基于惠斯通电桥探究热敏电阻与温度之间的关系

大学物理实验课覆盖范围广,具有严谨的理论基础和科学的实验方法,是培养学生科学思维、提高科学素养的重要手段。但是,目前大学物理实验存在创新性不足,与生活结合性不强等问题。本次实验以热敏电阻替代定值电阻作为研究对象,以惠斯通电桥作为载体,研究NTC型热敏电阻在不同温度下电阻值与温度之间的关系。通过拟合温度与电阻值之间的变量关系,得到电阻值(R_(T))随温度(T)变化的函数关系,进而可以得出在任意温度的电阻值。基于热敏电阻在日常生活中随处可见,提高学生的学习兴趣,从而进一步提高基础物理实验的拓展性,提高学生的动手能力和创新能力。

植物叶片葡萄糖活体检测双通道传感器的制备及应用

【目的】制备植物叶片葡萄糖活体检测传感器,以实时检测植物体叶片的葡萄糖浓度,为了解霜霉病侵染黄瓜的抗病状态提供支持。【方法】采用双通道丝网印刷电极为基底电极,使用1 mg/mL氯金酸溶液在传感器表面生成金纳米颗粒用于提高其导电性及活性面积,将5 mg/mL壳聚糖和180 mg/mL葡萄糖氧化酶混合以提高酶的固载量和活性,滴加10%的Nafion水溶液以增加对阳离子的选择性并提高电极稳定性。在此基础上研制出一种适用于活体检测植物扁平叶片中葡萄糖浓度的双通道电化学传感器。采用扫描电镜、X射线能谱、红外光谱、循环伏安法及电化学阻抗谱,对所制备传感器进行形貌、结构及电化学的表征;基于优化条件,对所制备的葡萄糖传感器进行性能测试;进一步使用黄瓜果汁进行传感器的加标试验,并应用该传感器对正常与带菌斑黄瓜叶片的葡萄糖浓度进行测定和比较。【结果】所制备植物叶片葡萄糖活体检测传感器的形貌、结构及电化学表征结果显示电极制备成功,其对葡萄糖具有良好的催化效果,反应为扩散控制过程;所设计的植物活体叶片葡萄糖检测双通道传感器的线性检测范围为1~150 mmol/L,检出限为0.784 mmol/L。采用3种不同浓度黄瓜果汁进行加标回收试验,回收率为97.17%~103.05%,相对标准误差≤4.52%,表明该传感器准确可靠。应用所制备的传感器检测结果表明,在双通道检测条件下,正常黄瓜叶片和霜霉菌侵染黄瓜叶片在通道1的葡萄糖浓度分别为(8.03±0.96)和(28.71±2.03)mmol/L,在通道2的葡萄糖浓度分别为(12.15±1.46)和(25.57±1.81)mmol/L,霜霉菌侵染黄瓜叶片的葡萄糖浓度较相应正常叶片增长了257.53%(通道1之间)和110.45%(通道2之间),表明不同生理条件下同种植物叶片的葡萄糖浓度因为霜霉菌侵染而存在显著差异(P<0.05);病斑区域葡萄糖浓度的检测结果还显示,通道1的葡萄糖浓度高于通道2,表明通道1检测的侵染区域抗病响应迅速,侵染区相应代谢物质会发生明显变化导致邻近区域的葡萄糖逐步出现积累。【结论】所制备的传感器能够检测植物在不同生理环境下的葡萄糖浓度,可为活体植物叶片葡萄糖的实时检测提供技术支持。

基于电阻率断层扫描技术探测林地土层厚度

土层厚度对林地生产力具有重要影响,是评价林地土壤质量的重要指标。为了对林地土壤的土层厚度进行调查,该文应用电阻率断层扫描技术对林地土壤土层厚度进行了研究,对其可适用性做出评价。通过在野外试验点对土壤电阻率的实地断层扫描,将其结果与实际测定得到的基岩特征电阻率相结合,预测土层厚度,并将预测值和实地基坑开挖数据进行比较。结果表明,研究区土层厚度多在小于2 m的范围内,电阻率断层扫描技术估测结果与实测结果相符(均方根误差为0.2678),初步表明该技术在估算林地土层厚度方面具有良好的适用性。该研究结果为土壤学方面相关研究提供重要手段,也将对土壤质量评价和土地利用等相关工作提供指导。

