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生物炭对冻融期盐渍化土壤水热肥效应的影响

水土保持学报 2022年第5期36卷 296-303页

作者：张如鑫屈忠义王丽萍杨威刘祖汀内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018

为探究施加生物炭对冻融期盐渍化土壤蓄水保墒、保温、保肥的作用,以盐渍化土壤为研究对象,连续2年在河套灌区开展田间小区原位冻融试验,设置生物炭用量为15 t/hm^(2)(D15),30 t/hm^(2)(D30),不施加生物炭(CK)3种处理。结果表明:在冻融... 详细信息

为探究施加生物炭对冻融期盐渍化土壤蓄水保墒、保温、保肥的作用,以盐渍化土壤为研究对象,连续2年在河套灌区开展田间小区原位冻融试验,设置生物炭用量为15 t/hm^(2)(D15),30 t/hm^(2)(D30),不施加生物炭(CK)3种处理。结果表明:在冻融条件下,0—40 cm土层较40—100 cm土层水分垂直分布规律明显、储水能力强;除在试验第1年的初冻期施加生物炭使0—40 cm土层储水量有所降低外,随生物炭施加时间的增长,生物炭的持水作用逐渐显现,其中与CK相比D30处理更有利于土壤水分保持。施加生物炭可以平抑冻融期土壤温度的变幅、降低融解期土壤温度变化的离散程度,较对照比,2年冻融期0—40 cm土层平均温度生物炭处理提高0.8~1.6℃,经过2年冻融过程各处理土壤冻结指数为CK>D15>D30,融解指数为D30>D15>CK。连续2年冻融期,生物炭的施入均丰富了土壤养分含量,不同程度地减少冻融各阶段0—40 cm土层养分流失,使冻融期土壤速效钾、碱解氮、速效磷含量增幅范围分别达到3.1%~38.1%,1.3%~44.6%,5.4%~80.4%,有机碳密度增加了2.0%~22.4%,其中以D30处理提升效果最为明显。施用生物炭改善了冻融期盐渍化土壤的水热肥状况,可为来年作物的生长繁殖提供良好的环境,生物炭用量30 t/hm^(2)时施用效果较优。

关键词：生物炭冻融期盐渍土土壤储水量土壤温度土壤养分

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不同海拔下青海云杉林土壤冻融期水热变化特征

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兰州大学学报（自然科学版） 2022年第6期58卷 711-719页

作者：黄葭悦赵传燕臧飞曹丰丰杨晓高高天胜张秉强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兰州730020 中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心西宁810000

为了解森林土壤水热在冻融期的变化情况,以祁连山中部天涝池流域内2750 m低海拔、3050 m中海拔和3250 m高海拔下的青海云杉林为研究对象,统计分析2014-2019年冻融期土壤温度及未冻水体积含水量(USWC)在不同海拔梯度下的变化特征和差异性... 详细信息

为了解森林土壤水热在冻融期的变化情况,以祁连山中部天涝池流域内2750 m低海拔、3050 m中海拔和3250 m高海拔下的青海云杉林为研究对象,统计分析2014-2019年冻融期土壤温度及未冻水体积含水量(USWC)在不同海拔梯度下的变化特征和差异性.结果表明,观测时段内,2750~3250 m海拔内的青海云杉林10~40 cm土层的土壤于11月中旬开始冻结,5月上旬全部融化;土壤冻结速率小于融化速率;随海拔梯度的增加,土壤始融期逐渐延后,融化速率逐渐减小;较2750和3250 m而言,3050 m处存在土壤始冻期最早、冻结时长最长、冻结速率最快、土温变化范围最大等现象;USWC在冻融期的变化趋势呈现“U”形,USWC的高低对土壤导热率具有一定影响,USWC与土壤负温绝对值间具有较好的幂函数(y=ax^(b))相关关系.

