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柠条平茬对荒漠草原土壤水分特征及水量平衡的影响

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草业学报 2024年第8期33卷 15-24页

作者：候腾思沈艳马红彬方鹏曹颖宁夏大学林业与草业学院宁夏银川750021 宁夏大学农业农村部饲草高效生产模式创新重点实验室宁夏银川750021 宁夏大学宁夏回族自治区草牧业工程技术研究中心宁夏银川750021 宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地宁夏银川750021

平茬是荒漠草原人工柠条优化管理的重要手段。探究柠条平茬方式对土壤水分特征及水量平衡的影响,可为研究区柠条的合理平茬提供理论依据和实践指导。以宁夏荒漠草原区人工柠条林为对象,设置未平茬(WP)、隔1带平茬1带(G_(1)P_(1))、隔3... 详细信息

平茬是荒漠草原人工柠条优化管理的重要手段。探究柠条平茬方式对土壤水分特征及水量平衡的影响,可为研究区柠条的合理平茬提供理论依据和实践指导。以宁夏荒漠草原区人工柠条林为对象,设置未平茬(WP)、隔1带平茬1带(G_(1)P_(1))、隔3带平茬3带(G_(3)P_(3))、隔5带平茬5带(G_(5)P_(5))4种平茬方式,分析不同平茬方式对土壤水分和水分平衡特征的影响,结果表明:1)G_(3)P_(3)处理土壤含水量最高,0~200 cm土壤含水量随土壤深度的增加而升高;2)与未种植柠条天然草地相比,WP、G_(1)P_(1)、G_(3)P_(3)和G_(5)P_(5)处理均有一定程度的土壤水分亏缺,其中G_(3)P_(3)处理水分亏缺指数最低,减缓了土壤水分消耗;3)受环境和平茬方式的影响,4种平茬方式植被蒸腾量表现为G_(3)P_(3)

关键词：荒漠草原柠条平茬方式土壤水分水分亏缺水量平衡

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镁合金表面DCPD涂层的制备及其界面结合机制研究

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表面技术 2024年第4期53卷 193-199,210页

作者：李沛李志杨建成袁静青海省人民医院骨科二病区西宁810007 青海民族大学物理与电子信息工程学院西宁810007

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表... 详细信息

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表面形成机制进行研究,通过统计界面层中不同组分的径向分布函数、密度分布、均力势、总能量等的变化,揭示DCPD/Mg的界面结合能、结合位点及结合方式。结果通过电镀法形成的DCPD涂层形貌为致密的荷花瓣状晶体,主要成分为CaHPO_(4)·2H_(2)O。模拟结果表明,CaHPO_(4)·2H_(2)O的4个晶面(010)、(-120)、(11-1)、(111)、(-120)与Mg的结合能最强(163.63 kJ/mol)。其中起“铆钉”作用的基团是HPO_(4)^(2-)和H_(2)O,结合位点主要为O与Mg,即HPO_(4)^(2-)和H_(2)O通过静电作用及范德华力与Mg形成Mg-HPO_(4)^(2-)和Mg-H_(2)O偶极对。研究发现,形成的偶极对中HPO_(4)^(2-)及H_(2)O的配位数分别为0.75和1.16,Mg-H_(2)O的解离能更大,结构更稳定。结论提出改善DCPD/Mg结合强度的方法,电镀前可将镁合金置于NH4H_(2)PO_(4)溶液中浸泡片刻,促进CaHPO_(4)·2H_(2)O(-120)晶面的形成。

关键词：镁合金 DCPD涂层界面结合能界面结合位点分子动力学模拟

江河源冻土区土壤碳氮空间分布特征及其影响因素

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生态学报 2024年第12期44卷 5246-5258页

作者：李世珍袁自强林琳陈方方王金牛高怡婷雷汶杰刘佳彭贻菲沈琦金会军罗栋梁中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室兰州730000 中国科学院大学北京100049 兰州大学生态学院兰州730000 清华大学地球系统科学系北京100084 中国科学院成都生物研究所成都610041 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院阜新123000 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 东北林业大学土木工程学院哈尔滨150040

