格库铁路芦苇把阻沙栅栏风沙防护参数优化设计

风沙危害防治是格库铁路安全运营亟须解决的关键问题。南疆地区盛产芦苇,是区域廉价、环保的防沙材料。本研究对芦苇把阻沙栅栏的最佳孔隙度、抗风性能和排间距等防护参数进行了风洞实验研究,并对其阻沙效益进行了实地监测,旨在为芦苇把阻沙栅栏优化设计提供科学依据。风洞实验结果表明,当芦苇把直径为5 cm、把间距为3 cm(孔隙度为37.5%)时,栅栏防护效果较好,阻沙效率在90%以上,且具有较强的抗风性能;当多排芦苇把阻沙栅栏排间距设置为10~15 H时,风沙防护效果较好。实地监测结果得出,2道37.5%孔隙度芦苇把阻沙栅栏阻沙效率达98.9%,障后14 H处仍具有阻沙作用,验证了风洞实验结果10~15 H排间距的正确性。芦苇把阻沙阻沙栅栏适宜在格库铁路风沙防治中推广应用。

格库铁路芦苇把栅栏和大网格防沙体系防护效益

通过野外观测和数值模拟,对格库铁路米兰戈壁区段芦苇把栅栏和大网格防沙体系防护效益进行了研究。结果表明,单排芦苇把阻沙栅栏后2~14H(H,栅栏高度,2 m)范围内最大防风效率(风速衰减比)可达86%,阻沙效率(输沙通量衰减比)91.8%~96.8%;双排阻沙栅栏最大防风效率变化不大,但阻沙效率增大到98%,经大网格带后阻沙效率提高到99.7%。风沙流经防沙体系后,平均粒径显著减小,由240μm变为72~109μm,分选性趋于变好。实测和模拟得出,两道50%孔隙度芦苇把阻沙栅栏和两个大网格(4 m×4 m×0.8 m)组成的防沙体系能够起到较好的风沙防治效果,且工程造价相对较低。该防护体系适用于格库铁路戈壁大风区风沙危害防治。

芦苇叶中总酚提取工艺及抗氧化性研究

以河北衡水湖芦苇叶为原料,选取超声波辅助法对其中的总酚进行提取测定。通过单因素实验探究了超声温度、乙醇浓度、超声时间和料液比对总酚得率的影响。在单因素实验基础上,结合响应面分析法优化提取工艺。分析实验数据得出:超声温度为48℃、体积分数为49%的乙醇溶液、超声时间为24 min、料液比为1∶67(mg/mL)时,总酚得率最高。抗氧化性实验表明:芦苇多酚具有一定的还原能力,且对自由基的清除能力与其浓度成正比。

磁性胺化芦苇基吸附剂的制备及脱氮性能研究

针对雄安新区芦苇资源浪费及用吸附法去除水中硝酸盐氮的过程中吸附剂难以分离的问题,以废弃芦苇秸秆为原材料制备出了磁性胺化芦苇基吸附剂。综合考虑制备过程中试剂种类、试剂投加量、反应时间、反应温度等条件的影响,对吸附剂的制备方法进行了优化,考察了吸附剂对模拟废水的吸附性能并通过SEM、VSM、FT-IR和XPS进行表征。结果表明:2 g芦苇秸秆粉末加入5 mL环氧氯丙烷、20 mL N,N-二甲基甲酰胺、5 mL三甲胺,在80℃下反应30 min制备的吸附剂对模拟污水中硝酸盐氮的去除率最高达到了93.2%。对硝酸盐氮的静态吸附符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,动态吸附实验中吸附剂对硝酸盐氮最大的吸附量为12.74 mg/g,经过6次循环再生实验后吸附剂的吸附性能没有明显下降。表征结果显示磁性基团和季胺基团成功负载到材料表面,材料对硝酸盐氮的吸附机理主要为离子交换。综上,所制备的磁性胺化芦苇基吸附剂对水中硝酸盐氮具有良好的吸附性能,有望实现芦苇资源的高值化利用。

