土壤冻结温度测定试验研究

在研究越冬期土壤的水热耦合运移规律时，通常需要同步测定土壤冻结深度，为了分析冻融期土壤剖面的冻结情况，我们在室内对3种土质的土壤进行了土壤冰点测试实验，测定了土壤冻结的时间过程及不同含水率、含盐量条件下的3种土质的冻结温度(冰点)。分析了土壤冻结温度随土壤含水量及含盐量的变化规律，为确定试验区越冬期土壤冻融状况提供了依据。     

扎龙湿地季节性冻土冻融规律及其生态水文功能研究

扎龙湿地季节性冻土广泛分布.利用我国第一个湿地气象水文自动观测站的地温资料,初步研究了湿地季节性冻土的冻融规律,通过分析径流量、降水量等长系列数据,研究了季节性冻土的冻融过程对湿地生态水文过程的影响.结果表明:扎龙湿地土壤每年从10月20日左右开始进入不稳定冻结期,第2年3月下旬达到冻结最大深度,于次年的3月5日左右开始消融到5月下旬全部消融.季节性冻土是影响湿地生态水文过程的重要因素,冻结滞水是天然和人工植物越冬、春季繁衍的水分代谢均衡不可缺少的,甚至是惟一水资源,是促进盐渍化、沼泽化和保持生态平衡的主导因子.     

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.     

春季松嫩平原盐渍土积盐机理探讨——以吉林省松原市长岭县十三泡地区为例

松嫩平原地处半湿润半干旱内陆季风气候,干湿分明,春季增温迅速,风力强劲,土壤蒸发强烈.冻融时期,盐渍土壤水热盐分布格局与非冻融性盐渍土存在显著差异.研究冻融土壤的水盐分布格局表明:土壤饱和含水量线呈现"＞"形分布结构,总盐分含量和碱化度(ESP)的等值线呈"(∧)"形分布结构.消融期季节,地温梯度具有多向性和双似冻层的土体热力构型.冻融季节,水分分布场、地热格局和盐分分布场有密切相关.根据系统统动力学原理,建立水热盐复合模型,寻求春季盐渍土积盐机理,为松嫩平原盐渍土壤资源开发利用提供理论基础.     

冻融期气温与土壤冻融过程的关系研究

为了揭示气温变化对土壤冻结与融化速率的影响及土壤冻融特征与气温之间的关系,进行了8个连续的冻融期气温和土壤冻融过程监测。结果表明:当气温急速持续下降至0℃以下且日平均气温为负值时,表层土壤无昼融夜冻特征,直接进入冻层稳定发展阶段。冻结期土壤最大冻结深度、土壤平均冻结速率均与稳定的日平均负气温具有密切的线性相关。消融期土壤双向融化,平均消融速率较冻结期冻结速率高35%~132%,土壤平均消融速率与消融期日内最高气温具有线性关系。研究结果对于季节性冻土地区农业生产和工程建设具有一定的指导意义。     

寒区公路路堑边坡开挖水热耦合模拟

为研究绥大高速公路路堑边坡开挖前后的水热分布特征,利用海伦站气象数据,结合工程现场实际边坡状况,构建考虑各项气候条件的饱和/非饱和瞬态水热耦合数值计算模型,分析边坡开挖前后水分场、温度场的分布特征、冻结深度及不同工况下的差异性影响因素。结果表明：边坡开挖导致水分场大幅改变,3月中旬体积含水量大幅下降,中下旬下降幅度最大为74.61%,占整个非冻结期91.59%;随着埋深的增加,温度波动变化滞后性明显,波动范围呈指数衰减。未开挖土体冻结深度可达1.95 m,开挖边坡最大冻结深度为0.76 m,冻结消融期为31天。不同工况下水分场分布状态不同,体积含水量高低受土体渗透性影响较大。高体积含水量会抑制冻结锋面的推进速度,延迟土体温度变化趋势,不同工况下温度变化差异性受体积含水量影响显著。     

短时冻区气候下土坡浅层水热状况的数值分析

为揭示短时冻区气候下土坡浅层水热状况,利用有限差分技术编制边坡水热耦合程序,分析福建地区典型短时冻区气候下土坡浅层的冻深、冻结时间与含冰率状况以及日最低气温、辐射与平均风速对土坡浅层的冻深、冻结时间与含冰率的影响规律。结果表明:在福建典型短时冻区气候下,土坡浅层最大的冻深约为10 cm以内,浅层一般约在4:00开始冻结,含冰率峰值一般出现在表层以下;日最低气温对土坡浅层冻深、冻结时间与含冰率峰值均有明显影响;风速及太阳辐射对土坡浅层冻深与含冰率峰值影响不大,但对土坡浅层冻结时间的长短影响较大。建议短时冻区土质边坡冻融失稳分析时重点关注浅层10 cm左右的稳定性。     

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.     

