冻融作用对土壤水分迁移和地下水位波动影响的实验研究

相比于非冻土分布区,季节性冻土区冬春季节的冻融作用显著影响着土壤水分运动和地下水位动态,进而改变地下水土环境中的水力条件和污染物分布特征.针对冻融作用下地下水位的波动过程尚缺乏定量化的具体研究,本文首次建立包气带、含水层水分迁移过程的冻融循环模拟实验装置,定量模拟分析了不同介质粒径和不同温度条件下冻融过程造成的水位波动差异,揭示冻融作用下土壤水分迁移和地下水位的波动规律.结果表明:冻融过程地下水位变化阶段与土壤冻融阶段相对应,且存在滞后现象;土壤的介质条件和温度条件均对冻融过程中地下水的波动具有重要影响,粒径越细,温度梯度越大,水分迁移量越大,水位波动越显著.     

季节性冻融土壤水分迁移规律的研究

论述了季节性冻融土壤水分迁移对农业生产的影响,探讨了冻融土壤水分迁移在水资源评价中的作用,同时介绍了冻土学研究进展。     

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。     

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.     

冻融过程中重塑土水盐迁移试验研究

为探究盐渍土地基冻融过程中的水盐迁移规律,以内蒙古东部典型盐渍土为研究对象,通过改变土样冷端温度,初始含水率,干密度和含盐量等因素,进行室内重塑土单向冻结,双向融化试验。结果表明：试样温度的改变存在滞后性,离冷端越近,温度变化越敏感;在冻结过程中,土样初始含水率、干密度或者含盐量的增大,将造成冻结锋面的移动速度减小。试件水分迁移量随着初始含水率的增大而增大;当初始含水率较低时,冷端温度的变化对水分迁移影响较小,只有当初始含水率足够大时,迁移量才随着冷端温度的降低而增大;土溶液冻结和电导率突变存在关联性;含盐量的增加,会抑制水分迁移。试件整体盐分迁移量随着冷端温度的降低而增大;只有当冷端温度足够低时,盐分迁移量才会随着初始含水率的增大而增大;增大干密度会减少盐分迁移;含盐量的增多,使盐分往试件暖端方向汇聚。     

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.     

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.     

地表土层冻结过程中水分积聚对水盐迁移的影响

分析了土壤冻结过程中水分积聚的影响因素,探讨了水分积聚过程中水盐迁移的机理,指出冻结带水分积聚为冬春季林木越冬繁衍提供了水分,同时盐分也随水分迁移到地表。     

季节性冻融后机械压实黑土自然恢复特征

以东北典型黑土区机械压实的耕地土壤为研究对象,通过对一季冻融交替后土壤团聚体MWD、PAD0.25、土壤容重、孔隙结构以及广义土壤结构指数等指标的测定和分析,对比研究了季节性冻融对耕作区不同程度压实黑土结构的影响及其自然恢复特征。结果表明:季节性冻融能够加剧黑土风干团聚体的分散并促进水稳性团聚体的团聚、降低破其坏率,以碾压2次处理时最为显著,破坏率降低了24.57%;且两种作用均随着碾压次数的增加逐渐削弱,经冻融交替改善的土层范围也随着碾压程度的增加,逐渐上升缩减至地表。季节性冻融能够不同程度地缓解并改善典型黑土耕作区压实土壤的容重、NCP/CP以及土壤三相结构,但碾压超过8次时土壤结构无法恢复至自然无压实的状态;由于不同压实程度土体内水热运移的差异而致,土壤结构表现出不同的恢复特征,压实2次冻融后的容重、NCP/CP分别显著降低和增加了6.97%和58.79%,GSSI却相对降低了2.28%。     

冻融条件下土壤中水分和盐分运移研究

通过对冻害实践治理和研究,人们发现冻融条件下,土壤中水分的运移和由水分运移所引起的盐分运移是导致这些现象发生的根本原因。     

冻融作用对土壤含水率、pH值、电导率的影响

我国对土壤冻融作用研究主要集中在自然环境条件下冻土环境变化。文章对齐齐哈尔市南郊污水处理厂附近的氧化塘中的冻融土壤进行研究,论述了冻融作用对土壤三参数的影响。研究表明,季节性冻融作用对土壤的含水率、pH值、电导率都有影响,尤其是对含水率的影响较大。     