江河源区是我国高寒生态安全屏障的重要区域,冻土的长期存在使其形成低温冻结环境,弱化了土壤微生物活性,抑制了土壤有机质的矿化过程,因而其近地表浅层土壤碳氮含量高。然而,土壤碳氮含量对不同冻土分区和环境因素响应的空间分异规律... 详细信息

江河源区是我国高寒生态安全屏障的重要区域,冻土的长期存在使其形成低温冻结环境,弱化了土壤微生物活性,抑制了土壤有机质的矿化过程,因而其近地表浅层土壤碳氮含量高。然而,土壤碳氮含量对不同冻土分区和环境因素响应的空间分异规律尚不清楚。为此,针对江河源4个不同冻土区(季节冻土区、岛状多年冻土区、不连续多年冻土区、片状连续多年冻土区)共11个样点进行植被样方调查、土壤分层采样。在分析碳氮含量的基础上,探讨了年均地温(MAGT)、活动层厚度(ALT)、海拔(ASL)、土壤深度(SD)、植被特征及土壤pH对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碳氮比(C/N)的影响。结果表明:(1)SOC、TN、C/N在片状连续多年冻土区最高,在季节冻土区最低,且与年均地温负相关,和海拔正相关;(2)江河源区SOC、TN、C/N随土壤深度的增加而降低,自表层至40cm深度整体下降幅度分别为58.45%、36.96%、17.01%;(3)SOC、TN、C/N与植被覆盖度(FVC)显著正相关(P≤0.05),与土壤pH值显著负相关(P≤0.01);(4)冗余分析表明,土壤pH、MAGT、ALT、SD、FVC是影响江河源区SOC、TN、C/N空间分布的关键因素。研究结果可为厘清气候趋暖条件下江河源区土壤碳氮空间分异规律及多年冻土热稳定性对土壤碳氮排放的影响提供科学基础,同时也有助于预测多年冻土区土壤碳氮空间变化。

关键词：江河源区冻土区土壤有机碳全氮碳氮比活动层

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探究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片高效光催化CO_(2)还原活性

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分子催化（中英文） 2024年第2期38卷 121-129,I0002页

作者：兰钰婕梁卿黄晓卷毕迎普张亚军中国科学院兰州化学物理研究所羰基合成与选择氧化国家重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道.我们利用准原位X射线光电子能谱仪(QIS-XPS)系统研究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片光催化CO_(2... 详细信息

铋系层状半导体材料凭借其独特的表面特性在光催化领域得到广泛的研究及应用,然而在光催化反应过程中光生电荷迁移及其表界面动态变化却鲜见报道.我们利用准原位X射线光电子能谱仪(QIS-XPS)系统研究超薄Bi_(2)MoO_(6)纳米片光催化CO_(2)还原过程中光生电荷迁移及其表界面演变过程.研究结果表明:在暗态条件下CO_(2)分子吸附于(010)暴露面Bi活性位,由于CO_(2)分子强的拉电子能力,导致内层出现高价态Mo^((6+x)+).当光照射至样品表面上时,*CO_(2)特征峰强度显著降低,*CO特征峰强度明显升高,表明CO_(2)分子在Bi活性位发生活化断键,并与光生电子反应形成*CO,使得高价态Mo^((6+x)+)含量增大.活性测试表明超薄Bi2MoO6纳米片的CO产量活性为41.8μmol·g^(-1)·h^(-1),其比块体Bi_(2)MoO_(6)活性高4.2倍,并且展现出优异的光催化稳定性.该工作为二维层状材料高效光催化CO_(2)还原机理研究提供了一种全新的研究思路.

