is recommended to overcome the methodological imprecision of estimating abundance of soil microfauna from field studies in ind·g sdm. This removes consideration of variable soil bulk density and enables us to establish abundance values directly in ind·cm⁻² without any recalculations. Resultant data are comparable both spatially and temporally. Abundance data as individuals per m² is a commonly used unit for soil meso-, macro- and megafauna.

Résumé

La densité apparente du sol est extrêmement variable aussi bien selon les sites que selon les microhabitats, ainsi que selon les différentes années sur un même site. La variabilité de ce paramètre induit des erreurs mal définies, mais significatives, dans l'estimation des abondances de la microfaune du sol lorsque celles-ci sont produites en termes de nombre d'individus par gramme de sol sec. De telles données ne sont pas comparables entre sites, microhabitats, ou années, et ne sont donc pas utilisables pour des études d'écologie comparative. La méthode d'échantillonnage par carottage du sol sur une surface connue (par exemple 1 cm²) est recommandée afin de maîtriser l'imprécision liée aux estimations par poids de sol sec. Cela permet de s'affranchir du paramètre de densité apparente du sol et permet de donner directement des valeurs d'abondance en nombre d'individus par cm² sans aucun calcul. Les données ainsi exprimées sont comparables, à la fois spatialement et temporellement. Le nombre d'individus par m² est une unité communément utilisée pour la méso-, macro- et mégafaune.     

厌氧污泥颗粒化促进技术的研究进展

本文总结Ca^2＋，Al^3^＋，人工合成有机阳离子聚合物和壳聚糖促进厌氧污泥颗粒化的机理以及研究现状，认为上述物质在低浓度废水处理领域可以得到更进一步应用，同时应不断关注有机阳离子聚合物的发展情况。     

2-D数字阀用低惯量旋转电磁铁及其矩角特性研究

针对传统2-D数字阀用电-机械转换器转动惯量大、动态响应低的不足,研制了一种空心杯转子结构的低惯量旋转电磁铁.通过磁路解析讨论了电磁铁结构和运行参数对输出力矩的影响;基于Ansoft/Maxwell 3-D平台对其矩角特性进行了有限元模拟.试验结果和仿真结果基本一致,该低惯量旋转电磁铁具有较大的静力矩,其矩角特性近似于正弦波形,可用作高频2-D数字阀的电-机械转换器.     

冬小麦生育中期农田水分与二氧化碳通量研究

以大兴实验站冬小麦为研究对象,采用涡度相关技术监测农田显热、潜热和二氧化碳通量,依据实测数据分析了冬小麦碳、热通量的变化特征,并研究各分量在抽穗期的关系和农田群体水分利用效率的变化规律。结果表明,①CO2通量的日变化成单谷型下凹曲线,极值出现在12:00左右,潜热和显热通量则呈单峰型上凸变化;②抽穗期,CO2通量与净辐射和潜热通量都呈现出极显著相关关系,而与显热通量在晴天成极显著相关关系;③作物农田水分利用效率在08:00—11:30较高,范围在0.02~0.04 g(CO2)/g(H2O)。     

小麦秸秆和小麦秸秆生物质炭对低质量浓度Cd~(2+)的吸附特性研究

针对再生水灌溉镉污染问题,研发新型低成本高效重金属吸附材料。以农业废弃小麦秸秆和小麦秸秆生物质炭为研究对象,研究了麦秆和小麦秸秆生物质炭对低质量浓度Cd~(2+)的吸附性能及影响因素。结果表明,麦秆和小麦秸秆生物质炭对Cd~(2+)的吸附特性符合Langmuir方程,且吸附作用主要发生在吸附开始的10 min,试验条件下,生物质炭对Cd~(2+)去除率达90%以上,麦秆对Cd~(2+)去除率为70%左右;pH值对麦秆吸附Cd~(2+)影响显著,对生物质炭吸附Cd~(2+)影响极显著,pH值为3~6时生物质炭对Cd~(2+)的吸附效果较好。温度显著影响麦秆对Cd~(2+)的吸附,温度对生物质炭吸附Cd~(2+)无显著影响,当吸附材料投加量大于0.5 g/L即固液比大于0.45 g/mg时,增大二者投加量对其吸附Cd~(2+)没有显著影响。     

农田管理措施对滨海盐渍化土壤碳平衡的影响

为研究不同农田管理措施对滨海盐渍土壤碳平衡的影响,通过玉米-小麦轮作试验,研究农田土壤碳收支情况。试验共设6个处理:(1)常规对照(CK),(2)有机肥常量(OF),(3)氮肥增施(NF),(4)秸秆还田(S),(5)有机肥加秸秆(OF+S),(6)免耕(NT)。结果表明,秸秆还田和施用有机肥提高了土壤呼吸的强度,而NT处理的CO_2平均释放量最低,不同处理下土壤呼吸表现为OF+S处理S处理OM处理NF处理CKNT处理。各处理土壤有机碳量随着作物种植年份的增加而逐渐升高,其中OF与NT处理增加最多,而NF处理并没有显著提高土壤的有机碳量。在两季作物收获后,各处理的碳输入均高于碳输出,表现为碳净输入,呈现较强的碳汇特征。S处理和OF处理的碳净输入均显著高于CK,可有效减缓土壤CO_2排放,增加其有机碳的输入。