A novel approach to studying the effects of temperature on soil biogeochemistry using a thermal gradient bar

The temperature dependence of chemical reaction rates and microbial metabolism mean that temperature is a key factor regulating soil trace gas emissions and hydrochemistry. Here we evaluated a novel approach for studying the thermal response of soils, by examining the effects of temperature on gas emissions and hydrochemistry in (a) peat and (b) soil from a Sitka spruce plantation. A thermal gradient was applied along an aluminium bar, allowing soil to be incubated contemporaneously from 2 to 18 °C. The approach demonstrated clear differences in the biogeochemical responses of the two soil types to warming. The peat showed no significant emission of CH₄ at temperatures below 6 °C, while above 6 °C, a marked increase in the rate of release was apparent up to 15 °C (Q₁₀ = 2.5) with emissions being similar between 15 and 18 °C. Conversely, CH₄ emissions from the forest soil did not respond to warming. Nitrate availability in the peat decreased by 90% between 2 and 18 °C (P < 0.01), whereas concentrations in the forest soil did not respond. Sulphate availability in the peat decreased significantly with warming (60%, P < 0.01), while the forest soil showed the opposite response (a 30% increase, P < 0.01). Conventionally, thermal responses are studied by incubating individual soil samples at different temperatures, involving lengthy preparation and facilities to incubate samples at different temperatures simultaneously. Data collected on a given thermal response is usually limited and thus interpolated or extrapolated. The thermal gradient method overcomes these problems, is simple and flexible, and can be adapted for a wide range of sample types (not confined to soil). Such apparatus may prove useful in the optimization of management practices to mitigate the effects of climate change, as thermal responses will differ depending on land use and soil type.     

加热光纤法同步测定土壤水热参数误差分析

土壤水热参数是研究土壤水热传输的基本物理参数。当前热脉冲探针法（HPP）可同步测定土壤水热参数,但该方法仅限于在点尺度下测定。与其具有相同理论基础的加热光纤法（SPHP-DTS）,可将测定尺度增大至田间千米尺度,但其测定精度尚未得到有效验证。为了探知SPHP-DTS法的误差,本研究进行了SPHP-DTS法与HPP法测定土壤水热参数的对比试验。结果表明,以HPP为标准,加热光纤法测定热导率的精度RMSE为0.13 W?m-1?℃-1。SPHP-DTS法测定的热导率显著高于HPP法,主要原因在于加热光纤时产生的温度效应。通过热导率法测定土壤含水率时,在热导率测定误差的影响下,SPHP-DTS法的测定精度明显低于HPP法。SPHP-DTS法测定土壤水热参数的其他误差来源包括光纤与土壤之间多个界面的接触热阻、光纤的温度敏感性、噪音干扰以及温度梯度驱动下的水分迁移。本研究可为SPHP-DTS法提升土壤水热参数测定精度提供理论参考。     

A perspective on the measurement of time in plant disease epidemiology

The growth and development of plant pathogens and their hosts generally respond strongly to the temperature of their environment. However, most studies of plant pathology record pathogen/host measurements against physical time (e.g. hours or days) rather than thermal time (e.g. degree-days or degree-hours). This confounds the comparison of epidemiological measurements across experiments and limits the value of the scientific literature.     

应用热扩散技术对油松栓皮栎比导率的研究

2001年4-10月,应用热扩散技术研究北京西山地区31年生油松栓皮栎混交林标准木的比导率并对13个环境因子的变化规律进行同步观测.结果表明,在野外自然条件下,油松和栓皮栎的比导率在标准日内均呈明显的凸形变化规律,栓皮栎的比导率始终高于油松.影响树木比导率的因素基本上可以分为2类,即生物学结构的遗传特性和环境因素.在林分生长期内的不同时段,环境因子对2个树种比导率的作用各不相同,即使是同一树种,在各个时段内对其比导率产生显著影响的环境因子也不是一成不变的,但一般可用少数几个环境影响因子来比较准确地模拟出比导率的变化.     

热技术方法测算树木茎流的发展及应用

热技术方法根据其设计原理可分为热脉冲法、热平衡法、热扩散法和激光热脉冲法.回顾利用热技术方法测算树木茎流的历史,概述热技术方法的产生和发展过程,重点论述4种热技术方法的设计原理、最新研究成果和概况,及实际应用中需注意的问题.基于热技术法的特殊优点,对其拓展性应用前景进行了展望:应用热技术方法对林木耗水进行尺度扩展,扩展模型中主导环境因子的导入,不同树种群体耗水量的估测等难点问题的深入研究和解决,将推动热技术理论和研究方法的进步.对现有的研究成果和研究目标进行分析认为,热扩散方法将成为未来几年研究树木液流的重要测算方法.     