青藏高原多年冻土区活动层土壤水分迁移研究进展

评述了高原活动层水分的野外观测和参数化方案.其中,基于观测数据的数理统计,无法准确获取较大时空尺度上活动层水分迁移特征.为此,通过是否分别考虑未冻结和冻结状态两条途径,建立了4类活动层水分参数化方案:1基于土壤含水量的Clapp-Hornberger公式等;2引入土壤温度的克拉贝龙方程与Clapp-Hornberger公式耦合;3引入冰的阻塞作用;4通过土壤温度和含冰量修正的Clapp-Hornberger推广式.但这些方案对冻结期的水分迁移模拟结果并不理想,仍需进一步的改进.     

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。     

秸秆覆盖厚度对冻融期土壤温度的影响

基于冻融期玉米秸秆覆盖厚度为5,10,15,20,30cm及无覆盖6种不同地表处理条件下农田土壤温度的测定,分析了冻融期秸秆覆盖对土壤温度的影响及秸秆覆盖厚度与土壤温度变化之间的关系。结果表明,冻融期秸秆覆盖改变了土壤温度分布与变化特征。随着秸秆覆盖厚度从5cm增加到30cm,各土层土壤温度在冻融期的变幅以及由气温突然变化引起的土壤温度波动幅度减小,土壤剖面最低温度值升高,土壤温度响应气温变化的滞后效应增强,土壤温度变化速率线性降低。秸秆覆盖厚度对土壤温度的影响作用随着土壤深度的增加逐渐减弱,地表下60cm处,5种秸秆覆盖处理的土壤温度分布没有明显差异。研究成果可为季节性冻土分布区农田实施秸秆覆盖措施提供参考依据。     

含水量变化对土壤温度和水分交换的影响研究

土壤热容量是土壤热性质的重要参数之一.通过试验和分析,研究了地面土壤含水量日变化及含水量垂向分布变化规律,以及不同含水量对土壤温度的日变化影响.试验结果表明,土壤水分的运动和土壤中热量的传输是一个统一不可分割的系统,无地面水分补给时,土壤中的含水量变化与地温的日变化有关,土壤水的热运动是土壤层向蒸发面供水的最重要的因素之一.     

长白山地森林不同干扰程度土壤动物的群落特征

以长白山地不同干扰程度下的次生针阔混交林、次生阔叶林以及农田为研究对象,探讨了长白山地不同干扰程度下森林土壤动物的群落特征.结果表明:长白山地森林土壤动物的分布因干扰程度的不同而存在差异,随干扰程度的增强,土壤动物群落的个体密度、类群数及多样性均呈现减少的趋势.冗余分析表明土壤有机质、全氮、速效氮、速效磷、土壤温度和土壤含水量对土壤动物群落有重要的影响,多数土壤动物群落与土壤有机质、全氮、速效氮和土壤含水量呈正相关关系,而与全钾、速效磷、锰和土壤温度呈负相关关系.     

季节性雪被下土壤微生物动态研究进展

在冬季,季节性雪被覆盖地区伴随着雪被的发育和消融,土壤温度、含水量和土壤冻融状态剧烈波动强烈影响着土壤微生物的动态转变及营养需求的改变,从而对高山地区冬季土壤矿质元素转化、土壤养分供应、植物分布等具有十分重要的影响。大量研究表明,高山生态系统中土壤微生物群落存在明显的季节转换现象,夏季以细菌为主,冬季则以真菌为主。在冬季,土壤微生物的生长和活性都是被可利用碳所限制的。全球变暖背景下,积雪厚度和凋落物供应的改变,必将对土壤碳供应水平产生影响,导致微生物群落的动态变化,从而对土壤中营养物质的利用和循环产生显著效应,这也是该领域新的研究方向之一。     

季节性雪被下土壤微生物动态研究进展

在冬季,季节性雪被覆盖地区伴随着雪被的发育和消融,土壤温度、含水量和土壤冻融状态剧烈波动强烈影响着土壤微生物的动态转变及营养需求的改变,从而对高山地区冬季土壤矿质元素转化、土壤养分供应、植物分布等具有十分重要的影响。大量研究表明,高山生态系统中土壤微生物群落存在明显的季节转换现象,夏季以细菌为主,冬季则以真菌为主。在冬季,土壤微生物的生长和活性都是被可利用碳所限制的。全球变暖背景下,积雪厚度和凋落物供应的改变,必将对土壤碳供应水平产生影响,导致微生物群落的动态变化,从而对土壤中营养物质的利用和循环产生显著效应,这也是该领域新的研究方向之一。     