上海崇明东滩湿地潮滩梯度下芦苇种群动态分析

芦苇(Phragmites australis)是崇明东滩湿地潮间带的优势种,具有良好的水土保持与净化功能。芦苇种群主要在中、高潮滩呈带状分布,但在低潮滩也有小斑块状分布。作为典型根茎型克隆植物的芦苇种群,在盐沼湿地不同潮滩表现出怎样的种群动态特征,进而反映出怎样的差异化的适应能力,值得深入研究。以分布在崇明东滩湿地低、中、高3个潮滩上的芦苇种群为研究对象,全程定位追踪起始于4、6月的同生群在整个生长季的生长、发育过程,并定量分析它们的动态生命表、生存曲线、生存率和累积死亡率,系统揭示分布于3个潮滩的芦苇种群典型动态特征。结果表明:(1)起始于4月的处于低、中、高3个潮滩上的芦苇同生群,其生存曲线存在差异,它们分别趋近于Deevey-Ⅰ型、Deevey-Ⅱ型和Ⅲ型的过渡型,以及Deevey-Ⅰ型和Ⅱ型的过渡型;(2)起始于6月的处于低、中潮滩上的芦苇同生群,其生存曲线呈现出与4月同生群相似的特征,高潮滩同生群则由Deevey-Ⅰ型和Ⅱ型的过渡型转变成Deevey-Ⅱ型和Ⅲ型的过渡型;(3)经综合分析,高潮滩芦苇同生群稳定性最强,低潮滩同生群相对不稳定,中潮滩同生群在生长初期不稳定而在生长中后期趋于稳定;(4)基于上述研究结果,针对东滩湿地沿潮滩梯度分布的芦苇种群的保育与管理提出了合理建议。

芦苇群落水体质量与芦苇转录本的相关性

芦苇(Phragmites australis)是广生态幅多年生水生植物,在全球分布极广。芦苇能够适应并生长在极端环境,如盐碱地、重金属污染地等,这种巨大的环境忍耐能力使得芦苇成为研究植物环境适应性的模式物种,并逐渐成为植物学和生态学等领域的研究热点。目前,北京自然和人工湿地中大量栽植芦苇,其主要功能是净化水体、稳定水体自净能力。为深入了解水体质量对芦苇转录本的影响及二者之间的相关性,首先对北京及河北白洋淀共计32个采样点的8项水质指标进行了检测。结果表明,32个采样点的水体整体处于污染状态,主要污染物为总氮(TN)和生物需氧量(BOD),并且水质均略偏碱性,且具有高氮(N)、高磷(P)、高BOD和高化学需氧量(COD)等特征。主成分分析(PCA)表明8项水质指标间具有相关性,可被降至3个维度,第一维度是BOD/COD/高锰酸盐指数(CODMn);第二维度是TN/氨氮(NH3-N)/总磷(TP);第三维度是pH/溶解氧(DO)。对水质指标与芦苇叶片RNA-seq转录本进行皮尔森系数相关性分析,筛选出247个与水质指标相关的转录本。其中,232个基因(93.9%)的转录水平与水质指标呈现正相关性。经实验室单一因子或双因子验证确定了PB.4621.1(编码GMP合酶)和PB.12079.1(编码LEA14蛋白)两个基因更适合用于监测水体中的氮和磷水平。研究为后续芦苇监测水质技术的开发与利用奠定了理论基础。

芦苇夹持输送装置台架的静力学及模态分析

相比于北方芦苇,南方芦苇秆更高、直径更粗,给芦苇收获带来了极大的困难,而目前国内缺少针对高秆芦苇的收获机械,大多采用人工收获或改装其他作物收割机收获,效率远不能达到要求。为此,对南方芦苇茎秆过高进而导致输送过程中发生倒伏、卡死等问题,设计了一种芦苇夹持输送装置台架。为了确保台架工作的可行性,采用Ansys软件对台架结构进行静力学分析,得到了机架的应力云图和变形云图,验证了其强度刚度;对台架结构进行模态分析,得到了台架的8阶固有频率,分析了台架受到的所有外部激励,并通过对比分析验证了台架的稳定性。

盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性及叶绿素荧光特性日变化研究

[目的]探讨盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性和叶绿素荧光特性。[方法]以滨海淡水湿地芦苇为研究对象,测定光合参数和叶绿素荧光参数日变化,并与滨海盐沼湿地芦苇进行比较。[结果]盐城滨海淡水湿地芦苇净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO_(2)浓度日变化呈双峰型,水分利用效率日变化呈“U”型。电子传递速率日变化整体上呈下降趋势,非光化学淬灭系数和实际光化学量子效率日变化分别呈倒“U”型和“U”型。滨海淡水湿地芦苇净光合速率高于滨海盐沼湿地芦苇,具有更强的光合能力。[结论]盐城滨海淡水湿地芦苇相较于滨海盐沼湿地芦苇具有更强的光合固碳能力。

