红松人工林地表火排放PM_(2.5)及其水溶性碳特征

【目的】研究火干扰对野火排放PM_(2.5)质量浓度的影响,并了解野火排放PM_(2.5)参与大气碳循环的潜在能力,探究了火环境条件、火行为因素对野火排放PM_(2.5)质量浓度及其水溶性碳的影响,可为揭示野火干扰—野火排放颗粒物—大气环境之间的多过程相互反馈关系提供科学依据,对进一步量化野火对大气环境的影响有重要意义。【方法】本研究以红松人工林地表可燃物为实验材料,通过开展不同载量,含水率,坡度预设条件的模拟燃烧实验,量化火焰高度、火焰长度、火焰深度、燃烧效率等火行为和火环境因素对PM_(2.5)、水溶性碳的影响。通过单因素方差分析、多因素方差分析、相关分析、随机森林回归重要性排序等方法分析火环境对火行为的影响,火环境、火行为对PM_(2.5)、水溶性碳质量浓度的影响。【结果】可燃物载量极显著影响PM_(2.5)、水溶性碳质量浓度(P<0.01),可燃物含水率显著影响水溶性碳质量浓度(P<0.05),但对PM_(2.5)质量浓度未产生显著影响(P>0.05),坡度对PM_(2.5)、水溶性碳质量浓度均未产生显著影响(P>0.05);可燃物载量与火行为呈显著正相关(P<0.05),可燃物含水率与火行为呈显著负相关(P<0.05),坡度仅显著影响火焰深度(P<0.05);通过随机森林回归分析,对PM_(2.5)质量浓度影响较高的有火焰高度(39.12)、床层厚度(36.27)、火焰深度(35.01)、火焰长度(30.76),对水溶性碳质量浓度影响较高的有床层厚度(40.05)、火焰高度(31.98)、火焰长度(31.06)。【结论】红松人工林地表可燃物燃烧排放的PM_(2.5)及水溶性碳质量浓度特征显著地受到火行为的直接影响和火环境的间接影响。火环境能间接影响野火排放PM_(2.5)质量浓度和水溶性碳。火干扰可以通过影响野火排放PM_(2.5)质量浓度和水溶性碳对野火区域及其周边地区的生态环境造成持续性影响。

地下渗灌对枣树生长、产量和水分利用效率的影响

为研究不同灌溉定额下地下渗灌对干旱地区枣树生长、产量和水分利用效率的影响,以5a生枣树为研究对象,设不同灌溉定额(828、1248、1668 m^3/hm^2)和不同灌溉方式(地下渗灌、地面滴灌、管灌)2因素3水平的田间试验。结果表明:灌溉定额相同时,与地面滴灌和管灌相比,地下渗灌能够促进枣树新梢直径、枣吊长度和座果率的增长,同时枣树产量提高2.84%~25.70%,水分利用效率提高8.02%~18.96%。地下渗灌条件下,灌溉定额从1248 m^3/hm^2提高为1668 m^3/hm^2时枣树产量和水分利用效率反而分别降低2.47%,8.84%。因此,地下渗灌在灌溉定额为1248 m^3/hm^2时更适宜枣树生长,该处理产量最高(9418.85 kg/hm^2),水分利用效率最高(3.84 kg/m^3),研究成果可为地下渗灌技术在干旱区推广提供理论依据。

兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质驱动因子

探索火烧迹地土壤理化性质的驱动因子是解释生态系统响应火干扰机制的重要组成部分。旨在分析兴安落叶松林火烧迹地土壤理化性质的决定因子,深入认识火干扰在北方森林生态系统所扮演的角色,为北方森林火烧迹地火后恢复、林业可持续发展提供科学支持和理论依据。以过火后1 a的兴安落叶松林火烧迹地为研究对象,设置了不同火烈度和立地条件的火烧迹地及对照研究样地共计35块。在每个研究样地记录了树种、胸径、存活状态等乔木数据,测量了坡向、坡位、坡度、海拔等地形数据,利用植被变化情况量化了火烈度。分别采集了0—5 cm和5—10 cm的土壤样品并测定其9种理化指标,对比了过火与未过火样地这些土壤理化指标的差异。然后,分析了各土壤理化指标与火烈度量化结果的关联趋势,比较了火烈度、地形和乔木因子对火烧迹地土壤理化性质的影响程度。与对照样地相比,火干扰提升了土壤理化指标观测值的离散程度,显著提高了0—5 cm土壤含水率(MC)(P<0.05)和5—10 cm土壤MC、总氮(TN)、总有机碳(TOC)含量(P<0.05)。土壤理化性质与火烈度有明显关联趋势的并不多,观察到0—5 cm土壤MC随火烈度指数的增加而减少,0—5 cm土壤无机氮与5—10 cm土层土壤pH、速效钾(AK)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)随火烈度指数的增大而增大。相关分析表明,地形因子与火烧迹地土壤理化性质关联程度较高,坡位、坡度、坡向与土壤吸湿含水率(HMC)、MC、硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和5—10 cm土壤总氮(TN)、总有机碳(TOC)均呈显著负相关(P<0.05),而与土壤AK、pH、NH_(4)^(+)-N和有效磷(AP)则以正相关为主,其中坡度与0—5 cm土壤AK、pH、NH_(4)^(+)-N和AP均呈极显著的正相关(P<0.01)。方差分解分析结果表明,对照样地土壤理化指标的变异主要由乔木因子和地形因子共同解释,但在火烧迹地,乔木因子总解释比例降低了,而地形因子单独解释的比例增加了,两者对于土壤理化指标变异的共同解释比例大幅降低了。火干扰能够提升地形对土壤理化性质的影响程度。地形是火烧迹地土壤理化性质差异的主导因子,其影响较火烈度更为深刻,因此,当火烈度相同但地形不同时,火干扰引发的生态系统响应可能不同。所以,地形的主导作用可能是导致在不同区域研究火烈度与土壤理化性质的关系得出不同结果与结论的重要原因之一。

兴安落叶松林火烧迹地土壤微生物量碳氮特征

在大兴安岭塔河县1990年到2018年的兴安落叶松(Larix gmelinii)林火烧迹地区域,设置试验样地,选择附近未过火区为对照样地,共计80块样地,每个样地为20 m×20 m。设置未火烧林地为对照组,火烧后(过火)恢复时期设置为恢复时长t≤6 a为恢复初期、6 a<t≤15 a为恢复中期、15 a<t≤28 a为恢复后期;将坡度(θ)划分为平坡(0°<θ≤2°)、缓坡(2°<θ≤5°)、斜坡(5°<θ≤15°);将坡向划分为阴坡、半阴坡、半阳坡、阳坡。2018年,以随机采样法,在每块样地内随机设置至少30个采样点,用土钻采集表层(0~10 cm)土壤样品,经过冷冻干燥、过筛,采用液氯熏蒸浸提法处理后,应用德国耶拿Multi N/C 2100S分析仪测定土壤微生物量碳氮;采用单因素方差分析法、多因素方差分析法、最小显著性差异法、斯皮尔曼相关系数检验法,分析林火、坡度、坡向对土壤微生物量碳氮的影响。结果表明:火烧后恢复中期的土壤微生物量碳氮与其他恢复时期有显著差异(P<0.05),火干扰28a后火烧迹地土壤微生物量碳氮接近但仍低于未过火的对照样地。微生物量碳,在平坡时,恢复初期、恢复中期、恢复后期之间差异显著(P<0.05)。微生物量碳、微生物量氮、微生物量碳氮比[微生物量碳质量分数(w(C))与微生物量氮质量分数(w(N))比(w(C)∶w(N))],在斜坡无明显变化。除半阳坡外,其他坡向恢复中期的微生物量碳氮与对照组的微生物量碳氮差异显著(P<0.05)。火烧迹地阴坡的微生物量碳氮高于阳坡的微生物量碳氮;微生物量碳氮比(w(C)∶w(N)),在半阳坡的火后不同恢复期无明显变化,而在阳坡的火后恢复初期、恢复中期、恢复后期之间差异显著(P<0.05)。多因素方差分析表明,坡度与坡向的交互作用,对微生物量碳影响极显著(P<0.01);而微生物量氮主要受坡向的影响(P<0.05)。火对土壤微生物的影响较为持久,地形是大兴安岭兴安落叶松林火烧迹地恢复的一个重要影响因素;随着火烧迹地的恢复,坡度对微生物量碳和微生物量氮的影响开始加深;火烧迹地,阳坡比阴坡能更快地恢复至火烧前水平。

海水影响粉煤灰混凝土强度试验研究

通过室内试验,研究了不同粉煤灰掺量下,混凝土在海水浸泡和干湿循环作用下的抗压强度和抗拉强度的变化规律。提出了海洋环境下混凝土中粉煤灰的适宜掺量。

加氧灌溉与加热灌溉的应用现状与发展趋势

我国水资源短缺、浪费严重,开发和推广灌溉新技术具有重要的现实意义。根据国内外灌溉新技术研究,在总结诸多成果的基础上,对灌溉新技术进行了综述,介绍了加氧灌溉和加热灌溉的原理和应用现状,并对未来灌溉新技术的研究进行了展望。