沙漠草方格铺压一体机压草碾轮压草仿真试验与分析

【目的】草方格沙障是一种稻草秸秆压制到沙漠里起减缓风速的机械固沙手段,为减轻劳作强度提高效率,采用机械化作业。旨在研究沙漠草方格铺压一体机压草碾轮压制过程中沙土和稻草秸秆动力学微观机理变化不明晰、压草过程易推草带草、均匀性不稳定和压草碾轮易磨损等问题。【方法】利用有限元仿真和理论分析结合对压草碾轮的结构校核分析,基于离散元(EDEM)仿真软件建立沙土-稻草秸秆-压草碾轮三者互作系统模型,基于模拟仿真的变化规律,研究其微观动力学相互作用机理和压草碾轮磨损情况。【结果】仿真结果表明,压草碾轮结构设计满足要求,有效解决了推草和带草的问题;易磨损区域在外缘锯齿尖和加强筋,且因滑移产生的滑动摩擦会加剧碾轮磨损;锯齿形压草碾轮作业质量优于圆盘形压草碾轮,可有效提高压草合格率11.4%;压草过程产生的沙土扰动轮廓接近压草碾轮触土部分呈V字形,且速度越大沙土扰动越大,压草碾轮磨损越大,铺设越不稳定。【结论】仿真模型呈现了微观作业过程中秸秆、沙土颗粒和压草碾轮的运动特性,同时应用离散元法进行压草过程的仿真模拟与实际作业效果对比,仿真结果与沙漠实地试验工况基本一致,验证压草碾轮设计的可行性和合理性以及仿真模型的准确性,为压沙治沙机械提供了新的方法和参考。

民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群年龄结构及动态

基于野外样地调查数据,通过分析静态生命表、存活曲线、动态指数等参数,结合时间序列模型,研究了人工梭梭种群年龄结构动态,旨在预测人工梭梭种群演替趋势,为退化人工梭梭种群恢复与重建提供理论依据。结果表明:(1)民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群的年龄结构近似于“金字塔”型,幼龄林个体占总物种数的90.1%;(2)人工梭梭种群存活曲线趋近于Deevey⁃Ⅱ型,为稳定型种群。不同区域人工梭梭种群的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级个体死亡率和消失率最高;(3)动态量化结果显示人工梭梭种群总体均表现为增长型,对外界干扰敏感性较强;(4)时间序列预测分析表明,在未来2、4个龄级时间后,种群Ⅱ、Ⅳ龄级个体数量大幅度增加,人工梭梭种群发展趋势较好。民勤绿洲荒漠过渡带人工梭梭种群为稳定增长型种群,种群具有一定的自然更新能力。针对该种群幼龄个体死亡率较高的问题,未来建议加强对第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ龄级幼株的精准抚育管理,通过人为辅助措施提高幼苗的保存率,促进人工梭梭林的可持续发展。

民勤荒漠梭梭茎干液流动态

梭梭(Haloxylon ammodendron)耗水过程研究是维持干旱区人工固沙林生存和生长的关键环节,本研究基于热扩散(TDP)监测技术获取民勤生长季梭梭茎干液流实时数据,分析梭梭茎干液流动态,为明晰梭梭生长过程的耗水提供重要佐证。结果表明:梭梭茎干液流流速随林龄生长而增大,也随着梭梭老龄化生长衰退而减弱,10龄、15龄、20龄梭梭茎干日平均液流流速分别为1.059、1.460和0.570 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),5月-10月生长季累计液流量分别为423.386、1 041.186和430.212 kg。梭梭茎干液流随梭梭地径增粗而增大,不同茎级梭梭茎干日平均液流流速介于0.276~2.132 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),生长季累计液流量介于121.656~1 722.810 kg。不同龄林梭梭液流以大径级梭梭启动时间早,持续时间长,峰值高,液流启动时间07:00-08:00,日均最大液流流速2.767~5.536 cm^(3)·(cm^(2)·h)^(-1),日最大液流流速出现时间随林龄生长延迟了1.5~4.0 h。不同龄林梭梭液流变化反映了梭梭生长耗水过程及其对干旱环境的响应,而不同径级梭梭液流变化反映了梭梭个体生长差异也存在明显的竞争优势。分析结果可为荒漠梭梭固沙林生态用水估算提供理论支撑。