负水头供水条件下土壤水分一维入渗规律的研究

将土壤供水头压力控制为负值,测定了垂直入渗、毛管上升和水平入渗3种情况下的土壤吸水过程,发现随供水吸力的增加,垂直入渗、毛管上升和水平入渗过程中湿润峰前进速度和入渗速度的相对差异变小。将入渗速率等于潜在蒸发速率时的湿润厚度定义为临界湿润厚度,计算了潜在蒸散率为5 mm/d时不同负水头下壤土的临界湿润厚度;确认了垂直、毛管和水平入渗下湿润峰位置与入渗量的关系,将湿润峰位置-累计入渗量曲线的斜率,即已湿润土体内入渗水分所占的容积百分数定义为湿润系数,提供了所测壤土的湿润系数-负水头曲线;建立了负水头供水过程中土壤含水量空间分布模型;观察到湿润锋含水量与供水吸力间的依赖关系。

基于电阻率断层扫描技术的土壤砾石体积含量评估

为了对电阻率断层扫描技术应用于土壤中砾石含量的研究进行评估,该文对此应用进行了数值模拟研究。该研究假设石质土壤为由细土和砾石组成的二相介质,采用有线差分法对所建立土壤数值模型进行了电阻率断层扫描模拟,模型中砾石随机分布且相互独立,过程中对砾石尺寸和土壤中水分情况的影响进行了研究。结果表明对已知二相各自电阻率值的石质土壤,其等效电阻率与其中砾石体积含量相关,数值模拟结果与理论预测结果相符合,验证了电阻率断层扫描技术应用土壤中砾石体积含量估计的可适用性,同时指出在土壤较湿润时为该技术的适宜使用条件。该研究为土壤学分类研究及质量评价提供参考和指导。

土壤中砾石含量的测定方法研究进展

石质土壤中含有大量砾石,大量砾石的存在会影响土壤理化特性和水力特性。土壤中砾石含量的研究会影响土石介质的生产力评估、水文及风化过程的研究水平。本文主要介绍了国内外土壤中砾石含量的现有测定方法,对环刀取样法、挖坑法、Viro插钎法,γ射线法、探地雷达及电阻率断层扫描技术的实际应用进行了讨论。在实际研究中应根据实际情况选择合适的砾石含量测定方法。土壤中砾石含量的测定应该引起国内相关研究的重视,为土壤研究提供重要信息并为土壤学研究水平的提高提供帮助。

土壤进气值和发泡点测定方法的研究

应用土壤电导率与基模吸力的关系,判断和测定了土壤的进气值,采用改进后的砂型漏斗装置测定了土壤的发泡点。对脱水过程中3个不同剖面层次土壤进气值和发泡点的测定结果表明,耕作表层(A p)土壤的进气值和发泡点分别为1.343和5.880 kPa;淋溶淀积过渡层(AB)土壤的进气值和发泡点分别为2.597和4.116kPa;埋藏表层(A b)土壤的进气值和发泡点分别为0.451和6.076 kPa。由此可见,土壤的进气值与发泡点的数值明显不同,进气值与发泡点是2个不同的概念。

非表层剖面层次土壤生产力评价研究

研究了盆栽条件下4个非表层土壤剖面层次(AB,Ab,Bk,Bg)土壤在3种肥料处理下对“京绿2号”小白菜根系发育和养分水分吸收的影响,并评价了其生长障碍因子。结果表明,各处理出苗无明显差异;施加尿素和磷二铵有利于干物质积累量增加,且磷二铵的效应更显著;施磷二铵处理的根冠比明显低于不施肥处理和施尿素处理;施加尿素和磷二铵后作物含N量增加;施加磷二铵后各土壤剖面层次土壤中的植株P浓度明显提高。综合分析表明,正常情况下只要补充N肥和P肥,作物耕层以下的各土壤剖面层次对作物生长并无明显的阻碍作用,且通过适当的耕作和灌溉,可使非耕层土壤生产力状况得到改善。

重视创新能力培养的大学物理教学实践与思考

大学物理学课程自身的特点决定了其在学生创新能力培养方面有着不可替代的作用。根据高等农林院校的专业特色,针对物理教学只注重知识传授的弊端,首先,要把学生创新能力的培养作为大学物理教育教学改革的方向。通过改革大学物理课程的教学模式和教学方法,培养学生开展科学探索与创新的兴趣和积极性;通过学法指导,培养学生科学探索与创新的思路。其次,要改革课程平时的考核方式,注重学生科学研究能力的培养。通过实施小组科研汇报的考核方式,促进科研小组的群体协作;通过实施科研论文撰写及文献组织的考核方式,注重学生信息获取能力的培养。最后,要适应创新教育的需要,创建新的课程期末考核方式,把学生科技创新能力的培养作为贯穿于全部教育教学活动的目标。

