地表覆盖条件下冻融土壤水热动态变化规律研究

基于季节性冻融期地表覆盖条件下田间土壤温度、水分的剖面监测资料,分析了土壤的温度变化及其冻融过程,进而研究了冻融期裸地(LD)、地膜覆盖(MD)、秸秆与地膜双重覆盖(JMD)地块的土壤水分动态变化规律.结果表明:三种处理地块的土壤均经历初冻、快速冻结、稳定冻结、融化四个冻融阶段;在冻融过程中,三种地块均出现土壤水分的迁移现象,且含水率高值区及低值区出现的时间、深度以及持续的时间随地表覆盖条件的不同而异;深层土壤受气象条件及地表覆盖条件影响较小,含水率保持相对稳定.     

冻融期秸秆和积雪覆盖条件下土壤热容量的特性研究

为了揭示冻融期不同秸秆和积雪覆盖条件下土壤热容量的时空分布特征,通过冬季大田试验,设置裸地(BL)、6 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM1)、12 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM2)和18 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM3)4种不同处理,采用中子仪和和时域反射仪分别测定土壤的总含水率和液态含水率,进而计算出土壤热容量.研究结果表明,在冻融期,土壤热容量随着土壤冻结的发生逐渐降低,当土壤完全冻结以后,土壤热容量基本不变,在土壤融化时,土壤热容量又逐渐増加.在冻结期,秸秆和积雪双重覆盖会延缓土壤热容量减小的时间,增加土壤热容量,减小土壤热容量的变化幅度;在融化期,秸秆和积雪双重覆盖会延缓土壤热容量增大的时间,同时增加了融雪水入渗,所以增加了土壤热容量,增大了土壤热容量的变化幅度.在冻结期,随着土层深度的增加,土壤热容量减小的时间逐渐变晚,土壤热容量逐渐增加,土壤热容量变化幅度逐渐减小;在融化期,20cm土层土壤热容量最先增加,60cm土层土壤热容量增加的时间最晚,40cm土层土壤热容量的变化幅度最大.SM1、SM2和SM3这3种处理融化期的土壤热容量和变化幅度都比冻结期大.     

地表覆盖对季节性冻融土壤温度影响研究

基于季节性冻土分布区冻融期间土壤温度的田间试验,研究了地膜覆盖、地膜与秸秆双重覆盖对冻融土壤剖面温度的影响。结果表明:地膜覆盖对试验土层有明显的增温效应,而地膜、秸秆双重覆盖对土壤增温的影响只限于耕作层内;越冬期试验土层范围内,各处理地块的地温均经历降低、趋于稳定、升高的过程;地膜、秸秆覆盖可平抑土壤温度变化,明显缩小温差;在冻结阶段和融化阶段,三种处理地块40~100 cm深度处地温降低和升高的幅度随深度的加大而减小。研究结果对于改善季节性冻土区土壤热状况,指导农业生产具有实际意义。     

基于不同覆盖厚度的景泰县土壤水分蒸发研究

为了探析景泰县土壤水分的蒸发情况,对景泰县兰州理工大学实验基地的土壤进行了模拟实验研究。实验共设置4种处理模式,即土壤表面无覆盖处理(CK)、土壤表面覆砂+覆盖2cm厚秸秆(C1)、土壤表面覆砂+5cm厚秸秆(C2)、土壤表面覆砂+覆盖7cm厚秸秆(C3)。结果表明,(1)经过砂石及秸秆覆盖处理的土壤与裸土相比具有保墒抑蒸效应;(2)秸秆覆盖厚度越大,则土壤水分蒸发量越少;(3)土壤水分蒸发量受大气条件的影响,裸土的土壤水分蒸发量与气温变化呈显著正相关,经过秸秆和砂石覆盖处理的土壤水分蒸发量与气温的相关性减弱。     

青藏公路沿线土壤的冻融过程及水热分布特征

利用GAME-Tibet野外工作期间所取得的藏北高原不同地点一个年周期土壤温度和含水量资料,初步分析了藏北高原不同地点土壤冻融过程及水热分布特征.表明,藏北高原土壤的冻融过程及水热分布存在较大的时空差异.大多数地点浅层土壤均在10月份左右开始冻结,次年4月份左右开始消融,但不同地点冻结与消融的开始时间及冻结持续时间也有所差别.土壤冻融过程的快慢和土壤温度的时空分布状况与土壤含水量的多少有关.各点土壤含水量的分布并不都是随深度的增加而增加,而是表现出一定的高含水层.这种分布特征对土壤的冻融过程及土壤温度的时空分布有较大影响.在夏季风期间,各点土壤含水量在10 cm的浅层均较高,但也存在空间差异性.此外,地表状况(如积雪等)也对土壤温度的分布有较大影响.     