海拔对祁连山东段青海云杉林林下灌草多样性的影响

为揭示海拔对青海云杉(Picea crassifolia Kom.)林林下植被多样性的影响,以祁连山东段的青海云杉林为研究对象,调查分析了5个海拔梯度下青海云杉林林下灌木层和草本层的物种组成及物种多样性特征。结果表明:祁连山东段青海云杉林林下植物共有79种,隶属于24科50属;其中,灌木植物有19种,蔷薇科(Rosaceae)种类最多;草本植物有60种,毛茛科(Ranunculaceae)种类最多。重要值分析结果显示:灌木层优势种为银露梅[Dasiphora glabra(G. Lodd.) Soják]、小叶金露梅[D.parvifolia(Fisch. ex Lehm.) Juz.]、金露梅[D.fruticosa(Linn.) Rydb.]和山生柳(Salix oritrepha Schneid.),草本层优势种主要为薹草(Carex spp.)和珠芽蓼[Bistorta vivipara(Linn.) Gray]。青海云杉林林下灌木层的物种丰富度指数、Simpson优势度指数和Shannon-Wiener多样性指数整体随海拔升高呈先升高后降低的趋势,符合物种多样性垂直分布的“中间高度膨胀”理论;灌木植物的物种丰富度指数和Pielou均匀度指数与海拔分别呈显著(P<0.05)正相关和负相关,而草本植物的各多样性指数与海拔均无显著(P>0.05)相关性。S?rensen相似性系数分析结果显示:随海拔升高,相邻海拔梯度林地间的相似性逐渐降低,并且海拔梯度跨度越大,林地间的相似性越低。综合分析表明:祁连山东段青海云杉林林下灌木层物种多样性受海拔影响显著,而草本层物种多样性受海拔影响不明显。

巴丹吉林-腾格里沙漠间沉积物粒度和磨圆度的空间分异

为探索巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠交界处风沙口的沉积物分异特征,沿风沙口主风向走向(NW-SE)对沙丘表层沉积物取样,并进行粒度和磨圆度分析。结果表明,(1)沙丘表层沉积物中砂含量占比最高,细沙和粗砂含量次之;迎风坡顶部中砂占比最多,迎风坡中部细砂占比最多,背风坡底粗砂占比最多。(2)沿主风向从风沙口至腾格里沙漠腹地的平均粒径和中值粒径呈波动增大趋势;分选系数呈波动降低的趋势;偏度值在正负偏度值之间波动。(3)沉积物石英砂的磨圆度次圆占比最高;迎风坡顶部沙样的磨圆度最好,背风坡底的磨圆度最差。

石羊河下游不同林龄梭梭(Haloxylon ammodendron)群落特征及健康度分析

【目的】调查和评价石羊河下游梭梭(Haloxylon ammodendron)防风固沙林的群落特征及其健康度,为防护林健康评价提供依据。【方法】选择30 a、20 a和10 a的梭梭林,调查高度、基径、冠幅、新枝长、密度、幼苗数、地面结皮等指标,分析Margale丰富度指数、Simpson指数等,应用专家打分和层次法确定指标权重,借鉴VOR模型的指标体系,分析HI健康指数。【结果】随着林龄增加,3种梭梭林的密度和优势度分别降低76%和62.19%,物种多样性和土壤结皮面积分别增加1.79倍和5.70倍。梭梭林健康指数表现为:30 a>20 a>10 a,差异性不显著(P>0.05);10 a林与30 a林的活力指标差异显著(P<0.05),其余指标差异不显著。10 a林的恢复指标较低,结构指标大于20 a和30 a的。【结论】随着林龄增加,梭梭林的种群退化,群落多样性增大,但健康度差异不显著,10 a林龄是管理的关键时期。