关键词：光催化超薄纳米片 Bi_(2)MoO_(6) CO_(2)还原电荷迁移

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矿物溶解再沉淀过程研究综述

矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 240-258页

作者：李富杰齐有强弓昊天中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究... 详细信息

溶解再沉淀过程可促进矿物-流体之间充分的反应,使一些元素再次迁移富集,在许多地质过程中扮演着重要角色。近年来,随着聚焦离子束透射电镜(FIB-TEM)、纳米二次离子质谱仪(Nano-SIMS)等制样观测及精细分析技术的发展,矿物界面化学研究取得了众多成果。已有研究证实,在低温、溶剂存在的条件下,溶解再沉淀过程相对于固体扩散是更高效的物质交换机制。本文回顾了溶解再沉淀过程的研究历史,综述了近20年来取得的主要研究进展,包括不同矿物相(硅酸盐、磷酸盐、碳酸盐矿物及氧化物、硫化物等)中主要鉴别结构特征、元素迁移富集规律及主要观测分析手段,系统总结了溶解再沉淀过程的主要影响因素,最后展望了其发展方向。

关键词：溶解再沉淀过程交代反应成矿作用矿物相界面化学

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沙拐枣叶功能性状对生境变化的响应

西北植物学报 2024年第1期44卷 77-87页

作者：王飞陈文业郭树江杨帆王强强杨自辉甘肃省治沙研究所兰州730070 甘肃省林业科学研究院兰州730020 甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站甘肃民勤733300

【目的】揭示民勤地区沙拐枣叶功能性状在不同生境的变异规律,探明沙拐枣对干旱荒漠环境的适应策略。【方法】以民勤绿洲-荒漠过渡带沙拐枣(Calligonum mongolicum)为对象,采用样方法采集样株东西南北4个方向中部生长良好的叶片,用土钻... 详细信息

【目的】揭示民勤地区沙拐枣叶功能性状在不同生境的变异规律,探明沙拐枣对干旱荒漠环境的适应策略。【方法】以民勤绿洲-荒漠过渡带沙拐枣(Calligonum mongolicum)为对象,采用样方法采集样株东西南北4个方向中部生长良好的叶片,用土钻采集植株根系附近深度为0—60 cm的土壤样本,比较分析丘间低地与流动沙丘2种生境下沙拐枣叶功能性状特征及相关性,揭示沙拐枣叶功能性状与土壤因子的关系。【结果】(1)沙拐枣叶功能性状的变异系数介于2.39%~24.94%,比叶面积(SLA)变异系数最大(24.94%),稳定碳同位素(δ^(13)C)变异系数最小(2.39%);沙拐枣叶片的全碳(LCC)、全磷(LPC)含量在样地之间存在显著差异,而SLA、LPC在2种生境间存在显著差异。(2)在丘间低地与流动沙丘2种生境下沙拐枣叶片含水量(LWC)与干物质含量(LDMC)分别呈极显著、显著负相关关系,LWC是2种生境下沙拐枣叶功能性状中综合排名前3的共同指标因子。(3)全氮(STN)、pH值和土壤含水量(SMC)是影响民勤沙拐枣叶功能性状变异的主要土壤因子。【结论】沙拐枣通过改变叶片形态和调节营养物质含量,以及与土壤因子的相互作用,以更好适应生境。

关键词：沙拐枣叶功能性状生境土壤因子民勤

黄土丘陵区典型草本根系特征对土壤抗剪特性的影响

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水土保持研究 2024年第3期31卷 153-159页

作者：田愉琴王兵汪建芳白洁中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心陕西杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049

[目的]探讨退耕还林(草)工程实施20年以来,退耕地植物根系特征对土壤抗剪特性的影响,旨在为新时期黄土高原植被恢复和水土保持效益评估提供参考。[方法]选取黄土高原丘陵沟壑区不同演替阶段6个典型草地和2个人工草地,采集土壤表层(0—5 ... 详细信息

[目的]探讨退耕还林(草)工程实施20年以来,退耕地植物根系特征对土壤抗剪特性的影响,旨在为新时期黄土高原植被恢复和水土保持效益评估提供参考。[方法]选取黄土高原丘陵沟壑区不同演替阶段6个典型草地和2个人工草地,采集土壤表层(0—5 cm)土样120个,测定土壤抗剪特性、土壤性质和根系特征指标。[结果](1)各样地土壤容重无显著的差异(p>0.05),毛管孔隙度、总孔隙度和土壤含水量存在显著差异(p0.05)。人工草地黏聚力整体低于自然撂荒草地,不同演替阶段内摩擦角均表现为须根系植物大于直根系植物(1.07,1.25,1.23倍)。(4)黏聚力随总孔隙度(R^(2)=0.82)或根体积密度(R^(2)=0.47)的增加呈线性增大,内摩擦角随土壤容重的增加呈线性减少(R^(2)=0.39)。[结论]在植被恢复过程中,土壤性状、根系特征及根系构型对土壤抗剪特性有一定影响。