太湖北部湖滨带芦苇湿地夏季水质时空变化特征分析

为了解太湖北部湖滨带芦苇湿地夏季水质时空变化,于2022年6—9月,在芦苇湿地时空分布调查的基础上,分别采集典型湖滨带芦苇湿地表层水体样品,测定pH、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)、高锰酸盐指数(COD Mn)、叶绿素a(Chl-a)等水质理化指标,并对湿地水质时空变化特征和水体富营养化状态进行分析。结果表明,所调查的7片芦苇湿地中pH、溶解氧(DO)、电导率(EC)、水温(WT)月间变化差异均极显著(p<0.01),COD Mn月间差异显著(p<0.05),但TN、TP、NH+4-N和Chl-a月间变化无显著差异(p>0.05)。所有水质理化指标在竺山湾、月亮湾、梅梁湾和贡湖湾芦苇湿地间均具有显著差异性(p<0.05)。湿地夏季水体基本呈中度或重度富营养化状态,时间上8月水质最差,地理位置上月亮湾最差。太湖北部湖滨带芦苇湿地水体属于磷限制型,限制磷元素的输入可有效控制湖滨带苇区水体富营养化的程度。

高立式芦苇沙障打捆成栅机的设计与试验

针对风沙区铁路安全运行中高立式芦苇沙障生产人工效率低、劳动强度大、制造成本高、操作工序多、工作环境恶劣等问题和对芦苇沙障成栅工艺流程研究的基础上,设计了高立式芦苇沙障打捆成栅机。通过对关键作业部件进行设计选型,确定了喂料机构、铁丝推送机构、打捆拧丝机构的结构,并采用理论分析、Workbench仿真方法对喂料弧片、送丝摇臂与拧丝虎口等关键零件参数进行了设计与分析。为提高作业性能,以芦苇束紧实度、芦苇破损率和单束打捆作业时间为评价指标,以铁丝推送长度、拧丝虎口转速为影响因素,进行了高立式芦苇沙障打捆优化实验,利用Design-Expert V8.0.6.1软件,构建关于评价指标与影响因素间的回归模型,确定最优参数组合为:拧丝虎口转速1297r/min、送丝距离372mm。样机验证试验结果表明:高立式芦苇沙障打捆成栅机具有较强的物料适应性,在优化参数组合下,通过试验验证了设计的正确性和合理性。上述研究成果丰富了高立式芦苇沙障打捆成栅技术,也为整秆打捆成栅机械的设计提供参考依据。

荒漠-绿洲过渡带不同生境芦苇根际土壤真菌多样性及群落结构分析

以沙漠-绿洲边缘4种不同生境(湿地生境、盐渍生境、盐渍-沙地过渡生境和沙地生境)芦苇群落为研究对象,基于高通量测序法探究芦苇根际土壤真菌多样性及群落结构。结果表明,4种生境芦苇根际真菌共检测出3门18纲51目98科128属145种。在门分类水平,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)分别为盐渍-沙地过渡生境、湿地生境主要优势菌门,而毛霉门(Mucoromycota)在盐渍生境中相对丰度最高。在属分类水平,湿地生境、盐渍生境、盐渍-沙地过渡生境和沙地生境的优势物种分别为棉革菌属(Tomentella)、古根菌属(Archaeorhizomyces)、梨孢属(Pyricularia)和小脆柄菇属(Psathyrella)。4种生境间真菌多样性和物种组成存在显著差异,有益菌与有害菌共存。湿地生境真菌物种丰富度和多样性最高,沙地生境和盐渍-沙地过渡生境主要优势物种更多,沙地生境和盐渍-沙地过渡生境的菌群组成相似,但真菌群落与环境因子关系尚不明确。上述研究结果对于认识河西走廊不同生境芦苇根际微环境具有一定参考价值。

