摘要：土壤结构力学稳定性不仅与土壤质量和肥力密切相关,而且还与农业器具设计和农业水土工程建设紧密联系。该研究以黄土高原广泛分布的塿土和黄绵土为研究对象,采用振幅扫描试验模拟振荡荷载过程,研究土壤容重和含水率对土壤结构力学稳定性的影响。结果表明:1)随土壤容重的增加,土粒间接触点增多,使得剪切强度参数:线性黏弹区的剪切应力和储能模量均增加,土壤结构强度增强;黄绵土屈服点的剪切应变和塿土的积分z随容重增加先增大后降低,表明土壤颗粒存在一个最稳定的排列组合方式。同时,剪切强度参数对土壤容重的响应更为敏感。2)随含水率的增加,土壤颗粒间黏聚力和摩擦力降低,剪切强度参数:线性黏弹区的剪切应力、屈服点的剪切应力、最大剪切应力均降低,土壤结构强度降低;当剪切应变在线性黏弹区时,塿土的弹性随含水率的增加而增加,而较大的剪切应变下的塿土的弹性和黄绵土总的弹性随含水率增加均降低。3)对比2种土壤,因塿土的黏粒、有机质、阳离子交换量、比表面积等较高,增加了土粒间的胶结强度,使得塿土的弹性和剪切强度较高,而黄绵土结构更具脆性。该研究结果表明基于流变仪中的振幅扫描测试所获取的流变学参数能够定量表征土壤细观结构力学稳定性,为进一步深入认识土壤微观力学特性提供了丰富的评价参数。

摘要：【目的】针对目前黄土高原坡面流由于水深、流速等量测困难给研究带来的问题,探讨黄土高原坡面侵蚀的特点。【方法】利用土壤侵蚀力学、水力学、泥沙运动力学及相似论的基本原理,从径流、侵蚀输沙、入渗等角度初步设计了紊流条件下坡面非常规比尺模型(几何比尺小于1),并对其径流过程进行了验证。【结果】在正态条件下,满足几何、糙率等相似条件下建造的坡面模型;在试验条件下,其水流连续性、惯性力重力比、惯性力阻力比等基本相似。【结论】坡面非常规比尺模型可以为坡面流水力学特性的研究提供一种新的途径。

摘要：浅沟形态特征是建立陡坡地坡面浅沟侵蚀预报模型的基础。为了定量研究黄土陡坡地浅沟形态特征,在长8 m、宽2 m、深0.6 cm的试验土槽上制作了雏形浅沟,设计了2个降雨强度(50、100 mm/h)和3个浅沟发生的典型坡度(15°、20°、25°),利用模拟降雨和径流冲刷(10 L/min)相结合的试验方法定量分析了黄土陡坡地的浅沟形态特征。结果表明:降雨强度和坡度的增加均加快了坡面浅沟侵蚀过程并使浅沟沟槽宽度和深度不断增加,25°和100 mm/h降雨强度下的浅沟沟槽平均宽度和深度比15°和50 mm/h降雨强度下的分别增加1.40和0.61倍。根据测针板法得到的3 cm×10 cm精度的地表高程值数据,在Surfer软件中生成不同试验处理下的地面数字高程模型(DEM,digital elevation model)及水流流路图等,发现坡度的增加使两侧坡面细沟汇入浅沟沟槽的坡长增大,而降雨强度的增加则导致浅沟沟槽两侧坡面细沟汇入浅沟沟槽的坡长缩短,同时,沟道密度、地面割裂度和浅沟复杂度均随着降雨强度和坡度的增加而呈现增大的趋势,三者分别变化于0.74~1.48 m/m2、0.13~0.29和1.64~2.84之间,而不同降雨强度和坡度条件下浅沟沟槽宽深比变化于0.65~1.27之间。基于不同试验处理下的DEM,根据相邻格网关系在水平方向上计算方向导数后发现,方向导数格网等值线图可以有效地反映坡面浅沟和细沟的长度、表面积及侵蚀最严重的浅沟沟底位置。