面向学生创新能力培养的大学物理实验教学改革与实践

文章对如何发挥大学物理实验课程来提高学生创新能力进行了探索和实践,相关改革思路清晰,措施得力,对学生创新能力的培养具有促进作用。相关工作将对大学物理实验课程在教学改革、科学研究、教学水平等方面的发展起到积极的推动作用。

温室内密闭小环境降温除湿效果及蒸腾水循环利用

为探索密闭小环境对其内部温湿度及蒸腾水循环利用的影响,该研究对温室内盆栽做全密闭处理,基于"温差"热交换原理,通过调控盆栽小环境内的温湿度,降温除湿的同时回收利用蒸腾水。结果表明,利用"水-气温差"对密闭盆栽进行降温除湿回收蒸腾水,降温除湿效果显著,正午12:30左右,相比密闭对照盆栽,温度降低3℃左右,相对湿度下降7%;其他时间降温除湿效果虽不及正午,但白天平均降温2.4℃,相对湿度平均下降5%,蒸腾水最终都回收到U型管中。而利用"地-气温差"进行热交换、利用气泵使水汽循环,对密闭盆栽进行降温除湿回收利用蒸腾水。试验过程中,夜晚的降温除湿效果不显著。白天气泵运行期间,地-气热交换处理盆栽相对于密闭对照盆栽温度平均下降2.5℃左右;相对湿度平均下降10%。正午时分,降温除湿效果最为显著,相比密闭对照盆栽气温降5℃以上,与温室内的温差只有1.5℃;此时湿度下降15%。降温后凝结而成的水珠在高速气流的带动下重复利用于盆栽。由此可见,利用水-气、地-气温差对密闭盆栽小环境可实现降温、除湿并实现蒸腾水的回收利用。

黄河中游湿地土壤养分与酶活性特征及相关性研究

在陕西合阳黄河湿地,通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究该湿地退化过程中不同土地利用方式(湿地、天然草地、开荒耕地和盐碱地)对土壤养分(有机质和N,P,K)和酶活性(脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶)的影响及其变化规律。结果表明:土地利用方式对土壤养分和酶活性的影响极显著(P<0.01),其排列顺序为:天然草地>开荒耕地>湿地>盐碱地。开荒耕地的土壤有机质和土壤养分介于天然草地和湿地之间,盐碱地土壤有机质仅为天然草地和湿地的3.4%和6.9%,土地资源的过渡开发利用会严重影响土壤肥力导致土壤退化。酶活性与土壤有机质及各养分成显著和极显著相关,且不同土壤酶活性间也存在显著相关性。不同土地利用方式下,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶差异极显著(P<0.01),其活性高低与土壤养分变化顺序基本一致。土壤酶活性反映出土壤肥力水平的高低,可以作为评价黄河湿地土壤肥力的指标。

温室内不同风速对盆栽甜椒生长及蒸腾的影响

为了研究不同风速对盆栽甜椒生长和蒸腾的影响。该文通过温室盆栽试验,设置了0(CK)、0.4m/s(T1)、0.8m/s(T2)、1.2m/s(T3)的不同风速研究其对盆栽甜椒生长及蒸腾耗水的影响,通过逐步回归分析,给出不同风速处理下盆栽甜椒的昼夜蒸腾量与气象因子的相关性。结果表明:温室内盆栽甜椒生长的最适宜风速是0.8m/s左右,无风或风速过大都不利于甜椒生长。盆栽昼夜蒸腾量也因风速不同而不同,夜间蒸腾量随着风速增加而增大。在甜椒的不同生长时期,白天蒸腾量受风速影响的表现不同。不同风速对温室盆栽甜椒产量、总蒸腾耗水量以及甜椒水分生产率均有极显著影响,分析得出风速偏高增加了甜椒的"无效"蒸腾,同时也降低了甜椒产量。