关键词：青海云杉林冻融期水热变化特征海拔梯度祁连山

老爷岭多年冻土小流域春季冻融期径流溶解性有机碳变化特征

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生态学报 2023年第16期43卷 6716-6727页

作者：王雯倩蔡玉山肖湘段亮亮东北林业大学林学院哈尔滨150040 东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室哈尔滨150040

溶解性有机碳(DOC)的输移过程是流域碳循环中重要的组成部分,对全球碳循环产生重要影响。以大兴安岭多年冻土区的典型森林小流域—老爷岭流域为研究对象,获得2021年4月9日到6月30日冻融期降雨量、气温、土温等气象数据及逐日径流量、径... 详细信息

溶解性有机碳(DOC)的输移过程是流域碳循环中重要的组成部分,对全球碳循环产生重要影响。以大兴安岭多年冻土区的典型森林小流域—老爷岭流域为研究对象,获得2021年4月9日到6月30日冻融期降雨量、气温、土温等气象数据及逐日径流量、径流DOC浓度,计算了冻融循环期(4月9日—28日)和融化期(4月29日—6月30日)流域径流DOC的输出通量,揭示了径流DOC浓度及输出通量的影响因素。结果表明:(1)研究时段内,老爷岭流域径流DOC浓度变化范围为3.88—33.75 mg/L,流域上游的径流DOC浓度变化趋势与下游基本一致,DOC浓度随着温度的升高呈现下降趋势,4月份平均径流DOC浓度明显高于5、6月份。(2)研究时段内流域径流DOC总输出通量为3215.48 kg/km^(2),其中5月径流DOC输出通量高于4、6月份。径流量与径流DOC输出通量存在显著正相关关系(P冻融循环期平均日径流DOC浓度(24.02 mg/L)显著(P期(14.64 mg/L),而融化期平均日DOC输出通量(48.02 kg/km^(2))是冻融循环期(9.52 kg/km^(2))的5倍。研究结果揭示了大兴安岭多年冻土小流域春季冻融期径流DOC的输移特征及其影响因素,对理解多年冻土区碳循环有重要意义。

关键词：多年冻土区溶解性有机碳小流域径流DOC通量冻融期

冻融期蓄水坑灌灌水量对土壤温度时空变化的影响

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水力发电 2018年第3期44卷 81-85,88页

作者：曹鹭郭向红孙西欢马娟娟雷涛郑利剑王晓磊太原理工大学水利科学与工程学院山西太原030024 晋中学院山西晋中030600

为揭示蓄水坑灌不同灌水量对冬季土壤剖面温度分布的影响,采用HZR-8T温度传感器,对田间土壤剖面不同垂向和径向位置处的温度进行连续观测。结果表明,随着灌水量的增加,冻深减小,稳定冻结期缩短;土壤温度随时间的推移呈先降后升的趋势,... 详细信息

为揭示蓄水坑灌不同灌水量对冬季土壤剖面温度分布的影响,采用HZR-8T温度传感器,对田间土壤剖面不同垂向和径向位置处的温度进行连续观测。结果表明,随着灌水量的增加,冻深减小,稳定冻结期缩短;土壤温度随时间的推移呈先降后升的趋势,温度变幅随着土深和灌水量的增加而趋于平缓;表层土壤在冻结阶段土温随灌水量的增加而升高,消融解冻阶段则相反;土壤剖面温度分布特征垂向上随土深增加而升高,径向上随坑壁距离的增加先升后降;冻结阶段坑壁位置低温范围随灌水量的增加而缩小,消融解冻阶段40 cm以下土层高温范围随灌水量的增加而缩小。

关键词：冻融期蓄水坑灌灌水量土壤温度

冻融期“秋浇/春灌”农田水盐归趋及翌年春灌制度优化

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冻融期“秋浇/春灌”农田水盐归趋及翌年春灌制度优化

作者：范理权内蒙古农业大学

学位级别：硕士

土壤盐渍化是制约河套灌区农业发展的主要障碍,季节性冻融产生的土壤积盐是土壤盐渍化的重要组成部分。节水改造工程的实施以来,年引水量减少20%,加之种植结构、土地整改、水费等原因,致使秋浇面积大幅度缩减,春灌面积相应增大。秋浇面... 详细信息