灌溉对退化唐古特白刺植被生长的影响

结合天然白刺(Nitraria tangutorum)灌丛接种培育锁阳药材,通过滴灌、渗灌、喷灌方式对白刺灌丛进行不同方式和不同灌溉量的试验,结果表明:随着灌溉量的增加,白刺林地土壤含水率提高显著,灌溉对提高白刺植被生长恢复效果明显。无灌溉白刺灌丛当年生枝条平均生长量为4 cm,灌丛内当年生枝叶生物量平均为0.109 kg;滴灌灌溉白刺灌丛当年生枝条平均生长量为14 cm,灌丛内当年生枝叶生物量平均为0.382 kg;喷灌灌溉白刺灌丛当年生枝条平均生长量为16 cm,灌丛内当年生枝叶生物量平均为0.845 kg;渗灌方法可使灌溉水分充分下渗到植物根系层土壤中,灌溉完成后地表0~<20 cm厚度范围内土壤水分含量在3%以下,与地表滴灌和喷灌相比较,较大地减少了地表水分蒸发损失。3种灌溉方式都能明显提高0~<60 cm深度范围内的土壤水分含量,灌水入渗深度渗灌>滴灌>喷灌。灌溉后土壤表层土壤含水率差异较大,滴灌和喷灌方式的0~<20 cm深度的土壤含水率较大,渗灌方式0~<20 cm深度的土壤含水率较小。因此,渗灌方式灌溉白刺灌丛地表蒸发较小,灌溉水的利用率较高。

Stem sap flow of Haloxylon ammodendron at different ages and its response to physical factors in the Minqin oasis-desert transition zone, China

Haloxylon ammodendron, with its tolerance of drought, high temperature, and salt alkali conditions, is one of the main sand-fixing plant species in the oasis-desert transition zone in China. This study used the TDP30(where TDP is the thermal dissipation probe) to measure hourly and daily variations in the stem sap flow velocity of H. ammodendron at three age-classes(10, 15, and 20 years old,which were denoted as H10, H15, and H20, respectively) in the Minqin oasis-desert transition zone,China, from May through October 2020. By simultaneously monitoring temperature, relative humidity,photosynthetically active radiation, wind speed, net radiation, rainfall, and soil moisture in this region, we comprehensively investigated the stem sap flow velocity of different-aged H. ammodendron plants(H10,H15, and H20) and revealed its response to physical factors. The results showed that, on sunny days, the hourly variation curves of the stem sap flow velocity of H. ammodendron plants at the three age-classes were mainly unimodal. In addition, the stem sap flow velocity of H. ammodendron plants decreased significantly from September to October, which also delayed its peak time of hourly variation. On rainy days, the stem sap flow velocity of H. ammodendron plants was multimodal and significantly lower than that on sunny days.Average daily water consumption of H. ammodendron plants at H10, H15, and H20 was 1.98, 2.82, and 1.91kg/d, respectively. Temperature was the key factor affecting the stem sap flow velocity of H. ammodendron at all age-classes. Net radiation was the critical factor influencing the stem sap flow velocity of H.ammodendron at H10 and H15;however, for that at H20, it was vapor pressure deficit. The stem sap flow velocity of H. ammodendron was highly significantly correlated with soil moisture at the soil depths of 50and 100 cm, and the correlation was strengthened with increasing stand age. Altogether, our results revealed the dynamic changes of the stem sap flow velocity in different-aged H. ammodendron forest stands and its response mechanism to local physical factors, which provided a theoretical basis for the construction of new protective forests as well as the restoration and protection of existing ones in this region and other similar arid regions in the world.

核心素养视域下高中英语大单元教学探究

阐述高中英语大单元教学的理论基础及实践意义。结合实例,探究高中英语大单元教学模式的实施策略,即深入研究教材,制订单元教学主题;侧重能力培养,整合单元教学内容;根据单元联系,凸显单元内容关联性;优化教学设计,实现“教—学—评”一体化。认为大单元教学融入高中英语教学,能让零散的知识系统化,有利于开展专题性活动,有助于落实核心素养的培养目标。