不同覆盖度下盆栽小白菜蒸散与水分利用效率

通过盆栽试验,研究了不同覆盖度条件下小白菜所处小环境的温湿度动态,以及作物蒸腾和盆栽基质蒸发的耗水规律。结果表明:植株生长点的温湿度随覆盖度的增大而增加。昼夜蒸散量随覆盖度的增大而减小,白天蒸散量变化显著,无覆盖处理白天蒸散量为最大,1/2圆覆盖处理仅次于无覆盖处理,15/16圆覆盖处理最小。小白菜从出苗到收获总的耗水量随覆盖度增大而减小,1/2圆覆盖、3/4圆覆盖、15/16圆覆盖处理的总耗水量分别为无覆盖处理的91.34%、69.03%和40.74%。无覆盖、1/2圆覆盖、3/4圆覆盖、15/16圆覆盖处理的地上部干物质质量的平均值分别为5.551、6.536、5.143、3.345g,其水分利用效率的平均值分别为1.53、1.97、2.05、2.25kg/m3。试验总结表明盆栽小白菜的水分利用效率随着覆盖度的增加而增加,15/16圆覆盖处理最高。

盐分对土壤电阻率的影响研究

为了解盐渍化对土壤电阻率的影响,本研究在室内设置了不同盐分类型、不同盐分浓度的土壤,采用四电极法对各处理的电阻率进行相应测定,分析了土壤含水量、含盐量和单、复盐构成对土壤电阻率的影响。研究结果表明:土壤电阻率随着含水量的增大而从16.08Ω·m下降到4.25Ω·m,呈对数函数下降;随盐分含量的增大呈幂函数下降,含Na Cl盐分的土壤电阻率从2.04Ω·m下降至0.20Ω·m,含Na2SO4盐分的土壤电阻率从2.89Ω·m下降至0.39Ω·m;不同盐分类型的构成对电阻率的影响同样存在显著差异,含盐量为0.1%时,碳酸盐、硫酸盐、氯化物盐、氯化物-硫酸盐作用下土壤的电阻率分别为4.40、3.64、2.05、2.25Ω·m,碳酸盐对土壤电阻率影响明显;当含盐量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,硫酸盐对土壤电阻率影响显著,对应的硫酸盐土壤电阻率分别为1.72、1.03、0.74、0.58Ω·m,氯化物盐土壤电阻率分别为0.59、0.36、0.27、0.21Ω·m。含水率和盐分总量是影响土壤电阻率的重要因素,电阻率随土壤中Na Cl和Na2SO4含量的增加均呈幂函数递减规律;单、复盐类型不同,对土壤电阻率的影响存在差异。

日光温室内负水头灌溉条件下茄子生长及生理特性的研究

【目的】研究日光温室内负水头灌溉对茄子生长及生理特性的影响,为温室水分管理提供理论和实践依据。【方法】设定灌溉系统的负压值为70hPa,每周常规灌溉的灌水量为负压自动灌溉系统下植株耗水量的1.5倍,在日光温室内进行负水头灌溉与常规灌溉下的茄子栽培试验,分析2种灌溉条件下植株的生长动态、一周内2种灌溉下土壤含水量的变化以及生育期内茄子生理特性的差异。【结果】70hPa负压灌溉下温室土壤含水量基本控制在14.48%左右。负水头灌溉下茄子的株高、茎粗、叶片数和展开度的增长速度均高于常规灌溉,其中株高和叶片数与常规灌溉相比差异显著。2种灌溉方式下茄子叶片的光合、蒸腾作用及气孔导度的日变化趋势相同,均呈双峰曲线;负水头灌溉下茄子的光合速率、蒸腾速率及气孔导度均显著高于常规灌溉。负水头灌溉下茄子产量为常规灌溉的1.44倍,负水头灌溉和常规灌溉下的作物水分生产率分别为17.86,8.27kg/m3,两者差异极显著,负水头灌溉的水分生产率为常规灌溉的2.16倍。【结论】负水头灌溉在持续供水的同时又能精确控制土壤含水量,有效减少土壤渗漏和地表蒸发,具有良好的节水效果且更有利于作物的生长,茄子的产量和水分生产率都得到了显著提高。