土壤盐渍化是制约河套灌区农业发展的主要障碍,季节性冻融产生的土壤积盐是土壤盐渍化的重要组成部分。节水改造工程的实施以来,年引水量减少20%,加之种植结构、土地整改、水费等原因,致使秋浇面积大幅度缩减,春灌面积相应增大。秋浇面积由高峰期的53万hm降低到近年的40万hm左右。春灌农田受到种植因素和农民种植意愿的影响,主要以插花状分布,并且面积差异大。在秋浇灌溉后至翌年春季灌溉前,土壤要经历冻融期,冻融是一个非常复杂的过程,它伴随物理、物理化学、力学的现象和子过程,主要包括水分、热量的传输、水分相变和盐分的积聚。由此引发了新的水盐分布问题,需要进一步分析。本研究以近年来秋浇面积减少最大的义长灌域为背景,对局部秋浇条件下秋浇和非秋浇(翌年春灌)相邻农田冻融期开展了田间监测。通过野外取样和室内试验分析相结合,研究了秋浇与非秋浇(翌年春灌)农田间局部秋浇后冻融期温度变化特征、土壤横剖面水分和盐分的时空变化特征,进一步明确冻融期灌溉与非灌溉农田水盐迁移规律,分析翌年春灌农田适宜春灌制度,为灌域秋浇和春灌的实施提供理论依据。并且利用HYDRUS模拟春灌农田不同春灌定额下土壤水盐运移。主要研究结果如下:(1)局部秋浇后一周秋浇和春灌农田各土层平均温度和秋浇前一周相比均发生不同程度降低,秋浇农田降幅为0.38℃-1℃;春灌农田降幅为1.28℃-2.38℃。在冻结过程中,秋浇农田从地表出现0℃至60 cm土层跌破0℃历时50 d,而春灌农田历时82 d;在消融阶段,秋浇农田从地表温度升至0℃到60cm土层升至0℃历时55 d,而春灌农田历时41 d。(2)在局部秋浇前,10月21日-10月24日地下水位上升速率为:秋浇农田>秋浇-春灌农田交界处>春灌农田;10月25日-10月27日地下水位上升速率为:春灌农田>秋浇-春灌农田交界处>秋浇农田。10月28日-10月29日地下水位上升速率为:秋浇农田>秋浇-春灌农田交界处>春灌农田。冻结期Ⅰ中12月2日-12月4日、12月15日-12月17日和12月21日-12月23日三个时间段春灌农田水位高于秋浇农田。(3)局部秋浇后,经历冻融过程后,在翌年春灌前,春灌农田土层含盐量为秋浇农田1.60倍。秋浇农田和相比秋浇前相比1 m土体整体脱盐58.35%;春灌农田0-60 cm土层脱盐17.29%;80-100 cm土层积盐41.59%。对于春灌农田而言经历冻融过程后只是将上层盐分被“运输”到下层,使得土层盐分整体增加。秋浇农田较年前秋浇前含水率增幅为春灌农田的2.96倍,而春灌农田0-100 cm土层含水率平均增加8.62%,主要受到灌溉水渗流作用的影响。(4)秋浇农田在2021年和2022年春灌农田春灌后,0-10 cm和10-20cm土层含盐量均发生不同程度增加。其中0-10 cm土层增加量明显大于20-10 cm土层。2022年0-10 cm和10-20 cm土层含盐量分别增加1.20 g/k和0.51 g/kg;2021年0-10 cm和10-20 cm土层含盐量分别增加1.16 g/kg和0.3 g/kg。2021年和2022年春灌农田春灌后,秋浇农田0-40 cm土层含水率较春灌前均发生不同程度减少,其2021年0-10 cm土层减少13.31%、10-40 cm土层仅减少5.69%;2022年分别减少18.34%、6.32%。(5)通过对春灌农田西侧农田水分和盐分进行模拟分析可得,由于西侧农田作为局部秋浇后秋浇农田的相邻农田,春灌农田的东侧农田属于非仅邻秋浇农田,考虑到当地种植葵花生育期一般不进行灌溉,同时为达到节水、控盐的目的,因此认为本模拟中110 mm-130 mm是适宜本试验情景下春灌农田西侧的灌溉制度;170 mm-190 mm是适宜该试验情景下春灌农田东侧的灌溉制度。

关键词：局部秋浇春灌制度冻融期水盐归趋

冻融期水分添加对内蒙古典型草原地上、地下初级生产力和物种组成的影响

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冻融期水分添加对内蒙古典型草原地上、地下初级生产力和物种组成...

