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淮北平原冻融期和非冻融期及年时段裸地潜水蒸发模拟研究

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节水灌溉 2024年第1期 1-7页

作者：丁钰童王怡宁鞠琴周超徐荣艳张美娜王振龙河海大学水灾害防御全国重点实验室南京210098 水安全与水科学协同创新中心南京210098 南京水利科学研究院南京210029 安徽省水利部淮委水利科学研究院五道沟水文实验站安徽蚌埠230088

为进一步揭示淮北平原砂姜黑土和黄潮土裸地冻融期、非冻融期日潜水蒸发变化规律及其与年时段计算结果的差异性,根据五道沟实验站2006~2022年62套原状土(0~5m)蒸渗仪观测资料,采用非线性最小二乘法,分别提出了两种土质3个时段日潜水蒸... 详细信息

为进一步揭示淮北平原砂姜黑土和黄潮土裸地冻融期、非冻融期日潜水蒸发变化规律及其与年时段计算结果的差异性,根据五道沟实验站2006~2022年62套原状土(0~5m)蒸渗仪观测资料,采用非线性最小二乘法,分别提出了两种土质3个时段日潜水蒸发量计算修正公式,并得到潜水蒸发极限埋深阈值hm和参数n的取值。结果表明:①两种土质经过修正后的阿维里扬诺夫计算公式计算日潜水蒸发量,较直接用水面蒸发(E601)计算精度提高0.9%~10.2%,其中砂姜黑土计算精度提高0.9%~10.2%。黄潮土计算精度提高3.6%~5.0%;②将潜水蒸发量的计算分成冻融期和非冻融期两个时段来考虑,比直接采用单一年时段潜水蒸发量计算公式,模拟精度有所提高,且两种土质计算精度表现出差异性,砂姜黑土冻融期提升6.6%,非冻融期提升2.8%;黄潮土冻融期提升1.3%,非冻融期提升2.6%;③砂姜黑土和黄潮土冻融期阈值hm分别为0.96、1.18,参数n分别为2.082、2.830;非冻融期阈值hm分别为1.39、1.69,参数n分别为2.236、0.719。采用年时段计算的阈值hm分别为1.23、1.66,参数n分别为2.758、0.740,实际应用时分别取冻融期及非冻融期的值较为合理。

关键词：冻融期裸地潜水蒸发阿维里扬诺夫公式极限潜水埋深

基于SHAW模型的北疆地区不同滴灌年限棉田冻融期土壤水热盐动态模拟研究

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土壤 2024年

作者：赵露叶含春王振华刘健吝海霞邹杰谭明东石河子大学水利建筑工程学院现代节水灌溉兵团重点实验室农业农村部西北绿洲节水农业重点实验室

为探究SHAW（Simultaneous heat and water）模型在北疆地区长期膜下滴灌棉田冻融期土壤水热盐动态模拟的适用性，本研究选用滴灌起始年限为1998年（21a）的棉田土壤水热盐实测数据对SHAW模型进行率定，以滴灌起始年限为2006年（13a）、... 详细信息

为探究SHAW（Simultaneous heat and water）模型在北疆地区长期膜下滴灌棉田冻融期土壤水热盐动态模拟的适用性，本研究选用滴灌起始年限为1998年（21a）的棉田土壤水热盐实测数据对SHAW模型进行率定，以滴灌起始年限为2006年（13a）、2008年（11 a）、2012年（7 a）和荒地（0 a）的水热盐实测数据进行验证。模型率定结果表明，随土壤深度增加土壤温度的模拟效果越好；土壤水盐的模拟效果先增强后减弱。模拟土壤温度Nash系数（NSE）、均方根误差（RMSE）和R2分别为0.713～0.993、0.209～2.498℃和0.911～0.994；模拟土壤水分NSE和RMSE分别为0.824～0.967和0.009%～0.032%；模拟土壤盐分NSE和RMSE分别为0.609～0.844和0.001～0.012 g/kg。模型验证结果表明，随滴灌年限增加模拟效果越好，模拟除荒地20～60 cm土层土壤温度NSE小于0.600，滴灌7、11和13 a地块各层土壤温度NSE均大于0.600,RMSE介于0.143～3.213℃；滴灌0、7、11和13 a地块模拟的各层土壤水分NSE均大于0.670,RMSE为0.009%～0.057%；滴灌0、7、11和13 a地块模拟的除120～140 cm土层土壤盐分NSE小于0.600，其他各层土壤盐分NSE均大于0.616,RMSE为0.000～0.016 g/kg。总体而言，SHAW模型适用于北疆地区冻融期长期膜下滴灌棉田的一维土壤水热盐模拟。