季节性冻土表层水分与偏振反射的关系

季节性冻土是存在于寒温带气候条件下的典型土壤形态。在季节性冻土中,水是以冰晶的形式存在的。一定含水量的季节性冻土表现为非朗伯特性,这就会导致季节性冻土表面的反射光中包含偏振信息。以黑土为例,通过对季节性冻土的线偏振度的测量,建立其含水量与偏振度之间的函数关系,并确定季节性冻土表现为非朗伯体含水量临界值。该临界值的确定对季节性冻土圈含水量的预测以及季节性冻土融化过程产生的水量计算提供了可靠的研究方法。     

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。     

东北地区季节性冻土对监测点稳定性的影响

为定量把握冻土对沉降监测网点的稳定性影响,降低测点施工成本,在东北地区通过实际项目数据研究分析监测点稳定性受季节性冻土的影响情况.结果 表明12月-次年2月期间,随着温度逐渐降低至0℃以下,冻土深度加深,监测点沉降量逐渐增大,2月-3月冻土深度达到最深,监测点累计沉降量最大达到1 cm.温度对冻土深度的形成有较大影响,...     

青藏高原高寒草甸土发生季节性潜育化及其生态学意义

为了探究青藏高原高寒草甸非水成化土壤是否发生潜育化, 在2013年12月至2014年3月非生长季的野外观测过程中, 发现青藏高原东北部高寒草甸非水成化土壤存在季节性潜育化, 主要由较高的有机质含量以及土壤季节性冻融产生的厌氧环境造成。在土壤腐殖质层观察到铁锰结核和胶膜层, 呈蓝灰色, 潜育类型属于轻潜型和假潜育型。通过分析得出, 土壤潜育化主要发生在土壤季节性冻融期间, 潜育层厚度与冻融层厚度之间显著正相关。2014年1月的取样分析结果显示, 潜育化显著降低微生物生物量碳, 提高了活性态铁锰含量、阳离子交换量和有效磷含量。季节性潜育化可能对冻融过程中微生物群落结构、根系动态、温室气体排放以及养分循环等方面产生重要影响。由于潜育化只发生在非生长季, 这一现象容易被忽略, 但其对土壤生态过程产生的影响值得关注。     

植物篱技术对表层土壤水分的影响

通过研究黄花菜处理组(T1)及对照组(CK)间土壤的含水量,探求植物篱技术对表层土壤水分的影响.结果表明:各对照组之间土壤含水量差异不显著,而经过黄花菜植物篱技术处理之后的土壤含水量有所增加;各处理组的坡面在次降雨条件下产生细沟侵蚀的时间不同,发生细沟侵蚀的时间对照组要晚于黄花菜植物篱处理组.从坡上至坡下表层0～5cm土壤的临界含水量有逐渐增加的趋势.     

土壤质地组分及含水量对小麦禾谷胞囊线虫病发生的影响

在室内条件下研究了5种土壤质地组分和6种土壤含水量对小麦禾谷胞囊线虫病发生的影响.结果表明,纯黏土最不适合小麦胞囊线虫病的发生.在供试的5个土壤质地组分处理中,纯黏土的病情指数最低,其次为黏土∶细沙=3∶1的处理,两个处理病情指数均在25以下;黏土∶细沙=1∶3的处理病情指数最高,其次为纯细沙和黏土∶细沙=1∶1的处理,这3个处理病情指数均在60以上;病株率调查结果表明,纯黏土与黏土∶细沙=3∶1处理病株率较低,均低于70%,黏土∶细沙=1∶3处理、黏土∶细沙=1∶1处理和纯细沙处理的病株率均大于85%,黏土∶细沙=1∶3处理的病株率达到100%,显著高于黏土∶细沙=3∶1处理和黏土处理.研究发现,土壤含水量过高或过低均不适合该病害的发生,在供试的6个土壤含水量处理中,土壤含水体积分数29.74%的处理和4.68%的处理病情指数均低于60;含水体积分数12.78%,14.25%,6.93%处理的病情指数为75～85;含水体积分数9.61%的处理病情指数最高,为88.73,最适于小麦胞囊线虫病的发生.