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.     

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。     

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.     

覆膜处理对林地土壤特性及刺槐生长的影响

通过地膜覆盖造林试验,探讨了地膜单层覆盖、双层覆盖对土壤瘟度、水分、物理性状、养分含量和剌槐生长的影响。结果表明：地膜覆盖对土壤层有明显的增温作用和保墒效果,能明显提高土壤水分含量、刺槐成活率和生长量,同时对土壤结构有一定的改善作用。     

玉米秸秆覆盖对季节性冻融土壤入渗能力的影响

基于大田土壤入渗试验，讨论了玉米秸秆覆盖对土壤冻融特点厦入渗能力的影响。实验结果表明，秸秆覆盖地块的初始冻结时间的滞后裸地45d，最大冻结深度滞后裸地约14d；秸秆覆盖后，土壤的入渗能力先增大，而后随着冻层的形成和发展，入渗能力逐渐减弱，冻融期土壤入渗能力（H90）随冻融历时的变化过程很好地符合三次多项式关系，秸秆覆盖地的最小H90为23．5mm，比裸地高27．0％，最小入渗能力的出现时间滞后稞地约18d。研究结果可为季节性冻融区冬春灌溉合理技术参数的确定提供参考依据。     

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.     

干旱绿洲区可降解地膜覆盖对滴灌棉田土壤水分和温度的影响

为探索干旱绿洲区棉田"白色污染"问题的有效解决途径,研究可降解地膜覆盖在棉田滴灌技术应用过程中的蓄水保墒能力,本文通过4种可降解地膜、1种普通塑料地膜覆盖处理和无覆盖裸地种植棉花为对照,分析不同处理对棉花生育期内棉田土壤水分及温度的影响。结果表明:可降解地膜和普通塑料地膜都有增温、保墒的效果,但可降解地膜的性能略低于普通塑料地膜,且可降解地膜和普通塑料地膜的增温、保墒效果在棉花生育前期和浅层0～15 cm土壤的作用更明显;在棉花生育后期,受可降解地膜逐步降解、地膜破坏以及棉花植株生长的影响,可降解地膜和塑料地膜的增温、保墒效果逐渐减小;不同材质、工艺的可降解地膜的增温、保墒效果略有不同。本文研究结果可为干旱绿洲区"白色污染"的治理提供一定的理论依据。     

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％.     

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.     

不同冻融时期土壤水分运动参数特征分析及数值模拟

为科学探究不同冻融期土壤水分运动参数变异规律,以野外大田实测土壤温度为参考.利用改进的水平土柱法测定土壤水分扩散率,用SW080B张力入渗仪测定土壤导水率.同时将试验获得的扩散率和导水率方程带入冻土水热运移方程,通过方程求解得出含水率值与实测值进行误差分析,进而验证土壤水分扩散率与导水率方程的适用性.研究结果表明:在快速冻结期,随土层深度增加,土壤扩散和导水能力呈现出增强趋势;在稳定冻结期,0～40cm土层扩散和导水能力变化不显著,且处于相对稳定状态;在融化期,土壤水分扩散和导水能力随土层深度增加呈现出先减小后增大的变化规律.此外,各土层含水率真实值和模拟值的均方根误差(RMSE)位于1.01～13.54cm~3/cm,误差较小.该试验方法能够较为精确的获取冻融期土壤水分运动参数,并且能够有效的实现冻融期土壤水分动态过程模拟.     

冬春季节耕地与覆膜对地温影响的研究

通过对整个冬季春季土壤在3种处理条件下地温变化的动态观测，对照免耕裸地的地温变化，分析了3种处理条件对地温影响的差异，表明，耕地覆膜处理能加速冻土的解冻过程，使冻土提前解冻，迅速提高地温。     

N2O Emission from Paddy Field under Different Rice Planting Modes

Measurements of N2O emissions from conventional rice cultivation （CRC）, CRC with straw mulching, system of rice intensification （SRI） and SRI with plastic film mulching were conducted through static chamber/gas-chromatography techniques. The results show that daily fluctuation of N2O emissions in jointing stage are much higher than in others. A type peak of N2O seasonal emission presented between jointing and bearing stages companying with high daily average temperature and low precipitation. Biomass and leaf stomatal conductance were observed. Total quantities of N2O emission were budgeted. The results showed that after jointing stage the average N2O emission flux of SRI with plastic film mulching increased significantly than CRC with straw mulching and SRI, the leaf stomatal conductance of those showed the same trend （p〈 0.05）. Yield and total quantity of N20 emission in CRC with straw mulching enhanced 13. 7% and 10.7% compared with those of CRC, respectively. The total quantity of N20 emissions reduced 3. 6% in SRI with plastic film mulching compared with CRC, however, the yield increase of that was not significant.     