关键词：土壤性状根系特征黏聚力内摩擦角

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泥沙磨蚀作用对微塑料老化破碎的影响

土壤学报 2024年第3期61卷 737-745页

作者：郝永丽胡亚鲜郭胜利西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集... 详细信息

泥沙磨蚀作为侵蚀迁移过程中典型作用力之一,可加速微塑料老化破碎,进而影响其在土壤环境中的富集和迁移特征,但泥沙磨蚀影响微塑料老化破碎的作用机理尚不明确。以侵蚀事件频繁且微塑料污染严重的黄土高原王东沟小流域为研究区域,采集多年覆膜的玉米地土壤,对比分析风干原土、泥沙浸润静置,和含沙量为560 kg·m^(–3),800 kg·m^(–3)和930 kg·m^(–3)三种含沙量震荡磨蚀等多种处理下对微塑料的老化破碎影响,并采用激光红外成像系统分析不同处理下微塑料的丰度、类型和形态特征。研究结果表明:(1)研究区土壤微塑料以聚氨酯(Polyurethane,PU)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)、橡胶(Rubber,RB)为主,多为直径10~50μm的碎片状。(2)风干原土处理中微塑料的平均面积最大(5234μm^(2)),泥沙浸润静置处理下微塑料的平均丰度最小(2067 n·kg^(–1)),而泥沙磨蚀处理下微塑料的平均丰度最大(14400 n·kg^(–1)),且平均面积最小(2868μm^(2))。(3)三种含沙量磨蚀作用下微塑料的平均丰度和面积存在显著差异,其中,平均丰度表现为:中含沙量(18300 n·kg^(–1))>低含沙量(13730 n·kg^(–1))>高含沙量(8667 n·kg^(–1)),而平均面积表现为:低含沙量(3932μm^(2))>中含沙量(2472μm^(2))>高含沙量(2099μm^(2))。总之,本研究表明泥沙磨蚀作用可显著增加微塑料丰度,减小其面积,而微塑料的平均丰度在中含沙量磨蚀强度下达到最大值,且不同微塑料类型对泥沙磨蚀作用的敏感程度不同,为侵蚀环境下土壤微塑料的破碎迁移风险评估提供理论参考。

关键词：微塑料磨蚀破碎丰度形态特征

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湿空气对开放块石层湿热特性影响的试验研究

冰川冻土 2024年第1期46卷 260-271页

作者：侯彦东梁澍豪雷文远周凤玺唐东昌兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 中国储备粮管理集团有限公司兰州分公司甘肃兰州730050

青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程。本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析... 详细信息

青藏高原暖湿化趋势日益加剧,空气中的水汽质量分数随季节变化差异较大致使空气物性参数、焓值等产生变化,可能会间接影响块石路基的换热过程。本文基于模型试验及空气热力学理论,对等压条件下干、湿空气中块石层内湿热特性进行了分析。结果表明:在等压条件下干、湿空气温差与水汽质量分数呈正相关关系,且水汽质量分数变化速率低于温差变化速率8%。基于地表能量平衡方法计算了考虑水汽影响的块石表层感热通量,发现两种空气条件下的感热通量差值与水汽质量分数也呈正相关关系,此时水汽质量分数变化速率高于感热通量差值变化速率9.8%。日出后干、湿空气与深层块石的对流换热差值主要受空气相对湿度控制,日落后由于干、湿空气温差较大则受空气温差影响。水汽质量分数较低时,干、湿空气焓值差变化速率高于水汽质量分数变化率约87%,焓值差变化率高于水汽质量分数变化率约21%,该现象随着水汽质量分数下降而愈加明显。研究结果对于评价和预测湿空气条件下块石结构路基的长期热稳定性具有重要工程意义。

关键词：块石路基湿热特性模型试验焓值感热通量