2011–2018年黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳水通量观测数据集

湿地生态系统对于缓解全球气候变化具有重要作用,长期、连续的碳水通量涡度监测有助于更好地保护和利用湿地生态系统的服务功能。然而,由于相关监测数据数量的欠缺,关注湿地生态系统碳水通量变化的研究还相对较少,因此亟需高质量的监测数据集提供支持。中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站(简称黄河三角洲站)自2010年起基于涡度协方差技术开始对芦苇湿地生态系统进行连续监测,迄今已积累了多年的碳水通量观测数据。本数据集基于黄河三角洲站已进行的监测工作,汇总整理了2011–2018年间的站点碳水通量涡度观测数据,并形成了半小时尺度、日尺度、月尺度和年际尺度4种时间分辨率下的数据产品。本数据集对准确评估黄河三角洲湿地生态系统的碳水通量及其各时间尺度上的动态变化规律提供了可靠的数据支撑。

耐盐芦苇高频遗传转化体系的建立

以耐盐芦苇(Phragmites australis)种子愈伤组织为材料,以根瘤农杆菌EHA105为媒介建立高效的芦苇遗传转化体系。结果表明:在潮霉素浓度为50 mg/L、6-BA浓度为0.8 mg/L时不定芽分化率达到最高。将沉默载体pFGC1008-GRPi通过根瘤农杆菌EHA105在芦苇愈伤组织中进行遗传转化,共获得8个抗性株系,转化率为3.9%。实时荧光定量PCR检测显示6个株系实现了基因沉默,表明该转化体系高效可用。

基于时空生态位分布的长江下游滨江湿地虉草和芦苇资源互补利用

通过分析虉草和芦苇2个物种生育期、地上植株和地下根系的垂直分布等差异特性,研究虉草-芦苇群落中2个物种时空生态位的分布特征,并基于这一特征,探究2个物种在光照和土壤养分二维资源轴上互补利用特性。结果表明:虉草和芦苇2个物种的时间生态位分离度为70.4%,重叠度为29.6%;2个物种地上垂直空间生态位的分离度随重叠生长期的延长由72.5%降至0后升为57.1%,重叠度则由27.5%升至100%后降为42.9%;2个物种地下垂直空间生态位的分离度和重叠度均为50.0%。2个物种时空生态位分离特征尤为明显,其中,时间生态位较大程度的分离有利于2个物种错时互补利用多种资源,而地上和地下垂直空间生态分离则有利于2个物种分别错位互补利用群落内不同冠层的光照资源和不同土层内的养分资源。因此,该研究从物种生态位分布和资源利用间的关系揭示了虉草和芦苇2个物种竞争共存的维持机制。

芦苇生态功能与景观应用研究进展

介绍了禾本科芦苇属芦苇[Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.]的概况。对芦苇的生态功能进行了全面的归纳总结,包括稳固土壤、削弱风浪、减少噪声、净化水体、抑制水华、提供栖息地等方面。进而从芦苇的配置与建植方面探讨了芦苇的园林应用及将生态功能与景观应用的结合要点。旨在为充分利用芦苇群落在生态建设、园林景观应用方面提供依据和参考。

河北省特色产业芦苇蘑发展SWOT分析

发展以芦苇秸秆为食用菌基质的芦苇蘑产业,是促使芦苇产业转型升级的有效途径。采用SWOT分析方法,深入分析了河北省芦苇蘑产业发展的优势、劣势、机会与挑战,构建特色产业芦苇蘑发展SWOT矩阵,提出了加强产学研合作,为产业发展提供技术支撑;培育龙头企业,带动芦苇蘑产业发展;持续关注市场需求,增强芦苇蘑品牌竞争力的对策建议。

黄河、渭河、北洛河交汇区芦苇和香蒲重金属污染分析

为了解黄河、渭河、北洛河交汇前后植物受重金属污染情况,在三河交汇区采集河流沿岸常见的芦苇和香蒲,采用原子吸收光谱法测定了芦苇和香蒲中Pb、Cr、Cd、Cu、Mn、Zn等重金属元素的含量,采用原子荧光法测定了Hg元素含量,分析了芦苇和香蒲中重金属含量超标情况,并通过生物质量指数法(综合评价污染法)评价了三河交汇前后芦苇和香蒲的重金属污染水平。结果表明,在三河交汇区采集的芦苇和香蒲样品中Pb、Cr、Cd含量总体异常;三河交汇前,北洛河同州湖段和渭河临渭区段的芦苇和香蒲样品中重金属污染等级均相对较低,但已处于污染状态;黄河赵渡镇段的芦苇和香蒲样品中重金属污染等级均相对较高,污染非常明显;三河交汇后,黄河港口镇段的芦苇和香蒲样品中重金属污染等级均相对升高,属于重污染。