季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性分析

为了研究季节性冻土地区根-土复合体土质边坡稳定性,通过分析土体强度参数、融化层深度、融化层重度及坡度对根-土复合体土质边坡稳定性的影响,模拟了春融期土坡温度场及水分场的变化特征,运用强度折减法计算了春融期素土及根-土复合体边坡的安全系数。结果表明：春融期,素土及根-土复合体边坡在冻融界面处剪切塑性应变集中,呈条带状分布,沿着冻融界面发生平面状热融滑塌;相比素土边坡,根-土复合体边坡安全稳定系数明显增大。由此可得,植物根系穿过冻融界面处时,增加了根系周围土体强度,提高了边坡安全稳定,为季节性冻土边坡工程的设计、施工和维护提供有效的科学依据及必要的数据参考。     

秸秆覆盖对岩溶区稻田土壤优先路径特征的影响

为探究秸秆覆盖对桂北岩溶区水稻田土壤优先路径的影响,采用野外染色示踪方法,结合图像形态学解析技术与空间统计分析方法,研究桂北岩溶区秸秆覆盖与非覆盖条件下水稻田优先路径及其空间分布特征。结果表明：随土壤深度的增加,秸秆覆盖条件下的水稻田土壤染色形态呈表层整体分散分布向深层团块状零散分布形态转变,而非秸秆覆盖条件下的土壤染色形态以聚集枝状裂隙为主向两侧团块状分布形态转变,且秸秆覆盖的水稻田平均总染色面积比(18.23%)仅是非秸秆覆盖的0.75倍,二者之间差异显著(P＜0.05)。秸秆覆盖条件下水稻田的平均优先路径总数量(6323)仅是非秸秆覆盖条件下的0.81倍,二者优先路径数量均随土壤深度的增加而降低,但覆盖条件下水稻田的优先路径数量下降最快,以4.48倍速减小,其优先路径的平均复杂度为2.11,而非覆盖条件下水稻田优先路径平均复杂度为2.14,二者之间差异性显著(P＜0.05),即非秸秆覆盖下的水稻田优先路径扭曲程度更高,表现为路径较集中的空间分布状态,且秸秆覆盖措施影响水稻田优先路径。覆盖措施虽加快了土壤表层水流运动状态,但降低了深层土壤中优先流的发育程度,减少了田间水肥深层渗漏,在一定程度上可提高作物耕作层中的水肥利用率。     

旱作区地膜玉米栽培技术的研究

2005～2007年在通辽市科尔沁区育新镇对地膜覆盖玉米进行了研究,并与裸地玉米进行对照,结果表明：地膜覆盖玉米可以保墒提墒,提高土壤温度,生育期提前,充分发挥边行优势效应,改善土壤环境,为玉米增产提供保证．     

丘陵旱坡地仁用杏园蓄水保墒技术研究

旱坡地仁用杏园挖蓄水沟、树盘覆盖地膜和秸草,可显著蓄集天然降水,增加土壤水分,减少水分流失。挖蓄水沟一般降水可全部蓄集保存,不出现径流;树盘覆草、挖蓄水沟都可增加土壤含水量,减少土壤水分蒸发。     

松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律

为深入了解松嫩平原北部季节冻土冻融过程及热量传递规律,同时为东北寒区工程及寒区农业的土体环境的高效利用提供科学依据。本文基于松嫩平原北部季节冻土原位监测,开展季节冻土温度变化特性及分层热通量变化规律研究。结果表明：深度小于50 cm土体温度日变化明显,土体温度季节差异随着土体深度增大而减小。2017年3月3日达到最大冻深(164 cm),4月22日为最终融化日期,最终融化深度为130 cm。不同深度土体温度对地表温度响应呈滞后效应,随着土体深度的增加,滞后时间延长;季节冻土在冻融期内浅层土体受到净辐射的影响,热量交换极其频繁;随着土层深度的增加,净辐射的作用减小,热量在土体中传递的损耗增加,热量交换程度减弱,在冻结期,土体损失的热量大于吸收的热量。在整个冻融期内保持负值,冻深线以下土体中的热量持续向上传输,表明160 cm深度以下土体持续对冻土层传递热量。     

青海云杉播种苗越冬试验

青海由于高寒、高海拔地区气温低,风大、干旱、气候变化剧烈,对青海云杉幼苗越冬危害很大。为了保证青海云杉幼苗安全越冬,应采取有效的越冬管理措施。本文通过地膜、苔藓、麦草三种不同覆盖物对青海云杉播种苗进行越冬试验,试验结果表明,三种覆盖物越冬成活率和对照均呈现显著差异。但从经济、材料来源等各方面综合评价,地膜覆盖越冬成本低,成活率高,越冬效果最好,应在群众育苗中得到推广。     

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。