作者：贾丽英天津师范大学

学位级别：硕士

内蒙古典型草原是欧亚大陆草原的重要组成部分,也是我国北方最重要的生态屏障。然而,近几十年来由于气候干旱,过度放牧等原因导致该草原发生严重退化。水分是内蒙古典型草原生产力水平的主要限制因子,冻融期水分是干旱半干旱地区宝贵的... 详细信息

内蒙古典型草原是欧亚大陆草原的重要组成部分,也是我国北方最重要的生态屏障。然而,近几十年来由于气候干旱,过度放牧等原因导致该草原发生严重退化。水分是内蒙古典型草原生产力水平的主要限制因子,冻融期水分是干旱半干旱地区宝贵的水资源,对春季植物返青和植物生长具有重要意义。然而,目前关于冻融期水分变化对内蒙古草原地上、地下初级生产力和物种变化的影响的研究鲜见报道。本论文选取了内蒙古典型草原退化的冷蒿样地,在2019年围封恢复并设计三个水分处理,1)不加水自然恢复(W0)、2)秋季冻前增水20mm(W1)、3)秋季冻前增水20mm+春季融前增水20mm(W2),分析和研究冻融时期水分添加对内蒙古典型草原地上、地下初级生产力和物种组成的影响。主要研究结果如下:(1)与不加水处理相比,在试验实施第二年,冻融期20-40mm的水分添加使地上部生物量显著增加。(2)与不加水处理相比,冻融期水分添加使灌木半灌木地上部生物量显著增加。该变化主要由于主要物种半灌木冷蒿的地上部生物量和相对丰度显著增加。(3)根钻法研究表明:与不加水处理相比,冻融期增水处理的0-70cm土层地下部总生物量显著增加。该变化主要由于土壤0-10cm层地下部生物量显著增加引起,其他土层(10-70cm)不同水处理间地下总生物量差异不显著。(4)根钻法研究表明:与不加水处理相比,冻前增水处理的0-70cm土层总根长显著增加;在0-70cm土层纵向分布中,10-30cm深度总根长、根表面积显著高于对照,其他土层差异不显著。冻融期水分投入增加根长主要增加了0-10cm土层>2mm直径的粗根长和10-30cm土层冻融期增水处理在50-70cm土壤层的新生根总根长显著增加,其他土层差异不显著。冻融期增水处理后,30-70cm层的冻融期20-40mm水分添加会显著增加典型草原地上总生物量和半灌木冷蒿的地上部生物量和相对丰度,增加下层(50-70cm)土壤的土壤含水量,增加0-50cm土壤层地下部生物量,对新生根系根长的影响主要体现在下层土壤(30-50-70cm)<1mm的细根根长的增加。

关键词：水分冻融期典型草原初级生产力物种组成根系

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冻融期黄土表层土壤理化性质分析

冻融期黄土表层土壤理化性质分析

作者：王涛兰州大学

学位级别：硕士

冻融是由于日、年以及多年气候变化引起的一定范围内土壤或岩层的冻结和融化的过程。冻融在全球陆地表面广泛分布,也是中、高纬度地区以及山地地区广泛存在的自然现象。现今全球气候变化问题是人类面临最为严峻的挑战之一,气候的变化直... 详细信息

冻融是由于日、年以及多年气候变化引起的一定范围内土壤或岩层的冻结和融化的过程。冻融在全球陆地表面广泛分布,也是中、高纬度地区以及山地地区广泛存在的自然现象。现今全球气候变化问题是人类面临最为严峻的挑战之一,气候的变化直接影响冻融特征,从而引起颗粒粒级的变化,进而对土壤性质产生影响。冻融土壤中产生的其他相变和耦合效应也导致土壤理化性质的响应变化,从而影响土壤中营养成分的化学反应和土壤的环境改变。然而,黄土丘陵沟壑区这种季节冻结区冻融期土壤理化性质的分析研究稍显滞后。鉴于此,本文选择黄土丘陵沟壑区第五副区的小麦地、草地和裸地三种黄土表层土壤为研究对象,采用野外采样和室内实验相结合的研究方法,研究冻融期三种土地利用类型土壤理化性质及其差异,并对冻融期土壤理化性质的相关关系和变化特性进行分析。研究的主要结论如下:1)多个土壤理化性质指标间具有不同程度的显著相关性。>0.25mm的WSA(水稳性团聚体)、WSA总质量与有机质之间呈极显著正相关(P冻融期土壤理化性质变化的特性通过聚类分析被分为三类,粘粒、MWD(平均质量直径)、GMD(几何平均直径)、分形维数、容重、饱和导水率和有机质聚为一类,>0.25mm的WSA、WSA总质量、砂粒、田间持水量聚为一类,粉粒和孔隙度聚成一类;主成分分析法中水分物理因素、土壤水稳性因素、土壤团粒因素和土壤颗粒因素的贡献率分别为:23.000%、22.866%、21.034%、19.352%,体现了冻融期土壤环境改变的四个主要因素。3)综合相关性分析、聚类分析和主成分分析的结果,可以将13种土壤理化性质的变化特性分为3类。容重、孔隙度、田间持水量和饱和导水率分为一类;>0.25mm的WSA、WSA总质量、MWD、GMD、分形维数和有机质归为第二类;砂粒、粉粒、粘粒为第三类。