保护性耕作对板蓝根农田土壤几个物理特性的影响

试验设免耕秸秆覆盖（NTS）、免耕留茬（NT）、和传统耕作（T）3个处理,研究了不同耕作方式对板蓝根农田土壤温度、土壤水分含量、土壤容重和土壤孔隙度的影响.结果表明,在20cm土层之上（包括20cm）,免耕秸秆覆盖的土壤温度处于最高,传统耕作的土壤温度最低,但是在25cm时,免耕秸秆覆盖的土壤温度处于最低,传统耕作的土壤温度反而变得最高.免耕秸秆覆盖的土壤水分含量比免耕留茬和传统耕作的要高,同时免耕秸秆覆盖相对于免耕留茬和传统耕作有较小的土壤容重和较高的土壤孔隙度.免耕秸秆覆盖的土壤容重比传统耕作的分别低0.07g/cm3、0.155g/cm3、0.06g/cm3,比免耕留茬的土壤容重分别低0.04g/cm3、0.099g/cm3、0.034g/cm3,免耕秸秆覆盖的土壤孔隙度比传统耕作的分别高2.31％、5.28％、0.99％,比免耕留茬的土壤孔隙度分别高1.32％、3.3％、0.66％.     

基于Meta分析的农田秸秆输入方式对中国旱作农田土壤呼吸的影响

目的 研究农田秸秆输入后对中国旱作农田土壤呼吸的影响，为准确理解中国旱田农业生态系统碳排放提供重要的数据支撑和理论依据。方法 基于国内外已发表的83篇研究论文，利用Meta分析技术分析农田秸秆输入后土壤呼吸改变量与土壤温度、土壤水分、土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)和土壤微生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon, MBC)改变量之间的内在联系。结果与结论与传统耕作秸秆不输入(CT)相比，传统耕作秸秆输入(CTS)、传统耕作秸秆粉碎输入(CTCS)、传统耕作秸秆覆盖输入(CTMS)、传统耕作秸秆粉碎覆盖输入(CTMCS)、传统耕作生物炭输入(B)、传统耕作生物炭+秸秆输入(BS)、传统耕作+覆膜(F)和传统耕作+覆膜+秸秆输入(FS)对土壤呼吸、土壤温度、土壤水分、SOC和MBC影响显著。农田土壤呼吸在CTS, CTCS, CTMS, CTMCS, BS, F和FS处理下增加了7.1%～111.4%,在B处理下减少了9.6%,平均增加了17.7%;土壤温度只在CTCS下减少了5.7%,在其他处理下的影响不显著。土壤水分在CTCS...     

温暖化加剧青藏高原高寒草甸土非生长季冻融循环

在2013年10月至次年4月,首次利用微根管直接观测和土壤温度间接观测相结合的方法,研究增温对青藏高原高寒草甸土壤冻融循环过程的影响。结果显示:1)全年增温和冬季增温均显著增加非生长季5,10,20 cm的土壤温度,而且冬季增温处理下的5~20 cm土壤非生长季月平均温度比全年增温处理下的高0.01~0.18oC;2)全年增温和冬季增温显著降低了完全冻结期和冬春解冻期的冻土层厚度,而对秋冬始冻期的冻土层厚度没有影响;3)全年增温和冬季增温显著减少了完全冻结期的持续天数和增加冬春解冻期的持续天数,而对秋冬始冻期的持续天数没有影响;4)冬季增温比全年增温对冻土层厚度和冻融循环持续天数的影响更加显著。研究表明,在青藏高原高寒草甸气候温暖化的趋势下,非生长季土壤冻融交替天数的增加,可能会进一步对高寒地区的地下碳氮循环产生重要的影响。     

黄河源区不同植被类型覆盖下季节冻土冻融过程中的土壤温湿空间变化

在对不同植被覆盖度(95%,70%～80%,40%～50%和10%)下的土壤水分(θv)和土壤温度(Ts)进行日观测的基础上,研究了冻融过程中植被覆盖变化对土壤水分分布和温度的影响.土壤温度与水分关系的回归分析表明:土壤冻融过程明显受植被覆盖变化的影响,植被覆盖变化还导致土壤水分和温度的耦合变化.使用了一个土壤水分和温度的耦合模型来研究植被覆盖的影响,结果证明了这一方法的有效性.结果表明:土壤水分对土壤温度的变化范围和幅度都有影响,高盖度下的土壤比低盖度土壤持水性强.此外,在冻结过程中,由于水的热容量大于土壤的,高盖度土壤能够抑制土壤温度的降低幅度,高盖度土壤具有较好的绝热功能.对于黄河源区不同植被类型覆盖下季节冻土冻融过程中的土壤温湿空间变化研究有利于为高寒冻土地区冻土和生态环境的保护及合理利用提供科学依据.     

非饱和带冻结期土壤温度变化试验研究

设计了气温数字控制系统和非饱和带温度场自动监测系统,编制了相应的信息监测与处理软件,研究了非饱和带冻结期土壤温度变化特征。模拟实验结果表明,非饱和带土壤冻结过程中同样的气温降幅条件下,空气温度的变幅(3℃)远大于土壤表面温度的变幅(1℃),砂土要比亚黏土地表温度降幅大;冻结期土壤温度变化具有一定的时间滞后效应,其时间滞后效应随着土壤深度的增加而增大;不同类型土壤,其温度差别主要在土壤表层。