不同土地利用方式对陕西黄河湿地土壤水分物理性质的影响

[目的]研究不同土地利用方式对陕西黄河湿地土壤水分物理性质的影响。[方法]以陕西黄河湿地为研究区域,通过对不同土地利用方式下湿地土壤水分物理性质的比较,研究了湿地退化过程中土壤水分物理性质及其变异规律。[结果]在不同土地利用方式下,黄河湿地从河滩湿地、开垦湿地(农田)到因盐碱化最终废弃后的退化过程中,土壤容重均随着土壤深度的增加而增大,土壤容重的平均值分别为1.474、1.522、1.593 g/cm3。土壤变得更紧实;土壤孔隙状况(总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度)的各项指标也随着土地利用方式的改变有所降低,其中毛管孔隙和总孔隙随着土地利用方式的改变达到极显著水平,非毛管孔隙也达到显著水平。土壤孔隙度状况的改变而改变,加剧了土壤的退化;3种不同土地利用方式下,土壤最大持水量、毛管持水量、非毛管持水量,表现出相同的规律。与湿地土壤相比,开垦湿地(农田)和废弃盐碱地的最大持水量平均值分别减少了5.7%和22.3%。毛管持水量平均值分别减少了0.2%和19.4%。最小持水量平均值分别减少了6.1%和22.2%;3种不同土地利用方式中,河滩湿地的蓄水能力和排水能力均优于开垦湿地(农田)和废弃盐碱地,与河滩湿地相比,开垦湿地(农田)和盐碱化荒地总土壤蓄水能力分别降低了12.4%和15.2%。总的排水能力分别降低了2.7%和15.9%。[结论]采取合理措施安排湿地周边集体林地、农田及湿地资源开发关系对黄河湿地保护区涵养水源,调节水分循环和抵御旱涝灾害的能力具有重要作用。

不同覆盖度下盆栽苋菜蒸腾规律的研究

通过盆栽试验,研究了不同覆盖度下苋菜所处小环境的温湿度变化以及苋菜的蒸腾耗水规律。结果表明:植株生长点的温湿度随覆盖度的增大而增加,蒸腾速率和昼夜蒸腾量随覆盖度的增大而减小。通过逐步回归分析,给出了不同覆盖处理下盆栽苋菜的蒸腾速率、白天蒸腾量与气象因子的相关关系。不同覆盖处理对温室盆栽苋菜的根冠比、叶绿素相对含量、蒸腾耗水量、干物质积累量以及水分利用效率均有极显著的影响,除了水分利用效率随覆盖度的增大而增加,其他均随覆盖度的增加而减小。15/16圆覆盖、3/4圆覆盖、1/2圆覆盖、无圆覆盖处理的蒸腾耗水量分别为对照处理的32.65%、54.64%、63.36%和69.98%。可见密封一部分空间,抑制了植株蒸腾耗水,同时也提高了水分利用效率,为设施农业水资源的节约利用提供依据。

风速对盆栽苋菜蒸腾及物质积累的影响

通过温室盆栽试验,研究了2.0m·s-1、1.0m·s-1、0.4m·s-1、0.0m·s-1风速下风速气象因子对苋菜蒸腾耗水及生长的影响。结果表明:温室内盆栽苋菜的蒸腾速率及日蒸腾量受不同风速影响的表现相似,差异不显著,整体看来,蒸腾速率和日蒸腾量以1.0m·s-1风速处理最大,0.4m·s-1风速处理和对照次之,最大风速2.0m·s-1处理最小。采用逐步回归分析了不同风速处理下盆栽苋菜的蒸腾速率、日蒸腾量与气象因子的相关关系,发现不同风速处理蒸腾速率与光照强度的正相关性最强,2.0m·s-1风速处理的蒸腾速率与温度的正相关性次之,而其他处理的蒸腾速率与相对湿度呈显著负相关;日平均温度是影响各处理日蒸腾量的主要因素。盆栽苋菜的物质积累曲线表明,风速1.0m·s-1处理的物质积累量最大,2.0m·s-1处理最小。风速处理对温室盆栽苋菜的地上部鲜重、地下部鲜重以及根冠比均有极显著影响,且1.0m·s-1与2.0m·s-1风速间差异极显著。干物质重受风速影响显著,1.0m·s-1处理干重最大。风速处理对盆栽耗水量和水分利用效率的影响未达显著水平,但1.0m·s-1风速处理的水分利用效率最大。

遮光、密闭环境对番茄植株蒸腾的影响

在茎热平衡技术测定植株茎流的原理基础上,结合温室内气象数据采集仪器,通过对小温室做遮光、密闭处理,探讨番茄茎流的变化规律。结果表明,密闭温室处理后晴天番茄茎流变化趋势不变,但白天茎流明显减小,此时影响茎流的环境参数除光照外,温室内的大气温度、空气相对湿度以及CO2浓度等都不能忽略。人为改变光照,使茎流随之发生改变,变化规律与光照强度的变化规律相似,所不同的是茎流变化曲线稍稍滞后于光照的变化曲线;茎流随光照的降低而逐渐减小,在时间上有一个延迟。当白天遮光变温室为"黑暗"状态时,茎流缓慢减小,但此时茎流却远远大于夜晚茎流,而且白天温室内"黑暗"状态处理的不同时间段茎流减小的快慢是不一样的。