关键词：冻融期表层土壤理化性质土地利用类型依赖性分析

黄河包头段冻融期水体中PAHs的生态风险评价

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干旱区研究 2018年第1期35卷 20-26页

作者：裴国霞张琦李汗青高丽惠王晶内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院

选取黄河包头干流段为研究区域,于2012—2014年流凌期、封河期及融冰期采集水体样品,检测该河段水体中美国环保局优先控制的16种多环芳烃的残留含量,并利用实际监测数据对黄河包头段水体冻融过程中可能产生的潜在生态风险进行初步评价... 详细信息

选取黄河包头干流段为研究区域,于2012—2014年流凌期、封河期及融冰期采集水体样品,检测该河段水体中美国环保局优先控制的16种多环芳烃的残留含量,并利用实际监测数据对黄河包头段水体冻融过程中可能产生的潜在生态风险进行初步评价。结果表明：水体中共检测出11种PAHs,Σ11PAHs的总量为6.58~222.37ng·L-1,平均含量为61.48 ng·L-1,且冰封期含量最高,开河期含量最低。部分断面苯并[a]芘含量超出我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中规定限值。不同时期均以四环为主,其中荧蒽为最主要的污染物。水体中危害相对较高的为蒽、荧蒽及苯并[a]芘,其中蒽暴露浓度超过影响5.00%的水生生物的概率为83.92%。水体中Σ6PAH联合毒性均高出生态风险最大的蒽单独作用的毒性,甚至大于单体ΣPAH重叠面积之和,表现出显著的联合毒性效应。

关键词：冻融期多环芳烃赋存水平生态风险黄河包头段

秋灌对冻融期土壤水盐热时空变化规律影响及灌水效果评价

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干旱地区农业研究 2015年第4期33卷 141-145页

作者：倪东宁李瑞平史海滨苗庆丰梁建财内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为探究河套灌区秋灌条件下冻融期土壤水盐热变化规律及其灌水效果,采用田间试验的方法,对秋灌前至土壤冻融结束期间温度变化下水盐运移规律及玉米播种前的土壤水盐热条件进行了研究分析。结果表明：冻融期各层土壤温度在各时段具有相同... 详细信息

为探究河套灌区秋灌条件下冻融期土壤水盐热变化规律及其灌水效果,采用田间试验的方法,对秋灌前至土壤冻融结束期间温度变化下水盐运移规律及玉米播种前的土壤水盐热条件进行了研究分析。结果表明：冻融期各层土壤温度在各时段具有相同的变化趋势,土壤温度的变化直接影响到水盐的运移过程;冻结期在温度梯度作用下非冻结区水分向冻结区运移使得冻结区土壤含水率增加,平均增幅4.02%～18.18%;进入消融期后上层土壤出现返浆现象,0～10 cm土壤含水率平均较冻结期增加11.54%～111.15%;随着温度的升高,在水势梯度的作用下盐随水向表层运移出现春季返盐现象;秋灌后土壤盐分被淋洗到作物根系层以下,但还存在于田间,所以冻结期随着水分的上移,根系层以下盐分又被带到上层土壤中,各土层含盐量平均增幅11.19%～50.19%;消融结束后下层土壤由于消融水下渗,盐分随之向下运移,20～100 cm土层含盐量平均降幅15.71%～44.95%,呈现脱盐趋势。研究表明秋灌灌水定额为1 500 m^3·hm^-2播前土壤水、盐、热状况较适宜于灌区玉米覆膜沟灌种植模式。

关键词：秋灌冻融期土壤温度水盐运移玉米河套灌区