关键词： SHAW模型冻融期膜下滴灌棉田土壤水热盐

近30年山西省冻融期地表温度变化规律及影响因素分析

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太原理工大学学报 2024年

作者：吴畏陈军锋崔莉红韩超张司璧太原理工大学水利科学与工程学院

【目的】冻融期地表温度对越冬作物生长、水循环和地表植被演变具有较大的影响，揭示冻融期地表温度的时空变化规律及其与影响因子的响应规律，对预测地表温度未来变化有着重要的意义。【方法】通过R语言对山西省27个气象站点冻融期的... 详细信息

【目的】冻融期地表温度对越冬作物生长、水循环和地表植被演变具有较大的影响，揭示冻融期地表温度的时空变化规律及其与影响因子的响应规律，对预测地表温度未来变化有着重要的意义。【方法】通过R语言对山西省27个气象站点冻融期的气象数据进行处理，采用Mann-Kendall突变检验方法研究了山西省1990-2018年冻融期地表温度的时空变化规律以及影响因素。【结果】结果表明：1990-2018年山西省冻融期地表温度以0.0608℃/10a的速率升高，在2001年、2004年和2005年三个年份出现了突变，升温速度加快。地表温度呈现出西南高东北低的空间分布特征，纬度和海拔是影响冻融期地表温度的主要地理因子，晋北区降水与地表温度的相关性为正相关，在晋中区和晋南区为负相关；晋北区日照时数对地表温度为负效应，在晋中区和晋南区为正效应，风速、相对湿度和气压对地表温度影响为负效应。

关键词：冻融期地表温度时空变化影响因素

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气候变化下大兴安岭南段季节冻土退化特征

林业科学研究 2024年第3期37卷 86-94页

作者：孙逸晨魏江生舒洋赵鹏武齐桂萍张静内蒙古农业大学草原与资源环境学院内蒙古呼和浩特010011 内蒙古赛罕乌拉森林生态系统国家野外观测研究站内蒙古赤峰025150 内蒙古农业大学林学院内蒙古呼和浩特010019 内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室内蒙古呼和浩特010018 农业生态安全与绿色发展自治区高等学校重点实验室内蒙古呼和浩特010018 内蒙古赤峰市青山林场内蒙古赤峰024200 内蒙古赤峰市赛罕乌拉自然保护区管理局内蒙古赤峰025150

[目的]季节冻土退化会直接影响生长季初期的水分补给,进而影响区域森林健康。然而,目前大兴安岭南段的冻土退化,特别是气候变化下冻土如何退化尚不清楚。[方法]在内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区长期实验森林中,定位观测2014-2022年气... 详细信息

[目的]季节冻土退化会直接影响生长季初期的水分补给,进而影响区域森林健康。然而,目前大兴安岭南段的冻土退化,特别是气候变化下冻土如何退化尚不清楚。[方法]在内蒙古赛罕乌拉国家级自然保护区长期实验森林中,定位观测2014-2022年气温、土壤温度、土壤体积含水量等环境因子,分析森林季节冻土退化特征。[结果]研究表明:大兴安岭南段气温加速上升,1997-2022年间年平均气温上升速率为0.42℃·(10 a)^(-1),比1973-1996年间的升温速率[0.34℃·(10 a)^(-1)]加快了23.5%;且冻融期(当年11月-次年6月)平均气温上升速率更快[0.46℃·(10 a)^(-1)]。土壤的冻融模式呈自上而下单向冻结,单向融化;冻结速率、融化速率随着土壤深度的增加而变快,在40~80 cm土层达到最大值(冻结速率2.23 cm·d^(-1)、融化速率4.50 cm·d^(-1))。季节冻土持续退化,观测到的最大冻结深度由80 cm减少至40 cm;冻融期显著缩短,开始冻结时间推迟,完全融化时间提前,导致年冻融期缩短15.21%。应用本文建立的冻融多元线性回归模型计算得出,积温升高对研究区季节冻土退化的贡献率超过90%,是该区域季节冻土退化的最主要原因。[结论]在大兴安岭南段,冻土退化主要表现为冻融期缩短,气温升高是导致季节冻土退化的主要驱动因素,今后有必要监测季节冻土的变化,从而更好地进行森林经营。