石羊河下游不同衰退程度多枝柽柳灌丛水分利用格局研究

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛是石羊河下游防风固沙林的重要组成,对绿洲免受风沙灾害侵袭发挥着关键作用。由于区域水文环境的恶化,多枝柽柳灌丛大面积退化死亡,亟需人工恢复,但其季节水分来源尚不清楚。为此,基于氢氧稳定同位素示踪技术,运用IsoSource模型,定量分析了不同衰退程度多枝柽柳灌丛的水分利用策略。结果表明:2016年石羊河下游降雨以小于5 mm小降雨事件为主,降雨氧稳定同位素值(δO)的季节效应明显。降水线方程为氢稳定同位素氘值δD=6.46δO-5.11,R^(2)=0.87。整体上,不同衰退程度多枝柽柳灌丛土壤水分在夏季较低,秋季略为恢复。由于衰退程度越严重蒸腾耗水越低,生长季多枝柽柳灌丛土壤水分大小排序为重度(3.48%)>极重度(2.69%)>中度(1.97%)>轻度(1.87%)。降雨与土壤水δD的变化关系分析表明,6—10月降雨对衰退多枝柽柳灌丛土壤水补给贡献较大。土壤水、降水、地下水是不同退化程度多枝柽柳灌丛的潜在水源。受春季蒸发损失小,冠层截留少,以及土壤生物结皮的综合影响,不同衰退阶段多枝柽柳春季对降水的平均利用比例达40.63%,大小排序为重度衰退(58.5%)>中度衰退(41.7%)>轻度衰退(39.3%)>极重度衰退(23%)。春季到秋季衰退多枝柽柳灌丛趋向于利用可靠的深层地下水。随生境水分可获得性的变化,不同衰退程度多枝柽柳选择性利用降雨、土壤水、地下水。虽然能勉强维持生存,但石羊河下游衰退多枝柽柳灌丛有被红砂(Reaumuria soongarica)等超耐旱小灌木替代的趋势。建议干旱区人工植被建设应以水定绿,灌草结合,少选择乔木、大灌木等高耗水植物种作为固沙造林树种。

中国荒漠化防治的新机遇与新挑战

荒漠化是影响人类生存与发展的全球性重大环境问题,而中国又是全球荒漠化最严重的国家之一。目前,全国荒漠化土地面积257.34万平方公里,占国土面积的26.81%;沙化土地面积168.78万平方公里,占国土面积的17.58%。

石羊河尾闾黏土质夹层结构土壤对降雨入渗的响应

为探明该种土壤结构如何影响降雨在土壤中再分配及其影响效果,采用自然降雨背景下的人工试验方法开展了黏土质夹层对降雨入渗影响效果的试验研究。结果表明:(1)降雨后经过相同时间水分再分布后的土壤末期含水率主要受控于降雨初期含水率、降雨入渗所能达到的最高含水率及其黏土夹层厚度;(2)黏土质夹层表层沙土土壤含水率在降雨条件下经过长期水分再分布后表现出黏土层厚度越小,表层含水率越低的特征;黏土层及黏土层下部的沙土层初始含水率越高,在降水初期水分增加量、增加速度以及水分流失量、流失速度与初始含水率具有一定的正相关关系。因此,黏土质夹层结构土壤阻滞水分入渗到植物难以利用到的深层,将水分固持于黏土层及黏土层上下部,在表层覆沙20 cm情景下,10,20,30 cm厚度的黏土质夹层以10 cm处理总体水分保持效果最好。

民勤植物园3种灌木的叶面微结构及其滞尘能力研究

粉尘已成为中国北方空气中的主要污染物之一,植物可吸附和截留大气中的粉尘,对其滞尘能力的研究可为绿化树种选择与配置提供参考。本研究观测蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)、山桃(A.davidiana)和中华钙果(Cerasus humilis)的叶形状,用面积仪测定面积、周长、长、宽,用电子显微镜观测叶面附属物及微结构;采用"收集-清洗-过滤-称重"的方法收集叶面滞留的粉尘;比较分析叶的形状、大小及其微结构与其滞尘量的关系。结果表明:蒙古扁桃滞留小于10μm的颗粒物能力相对较强,中华钙果滞留粒径大于10μm(PM10)能力相对较大。叶的单位面积滞尘量是蒙古扁桃>中华钙果>山桃。叶面微结构影响叶面滞留粉尘的能力,粉尘主要滞留在叶毛周围,镶嵌在叶面沟状结构和气孔之间。单位叶面积滞尘量与叶面积、叶周长、叶宽、叶长成负相关关系,与叶宽/叶长之比值成正相关系,其中叶面积和叶长对滞尘量影响较大。