玉米芯+芦苇草不同组合对西杂肉牛生产性能及血液生化指标的影响

为研究日粮中添加不同比例玉米芯、芦苇草对西门塔尔杂代肉牛生长性能、血清生化指标的影响,试验选择体重500 kg左右的健康西门塔尔杂交肉牛32头,随机分为4组,每组8头,每头为一个重复。对照组为添加4%玉米芯+4%芦苇草基础TMR日粮,试验1组、2组、3组基础TMR日粮中玉米芯和芦苇组合比例分别为8%玉米芯+4%芦苇草、6%玉米芯+6%芦苇草、4%玉米芯+8%芦苇草,预饲期15 d,正式期60 d。结果表明:试验1组、2组、3组平均日增重分别比对照组提高了27.03%、3.60%、22.52%(P> 0.05),平均料重比分别比对照组降低了16.67%、12.34%、22.05%(P> 0.05)。试验2组尿素氮含量分别比对照组、1组、3组降低了28.16%、27.67%、35.20%,差异显著(P <0.05);试验2组甘油三酯(TG)含量比3组降低了43.90%(P <0.05);结果提示,在肉牛育肥后期饲粮中添加适量玉米芯和芦苇草,可一定程度提高西门塔尔杂交肉牛平均日增重,降低料重比,促进机体对蛋白质的吸收代谢,可降低饲料成本,提高养殖效益,建议全混合日粮中添加4%~8%玉米芯+4%~6%芦苇草为宜。

纤维素酶、有机酸等添加剂对干芦苇发酵品质及饲用价值的影响

为研究纤维素酶、有机酸等添加剂对芦苇营养成分、发酵品质的影响,试验设6个处理组,每组4个重复。试验1组(纤维素酶)、试验2组(青贮专用复合酶)、试验3组(有机酸混合)、试验4组(秸秆发酵活杆菌)、试验5组(甲酸)、试验6组(乙酸)。试验期60 d。结果显示:试验组感官评分由高到低依次为:试验2组>试验3组>试验1组>试验6组>试验4组>试验5组,试验2组感官评价为优等。试验1组乳酸含量最高,分别比试验2组、3组、4组、5组、6组提高了56.71%、7610%、111.23%、1301.18%%和1212.33%(P<0.05),试验3组氨态氮/总氮比值分别比试验1组、2组、4组和6组降低了14.25%、15.70%、38.28%和25.90%(P<0.05);试验3组粗纤维(CF)分别比试验1组、2组、4组、5组降低了7.27%、16.09%、16.54%和15.29%(P<0.05);试验3组相对饲喂价值(RFV)较1组、2组、4组、5组、6组提高了34.09%、32.43%、44.15%、10.48%和17.17%(P<0.05)。试验1组、3组有机酸含量、氨态氮/总氮比值及pH均符合优质青贮的评价标准。结果表明,添加纤维素酶、有机酸混合液发酵芦苇草后营养价值显著提高,发酵质量明显改善。

芦苇生物炭的制备及氨氮吸附特性研究

为解决废弃水生植物的资源化利用问题,以及使水生植物制备的生物炭在吸附水体中的氨氮(NH_(4)^(+)-N)时得到更好的利用,采用湿地芦苇为原材料烧制芦苇生物炭,探查芦苇生物炭的物理特征,在不同的试验条件下,研究芦苇生物炭对水体中NH_(4)^(+)-N的吸附特性。结果表明:生物炭材料表面细长,粗糙不平,附着许多小颗粒,具有多孔结构。吸附动力学研究表明,6 h为芦苇生物炭吸附NH_(4)^(+)-N的最佳时间参数,吸附过程更符合准二级拟合方程。等温吸附线研究表明,25℃能更好地描述芦苇生物炭对NH_(4)^(+)-N的等温吸附过程,芦苇生物炭对NH_(4)^(+)-N的等温吸附更符合Freundlich方程。