超早强大体积混凝土的温控防裂

论述了对大体积混凝土的原材料,通过优化配合比设计、提高混凝土设计等级、选用适当外加剂、增设导流管等技术措施和先进的施工工艺,并结合测温加强养护,可以解决大体积混凝土施工中的温度裂缝问题。     

设施园艺电驱移动平台轮毂电机设计及其磁-热耦合性能

针对设施园艺作业场景下电驱移动平台的低速大扭矩牵引作业需求,该研究设计了一种减速内转子轴向磁通轮毂电机,建立电机的电磁有限元模型并分析其电磁和损耗特性。考虑到绕组电阻率受温度变化影响,构建基于热网络法的轮毂电机磁-热耦合改进模型。与台架试验结果相比,基于改进模型获得的转矩预测值较传统模型的精度提高了5.33%,验证了模型的正确性。利用改进模型分析了温度和相电流对电机转矩特性的影响,仿真结果表明,输出转矩随电机温度增加而降低;在0～20 A,电机平均输出转矩与相电流呈线性关系。试验结果表明,轮毂电机功率随转速增加而增大,峰值功率可达4.59 kW,而转矩基本保持恒定;在转速450～900 r/min、转矩300～600 N·m时,电机效率高达93.2%。研究结果可为轴向磁通电机初步设计与多场耦合影响下电机性能分析提供思路。     

平阳霉素对盆栽小菊意大利红的诱变效应

利用1、2、4、8 mg·L-1平阳霉素(PYM)对小菊品种意大利红离体培养的叶片和茎段进行诱变处理.结果表明,PYM对叶片和茎段愈伤组织的诱导和分化具有明显的抑制作用,随着PYM质量浓度的增加,愈伤组织的诱导和分化均呈明显的下降趋势.对茎段外植体经不同质量浓度PYM处理后的M1代,进行田间主要观赏性状观察和统计分析,发现诱变后代与对照相比,平均株高、冠幅、节间长度和叶片长/宽均减小,花径增大,管状花数目和舌状花数目增加.诱变后代中还出现了叶色、叶型、花色以及花型变异的植株.随着PYM质量浓度由低到高,花型的变异率分别为0、2.5%、3.3%和1.2%,花型多为舌状花向下翻卷,或舌状花前端变尖;花色的变异率分别为0、4.9%、8.2%和1.2%,花色均往浅色方向变异.PYM最适的诱变质量浓度为2～4 mg·L-1.     

夜温对蝴蝶兰成花诱导的研究

在智能化温室内,通过盆栽试验,采用指标测量、方差分析、多重比较等方法得出:适宜的夜温在蝴蝶兰花芽分化中起着非常重要的作用,18℃是花芽分化的最佳夜温。虽然夜温在15℃时,花茎抽出最早,但花茎萌发率比18℃夜温处理低6个百分点,花苞数平均少1.8个;而18℃夜温处理的蝴蝶兰花茎萌发率比22℃处理高14个百分点,花苞数平均高3个。     

EM38在黄河三角洲地区土壤盐渍化快速检测中的应用研究

针对目前黄河三角洲地区存在的土壤盐渍障碍问题,以该地区典型地块为研究对象,电磁感应仪EM38检测与田间采样相结合,分析土壤电导率的剖面分布特征,建立磁感式表观电导率与土壤电导率间的回归模型,并对运用电磁感应仪EM38划分土壤盐渍剖面类型进行探讨。结果表明:研究区表层土壤盐分具有较强的表聚性与变异强度,剖面各土层电导率间存在着关联性;土壤电导率与磁感表观电导率EMh、EMv间呈极显著的相关关系和对数相关关系,EMh对浅层土壤电导率的解译精度较高,对深层土壤电导率、EMv的解译精度要高于EMh;利用电磁感应仪EM38可将研究区土壤盐渍剖面准确划分为表聚型、底聚型与均匀型三种类型,其中表聚型与底聚型是研究区最主要的盐渍剖面类型,进一步的统计分析证明了采用电磁感应仪EM38对土壤盐渍剖面的分类结果具有较高的精度与可信度。该结果对研究黄河三角洲地区土壤盐渍化的发生机理、预测与评估该地区土壤盐渍化的发生发展具有重要参考意义。