盐生植物盐爪爪种子营养成分评价

为更好地发掘和利用治理土壤盐渍化的优良盐生植物盐爪爪(Kalidium foliatum),采用离子交换色谱仪法、火焰原子吸收光谱法等测定方法,分析评价了盐爪爪种子营养物质组成及食用价值。结果表明,盐爪爪种子主要营养物质含量分别为蛋白质204 g·kg^(-1)、脂肪54 g·kg^(-1)、粗纤维45 g·kg^(-1)、碳水化合物379 g·kg^(-1)。含18种氨基酸,氨基酸总含量为205.8 g·kg^(-1),其中必需氨基酸占氨基酸总量的26.82%,赖氨酸含量最高为11.3 g·kg^(-1),必需氨基酸指数为120.40,蛋白质营养价值较高。微量元素含量分别为铁332 mg·kg^(-1),锌44.1 mg·kg^(-1),钙1590 mg·kg^(-1)。脂肪酸主要成分为亚油酸、油酸和亚麻酸,人体必需脂肪酸为73.91%。综上所述,盐爪爪种子有益营养成分种类丰富,可作为高蛋白、高粗纤维、富铁功能型食品加工的理想原料。

民勤绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响

[目的]研究绿洲灌区保护性耕作对土壤风蚀的影响,评估保护性耕作在该区防治农田土壤风蚀的作用,为揭示相关机理提供参考。[方法]以甘肃省民勤治沙综合试验站为例,通过野外风洞试验,以传统耕作为对照,分析保护性耕作对风速廓线、风沙流结构(输沙量)、风蚀量的影响。[结果]保护性耕作近地表风速降低,大风时近地表风速随高度增加仍均匀增大,与传统耕作迅速增大不同,从而阻止风沙流结构出现“象鼻效应”,输沙量在0—20 cm减小最为明显,土壤风蚀量减小。随试验风速的增大,保护性耕作土壤风蚀减小的程度越大。[结论]绿洲灌区保护性耕作能有效防止土壤风蚀,其中,立茬地表风速降低最多,输沙量、风蚀量较小,实施简便,适宜推广应用。

洛阳市大气PM_(10),NO_2和SO_2浓度变化特征

洛阳是我国工业重地,长期受大气污染困扰。利用2014年1月—2016年12月的PM_(10),NO_2和SO_2监测数据,分析了洛阳市不同大气污染物的日均值变化、月均值变化、年均值以及各污染物浓度与气候因素的相关性分析。结果表明:洛阳市空气质量首要污染物为PM_(10),2014—2016年平均浓度分别为(119.4±64.5)μg/m^3,(124.4±68.1)μg/m^3和(129.0±91.2)μg/m^3,超过国家环境空气质量二级标准;NO_2次之,而SO_2并未超过国家环境空气质量二级标准。2014—2016年,三种污染物浓度的月变化趋势相同,呈现U型变化;PM_(10),NO_2及SO_2三种污染物冬季浓度最大,夏季浓度最低;PM_(10)和NO_2年均污染浓度有增加趋势,SO_2年均污染浓度逐年下降。各种气象要素与大气污染物的Pearson相关性分析显示,风速、气压、气温、水汽压的影响较为显著,而平均相对湿度的影响相对较弱。大气污染物浓度受到了各种气象因素综合影响。