摘要：雨滴形状、直径、降落速度等是表征雨滴特性的重要物理量。为了获取雨滴物理特性参数,基于粒子成像的瞬态测量可视化技术,研制了降雨环境下拍摄雨滴影像的光路系统和成像系统,开发了雨滴影像的识别、提取、量测等软件系统,设计了一种基于面阵电荷耦合元件的自然降雨成像测量系统。钢珠洒落实验发现该技术观测误差小。外场观测实验发现本次降雨主要以中等粒子为主,雨滴直径和降落速度均值分别为2.00 mm和3.52 m/s。雨滴降落速度可由雨滴直径的线性回归方程表达,且该方程的预测准确度和精度较高。可见,该测量技术可以准确地获取雨滴物理特性参数,为降雨特征和土壤侵蚀研究开辟了新途径。

摘要：为探索简易塑料草莓大棚的人工智能种植,根据关中地区简易大棚的特点构建了大棚环境感知、计算机后台种植模型智能处置决策、用户手机微信告知及执行检查评价等环节的简易大棚物联网架构,开发智慧种植管理系统。该系统基于标准化技术体系分期给用户下达工艺单,基于环境感知由后台计算机给每个种植户下达处置要求,实施区应用效果良好,单个大棚产量和收入分别提高79.7%和169.6%,农药残留和药物资金投入分别降低15.6%和23.5%,节约灌水量29.8 m^3,水分产量利用效率和水分经济利用效率分别提高137.6%和255.4%。

摘要：【目的】藓类植物在涵养水源、营养循环、环境指示、天然更新等方面都发挥着不容忽视的作用。羽枝青藓是秦岭北麓自然保护区(车峪)内石生苔藓的优势藓种之一。为验证人工培育羽枝青藓的可行性,探索羽枝青藓切茎繁殖培育因子对其生长的影响,以期能够快速扩繁羽枝青藓,为石质坡面绿化及生态恢复提供充足植物材料。【方法】通过野外调查确定自然状态下羽枝青藓的适宜环境(温度、湿度、光照强度);使用镊子和塑封袋获取长势良好的石生苔藓—羽枝青藓,阴干并除去杂质;室内培育因子设计选择基质类型、接种量和切茎长度3种影响因子进行完全试验。将羽枝青藓切茎按试验设计均匀接种在培育盒中,培育盒整齐置放于培育架上,在人工气候室内开展羽枝青藓的切茎培育。【结果】羽枝青藓切茎培育试验结果表明:(1)羽枝青藓生长的最适宜湿度为80%,温度为13~25℃,光照强度为4000~6000 lx;(2)羽枝青藓切茎碎段长度在1~3 mm时萌发潜力最大;(3)羽枝青藓切茎播种量为60 g/m^(2)为宜;(4)最适宜羽枝青藓切茎生长的培养基质为火山岩+麻布/纱布的组合。【结论】羽枝青藓可在人工控制的生长环境下实现人工培育和快速扩繁,羽枝青藓切茎繁殖影响因子的明确为苔藓种源快速扩繁和石质坡面绿化恢复新方向提供了重要借鉴。

摘要：生物结皮在旱区荒漠养分循环和碳氮固存等生态系统功能方面发挥着重要作用,尤其能通过光合作用固定CO_(2),从而提高土壤有机碳含量。目前有关区域尺度生物结皮土壤有机碳认知的缺乏在一定程度上制约了土壤碳库的精准预测。本研究选取毛乌素沙地全域(4.22万km^(2))内45个样地,测算了藓结皮和藻结皮两类典型生物结皮及其下土壤的有机碳含量(SOC)和密度(SOCD),并结合气候、土壤和植被等指标,深入探讨了区域尺度下生物结皮有机碳的空间分布特征及其主控因素。结果表明:1)与裸沙相比,生物结皮显著提升了土壤有机碳含量和密度,且藓结皮及其下土壤有机碳含量(4.93 g·kg^(-1))和密度(0.41 kg·m^(-2))均高于藻结皮(1.89 g·kg^(-1)、0.18 kg·m^(-2))。2)区域尺度上,生物结皮的有机碳含量和密度具有明显的空间分布特征,呈现出由东北-中部、西部-东南方向递减的带状分布与块状镶嵌分布。3)生物结皮及其下土壤有机碳含量和密度主要受气候、土壤和植被的综合影响,并因生物结皮类型而异,藓结皮主要受年均最高温和蒸散力的影响,而藻结皮主要受水蒸气分压的影响。