重塑土冻融过程中水分迁移试验研究

为了定量研究重塑土中水分在冻融过程中的迁移,借助XT5405B型高低温冻融循环试验箱、DT615数字采集系统和T型热电偶等试验仪器,组成一套室内水分迁移试验装置.试验在几何尺寸、实验环境等相同的条件下,改变初始含水量或温度模式,研究单个因素对水分迁移的影响.通过试验观察裂缝现象、水分积聚现象、冻结后含冰不均匀现象等结果,对冻融过程中进行温度场以及冻融前后含水量的变化进行分析.研究结果表明:土样冻结后在试样中间会出现含水量明显增大的土层,出现的位置受初始含水量的影响不明显,受控温模式影响较明显;土中水的冻结温度与含水量有关;继续融化到设定位置后,在融冻界面处会出现水分积聚的土层,初始含水量越大,水分积聚现象越明显等.     

海南島西南部水热状况在紅褐土形成中作用

一海南島西南部水热状况及其和紅褐土之間关系地表水热状况在土壤形成中有着巨大意义,直接、間接强烈影响土壤中各种物理、化学和生物过程。例如土壤矿物貭和有机貭轉化以及物貭淋移和聚集等过程与水热状况均有着紧密的关系。当然,不等于說水热状况在土壤形成中起着决定性作用。在土壤形成中起着主导作用者固然是生物因素,然而生物群落和群体組成、分布以及生物活动強度都直接受水热条件所左右。可見,研究地表水热状况在土壤形     

艾比湖湿地季节性冻融土壤温室气体排放规律研究

利用静态箱–气象色谱法对2015年11月—2016年3月艾比湖湿地季节性冻融期土壤温室气体进行观测. 结果表明:季节性冻融期裸地土壤CO₂表现为汇、芦苇和柽柳土壤CO₂表现为源;芦苇、柽柳和裸地土壤CH₄表现为汇,而N₂O表现为源;芦苇、柽柳和裸地土壤温室气体最低值均出现在冻结期（11月—次年2月）且为负通量;不同植被类型下土壤CO₂在融化期（3月末）出现排放峰值,而土壤CH₄和N₂O在冻融交替期(3月初)出现排放峰值;在整个观测期,芦苇和柽柳土壤CO₂、CH₄和N₂O排放峰值高于裸地;温度对季节性冻融期土壤CO₂和N₂O影响显著,均达到显著正相关（P<0.05）,土壤温度能解释芦苇、柽柳和裸地土壤CO₂通量的77%～88%; 土壤质量含水量对土壤CH₄和N₂O影响均达到显著正相关关系（P<0.05）,土壤质量含水量能解释芦苇、柽柳和裸地CH₄和N₂O通量的25%～46%和41%～69%. 表明在干旱区季节性冻融期,温度变化对不同植被类型下土壤CO₂影响较大,而在冻融交替期水分变化对CH₄和N₂O通量影响显著. 芦苇、柽柳和裸地土壤呼吸Q₁₀值分别为2.37,2.58和2.33,不同植被类型基于100 a尺度,土壤温室气体全球增温潜势由大到小依次为芦苇（569.67 kg·hm–2）、柽柳（152.09 kg·hm–2）、裸地（–861.50 kg·hm–2）.      

松嫩平原盐碱化草地消融期土壤水盐运移特征

研究了松嫩盐碱化草地消融期盐碱裸地和羊草草地土壤剖面水盐变化.结果表明,土壤消融过程中,冻结层双向融化,上层消融速度快于下层,盐碱裸地消融速度快于羊草草地;强烈的水分蒸发引起表层土壤(0~20 cm)水分损失严重,引发深层盐分向上迁移,在冻结期潜在积盐的基础上,形成春季表层土壤的“爆发式”积盐.与羊草草地相比,盐碱裸地表层积盐更为强烈,盐分来源于较深的土壤剖面.     

模拟冻融对高山土壤微生物数量和活性的影响

目的:全面了解冬季高山土壤循环过程,为全球气候变化下生物种群和分布的变化提供技术支持.方法:采用室内模拟冻融的方法,研究了不同冻融处理(-2℃,-2~2℃,-20~2℃)对土壤微生物数量和活性的影响.结果:研究发现,持续的冻结(-2℃)降低了土壤细菌数量、微生物总数量和微生物生物量碳氮含量.剧烈的冻融(-20~2℃)降低了蔗糖酶活性,而温和的冻融(-2~2℃)则增加了细菌数量、微生物总数量和纤维素酶、过氧化氢酶活性.结论:适当的冻融可以通过改善土壤微生物数量和群落结构,从而对土壤营养物质的转化和植物群落的构建产生实质性的影响.