河西地区农田防护林体系建设与发展趋势

本文阐述了几十年来河西荒漠绿洲农田防护林建设过程中树种选育与林种多样化发展的技术、模式、效益、发展趋势等,以期对相关研究有所参考。

长江源区沙化高寒草地植被群落特征及其与地形因子的关系

草地沙化与植物群落演替关系对高寒草地生态系统功能和结构的维持具有重要的意义。以长江源区七渡口沙化高寒草地为研究对象,基于野外植物群落物种组成及地形因子调查数据,运用数量分类与排序等方法,探究了沙化高寒草地植物群落特征及其与微地形环境因子的关系。结果表明:60个调查样方中出现29个植物种,隶属16科,27属。赖草、细叶亚菊、绳虫实等植物种的出现指示高寒草地沙化处于进展之中,植被群落向旱生方向演替。物种标准频度分布在不同微地形表现各异,总体上优势种比例低于稀有种,植被群落处于高度演替阶段。TWINSPAN将沙化高寒草地划分为7个群丛类型:Ⅰ赖草+阿尔泰狗娃花+牛耳风毛菊Leymus secalinus+Heteropappus altaicus+Saussurea woodiana,Ⅱ赖草+喜马拉雅嵩草+绳虫实Leymus secalinus+Kobresia royleana+Corispermum declinatum,Ⅲ赖草+披碱草+细叶亚菊Leymus secalinus+Elymus dahuricu+Ajania tenuifolia,Ⅳ赖草+高山野决明Leymus secalinus+Thermopsis alpina,Ⅴ老芒麦+早熟禾Elymus sibiricus+Poa annua,Ⅵ老芒麦+批碱草Elymus sibiricus+Elymus dahuricus,Ⅶ绳虫实Corispermum declinatum。7个群丛在DCA排序图上的分布呈现一定的规律性。CCA排序结果表明,坡度和坡向是沙化高寒草地物种分布的微地貌主导因子。

石羊河下游人工梭梭林健康评价体系构建及应用研究

人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林是石羊河下游分布最广、面积最大的人工固沙林,具有防风固沙、改良土壤、调节气候、增加碳汇等生态功能。近年来,人工梭梭林的普遍退化严重威胁着民勤绿洲的生态安全。因此,及时摸清人工梭梭林的健康状况,对人工固沙林的可持续经营具有重要意义。通过查阅文献及咨询专家(调查问卷),构建了5个一级指标和19个二级指标的人工梭梭林健康评价体系,采用AHP层次分析法和熵值法确定各指标的权重。基于野外调查数据,运用生态健康综合指数(HI),对人工梭梭林的健康状况进行评价,结果表明:石羊河下游人工梭梭林整体处于亚健康状态,健康指数值在0.50~0.67之间,均值为0.617。造成人工梭梭林处于亚健康的主要原因是群落结构不合理及生境因子的影响等,建议采取间伐、平茬以及围封等抚育管护措施来提高人工梭梭林的稳定性。

干旱荒漠区4种一年生植物种子萌发期耐盐性

采用不同浓度的NaCl溶液对4种一年生草本植物雾冰藜(Bassia dasyphylla)、白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)、沙米(Agriophyllum squarrosum)和画眉草(Eragrostis pilosa)种子进行处理,通过测定种子相对发芽率、相对发芽势、发芽指数等指标,分析了种子萌发期耐盐差异性。结果表明:1)随着NaCl溶液浓度的增大,种子发芽率呈逐渐下降的趋势,在蒸馏水中第3天达到了发芽高峰,发芽基本结束,在NaCl溶液中第7天结束发芽。2)随NaCl溶液浓度逐渐增大,4种植物种子发芽率和发芽势均呈先增加后降低的趋势,同一植物种子发芽率和发芽势在不同浓度NaCl溶液中存在显著差异(P<0.05)。NaCl溶液浓度对白茎盐生草种子发芽率和发芽势影响较大,画眉草次之,其余两种较小。3)随NaCl溶液浓度逐渐增大,4种植物种子发芽指数呈下降趋势,雾冰藜活力指数显著高于白茎盐生草、沙米和画眉草种子;盐胁迫对画眉草发芽指数和活力指数影响较大,当NaCl溶液浓度达到2.1%时,幼苗活力指数降到最低。4)4种植物幼苗长度均随NaCl浓度增大表现出先增加后快速降低的趋势,0~0.3%NaCl浓度有促进幼苗生长的作用。0.6%及以上NaCl溶液浓度对画眉草幼苗长度产生了较大影响,而0.9%及以上NaCl溶液浓度对雾冰藜、白茎盐生草和沙米幼苗长度影响较大。综合各项指标分析表明,4种一年生植物种子萌发期耐盐性大小依次为沙米>雾冰藜>画眉草>白茎盐生草,根据发芽率、发芽势、幼苗长度等指标综合分析,最适宜萌发NaCl浓度分别为雾冰藜0~0.6%、白茎盐生草0~0.6%、沙米0~0.9%、画眉草0~0.6%。