关键词：气候变化季节性冻土冻土退化冻融期

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基于WEP-QTP模型的近65 a黄河源区径流演变分析

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人民黄河 2024年第2期46卷 41-48页

作者：李霞周祖昊刘佳嘉夏军强王康李佳王鹏翔尤继洲王浩贾仰文中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100038 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 水利部南水北调规划设计管理局北京100038 中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038

为研究黄河源区径流演变规律,以WEP-QTP(The Water and Energy transfer Processes in the Qinghai⁃Tibet Plateau)模型为基础构建基于水热耦合的黄河源区冻土水文模型。采用玛曲站2019—2021年冻融期逐日土壤温度及土壤液态含水率对模... 详细信息

为研究黄河源区径流演变规律,以WEP-QTP(The Water and Energy transfer Processes in the Qinghai⁃Tibet Plateau)模型为基础构建基于水热耦合的黄河源区冻土水文模型。采用玛曲站2019—2021年冻融期逐日土壤温度及土壤液态含水率对模型进行验证,率定期及验证期决定系数(R2)均值为0.8左右,均方根误差(RMSE)均值分别为1.0℃及0.04左右;采用8个冻土监测点1971—2000年冻融期逐日冻土深度进行验证,决定系数(R2)均值为0.89,均方根误差(RMSE)均值为214.81 mm。模型模拟黄河源区1956—2020年逐月流量过程,效率系数(NSE)为0.8左右,相对误差(RE)为5%左右,表明模型能较好地模拟黄河源区径流过程。利用M-K趋势检验分析得到1956—2020年黄河源区径流呈不显著增加趋势,其变化趋势是降水与气温共同影响的结果。冻融期、非冻融期径流与全年趋势一致。降水增加、气候变暖及冻土退化使径流组分发生变化,地表径流及地下径流均呈增加趋势,但地下径流在全年及冻融期增加趋势更加显著。

关键词：径流演变冻融期非冻融期 WEP-QTP模型黄河源区

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冻融期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能特征

生态学杂志 2023年第7期42卷 1731-1738页

作者：谭八梅裴泓霖王荦夏兴龙郝振林丁君常亚青大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室辽宁大连116023 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458

为解析冻融期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能特征,本研究以中国北方典型刺参养殖池塘为对象,利用16S rRNA测序技术,开展冰封期和融冰期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能共性及特异性研究。结果表明:冻融期优势菌群均隶属于变形菌门(Prot... 详细信息

为解析冻融期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能特征,本研究以中国北方典型刺参养殖池塘为对象,利用16S rRNA测序技术,开展冰封期和融冰期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能共性及特异性研究。结果表明:冻融期优势菌群均隶属于变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria);冰封期水体特异性菌群为梭杆菌门(Fusobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria),融冰期特异性菌群则主要隶属于放线菌门(Actinobacteria);基于KEGG数据库分析可知,冰封期和融冰期水体菌群代谢通路具有显著性差异(P期和融冰期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能存在显著性差异。研究结果为刺参养殖池塘精细化管理和刺参健康养殖提供科学依据。

关键词：冻融期刺参水体菌群高通量测序

冻融期刺参养殖池塘沉积物菌群结构特征及其影响因素

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渔业科学进展 2023年第4期44卷 121-134页

作者：裴泓霖谭八梅王荦夏兴龙郝振林丁君常亚青大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室辽宁大连116023 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广东广州511458

本研究以我国北方典型岸基半开放刺参(Apostichopus japonicus)养殖池塘为对象,利用高通量测序技术构建冻融期刺参养殖池塘沉积物菌群16S rRNA基因测序文库,解析封冰期、融冰期和化冰期刺参养殖池塘沉积物菌群结构特征,并查明影响菌群... 详细信息