摘要：以陕西杨凌周边开发建设项目弃土堆积体表层土壤为试验材料，模拟野外最常见的散乱锥状堆积体的形成过程和堆置形态。在室内模拟降雨的条件下，设计了七组降雨强度（1．0、1．25、1．5、1．75、2．0、2．25、2．5mm／min），研究了雨强对物质组成为全土的锥状工程堆积体的产流产沙规律和细沟发育的影响。结果表明：①降雨强度对径流率和侵蚀速率的变化规律有着显著的影响，在不同的降雨条件下，径流率和侵蚀速率随时间的变化规律不同；②各雨强条件下，细沟长度、宽度和深度的变化趋势不同，其中细沟长度与侵蚀速率之间存在着显著的正相关关系；③在产流初期（0～10min），侵蚀速率随雨强的增大呈现出一条较为平缓的曲线，产流时间〉10min后，侵蚀速率随雨强的增大呈现出指数增大的趋势；④总侵蚀量与雨强之间存在着明显的指数关系。

摘要：生物结皮是干旱半干旱地区重要的地表活体覆盖物,其通过光合固碳影响土壤有机碳、活性碳组分的含量及其稳定性。目前有关生物结皮中有机碳变化特征的研究非常有限。本研究在毛乌素沙地沿降水梯度从西北向东南选择了两类典型的生物结皮(苔藓结皮、藻结皮),直线跨度188 km,通过测定土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、可溶性有机碳(DOC)、颗粒态有机碳(POC)和易氧化有机碳(ROC),探讨生物结皮对土壤有机碳稳定性的作用及其对降水梯度的响应,并基于藓类植物凋落物分解试验解析降水变化对其碳分解过程的影响。结果表明:1)两类生物结皮覆盖均显著提高了SOC和MBC、DOC、POC、ROC等活性碳组分含量及SOC稳定性,其中,藓结皮对SOC的提升作用为藻结皮的1.6~2.6倍。2)两类生物结皮SOC含量最低点均出现在西北样地(分别为6.43、14.50 g·kg^(-1)),随降水升高,SOC总体上呈现递增的趋势。3)随降水的升高,藓类凋落物所需的分解时间逐渐减少,研究期内(7月至次年2月)的分解系数在0.010~0.014,显著低于维管植物,自西北向东南3个样地藓类凋落物的碳释放量分别为8.09、10.89、12.88 g·kg^(-1)。4)典范对应分析显示,水蒸气分压力、实际蒸散量、年均温、地表向下短波辐射、潜在蒸散量、饱和水汽压差等是影响SOC及其活性碳组分含量的关键气候因子,粉粒含量是影响其含量的主要土壤因子。

摘要：我国北方土石山区的地形特点是土层薄、坡长坡陡、波状起伏、以坡耕地水土流失为主。该区水土流失严重,侵蚀沟道密集,对当地和下游造成严重的水土流失问题。为解决波状坡耕地水土流失的治理问题,针对波状坡耕地形态特征和水土流失特点,设计波状坡耕地拦挡淀排技术,并将其布设于野外径流小区进行观测。结果表明:1)拦挡淀排技术对波状坡耕地削流和减蚀作用均有较好的效果,2年平均的削流率和减蚀率分别为53.72%和87.21%,该技术对于各种类型的降雨均有较好的坡面削流效果,该措施的排水系统表现出可靠性和稳定性。2)通过对不同类型的降雨造成的径流量分析,拦挡淀排技术对波状坡耕地的径流调控率在降雨强度较大的情况下能发挥出较好的效果。通过趋势线分析,对照小区的产沙量与降雨量间的直线斜率大于措施小区(趋势线接近水平),说明拦挡淀排措施下不同降雨量产生的泥沙量都很小,拦挡淀排技术减沙效果显著。3)通过对次降雨资料分析表明,措施小区泥沙侵蚀量均远小于对照小区。波状坡耕地的年泥沙侵蚀量主要是由几场大暴雨引起的,拦挡淀排技术在大暴雨情况下也有显著的减蚀效果。通过添加趋势线分析发现措施小区泥沙侵蚀量与降雨量,降雨强度和I30之间均没有良好的线性关系,措施小区泥沙侵蚀量受降雨量,降雨强度和I30的共同影响。在雨季,措施小区泥沙侵蚀量受地表粗糙度的影响较大。4)从农作物产量来看,相同施肥条件下,拦挡淀排技术在干旱年比平水年份对作物增产的作用更明显。因此,拦挡淀排技术能够有效防治波状坡耕地水土流失,可作为一项新型坡耕地水土流失防治技术。