本研究以我国北方典型岸基半开放刺参(Apostichopus japonicus)养殖池塘为对象,利用高通量测序技术构建冻融期刺参养殖池塘沉积物菌群16S rRNA基因测序文库,解析封冰期、融冰期和化冰期刺参养殖池塘沉积物菌群结构特征,并查明影响菌群结构的主导环境因子。结果显示,冻融期刺参养殖池塘沉积物菌群丰度和多样性表现为整体下调趋势,在融冰初期呈现显著性波动(P冻融期刺参养殖池塘沉积物菌群结构呈现显著性差异,封冰期、融冰期和化冰期差异菌群分别隶属于厚壁菌门(Firmicutes)、酸杆菌门(Acidobacteria)和软壁菌门(Tenericutes)。尽管不同阶段微生物相对丰度比例不同,但第一优势菌门均隶属于变形菌门(Proteobacteria),相对丰度高于49.04%;次优势菌门则呈现出显著性变化,其中,封冰期为拟杆菌门(Bacteroidetes),融冰期为绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteria),化冰期为浮霉菌门(Planctomycetes)。环境因子与菌群相关性分析表明,冻融期刺参养殖池塘沉积物菌群结构与环境因子具有显著相关性(P<0.05),温度、盐度、总氮和总有机碳是沉积物菌群的主导环境因子。本研究将为刺参养殖池塘精细化管理提供理论依据。

关键词：刺参冻融期沉积物高通量测序菌群结构

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冻融期刺参养殖池溏水体菌群结构与功能特征

生态学杂志 2022年

作者：谭八梅裴泓霖王荦夏兴龙郝振林丁君常亚青南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 大连海洋大学农业农村部北方海水增养殖重点实验室

为解析冻融期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能特征，本研究以中国北方典型刺参养殖池塘为对象，利用16S rRNA测序技术，开展冰封期和融冰期刺参养殖池溏水体菌群结构与功能共性及特异性研究。结果表明：冻融期优势菌群均隶属于变形菌门... 详细信息

为解析冻融期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能特征，本研究以中国北方典型刺参养殖池塘为对象，利用16S rRNA测序技术，开展冰封期和融冰期刺参养殖池溏水体菌群结构与功能共性及特异性研究。结果表明：冻融期优势菌群均隶属于变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）和放线菌门（Actinobacteria）；冰封期水体特异性菌群为梭杆菌门（Fusobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria），融冰期特异性菌群则主要隶属于放线菌门（Actinobacteria）；基于KEGG数据库分析可知，冰封期和融冰期水体菌群代谢通路具有显著性差异（P期和融冰期刺参养殖池塘水体菌群结构与功能存在显著性差异。研究结果为刺参养殖池塘精细化管理和刺参健康养殖提供科学依据。

关键词：冻融期刺参水体菌群高通量测序

祁连山天涝池流域亚高山草甸冻融期土壤水热变化特征

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冰川冻土 2023年第5期45卷 1591-1601页

作者：黄葭悦赵传燕魏杨臧飞常亚鹏郝虎安金玲张茂军张恒平兰州大学草地农业科技学院草地生态系统国家重点实验室甘肃兰州730000 甘肃祁连山国家级自然保护区管理局甘肃张掖734000

祁连山是我国重要的生态安全屏障,其高寒生态环境和水源涵养能力广泛受到近地表冻融过程的复杂影响。为了解土壤水热在冻融期的变化情况,以祁连山中部天涝池流域亚高山草甸为研究对象,分析2014—2019年冻融期大气温度、土壤温度及未冻... 详细信息

祁连山是我国重要的生态安全屏障,其高寒生态环境和水源涵养能力广泛受到近地表冻融过程的复杂影响。为了解土壤水热在冻融期的变化情况,以祁连山中部天涝池流域亚高山草甸为研究对象,分析2014—2019年冻融期大气温度、土壤温度及未冻水体积含水量(USWC)变化特征,通过统计分析法对亚高山草甸土壤冻融期土壤温度对大气温度的响应及土壤水热拟合进行了探讨。研究结果表明:冻融期亚高山草甸土壤呈单向冻结双向融化特征,观测时段内冻结深度在100~140 cm,土壤温度与大气温度的相关性较好,其中0~40 cm深度土壤温度与大气温度显著正相关(P冻融过程中土壤USWC变化趋势呈“U”形,40~60 cm深度土壤层和表层分别在冻结期和融化期出现水分高值区;土壤USWC与负温绝对值之间具有较好的幂函数相关关系(y=axb),其中经验参数a始终为正值,b始终为负值且逐年增大;观测期间(2014—2019年)的土壤冻结时长、冻结速率和冻结深度等都在减小。本研究可为祁连山亚高山草甸土壤冻融作用对径流形成的影响研究奠定基础,对进一步探讨祁连山区季节性冻土对气候变化的响应提供科学参考。

关键词：祁连山亚高山草甸冻融期水热变化特征