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周期荷载作用下冻融裂隙砂岩变形破坏机理
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作者 任建喜 宋嘉炜 +2 位作者 张琨 张凡 谭牧凡 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第14期5943-5950,共8页
为研究裂隙岩体在冻融与周期荷载作用下的变形破坏机理,采用宏观周期荷载试验与细观核磁共振试验以及颗粒流数值模拟相结合的方法,对不同冻融循环次数作用下裂隙砂岩的宏细观破坏机理进行研究。结果表明:冻融次数的增加使裂隙砂岩强度降... 为研究裂隙岩体在冻融与周期荷载作用下的变形破坏机理,采用宏观周期荷载试验与细观核磁共振试验以及颗粒流数值模拟相结合的方法,对不同冻融循环次数作用下裂隙砂岩的宏细观破坏机理进行研究。结果表明:冻融次数的增加使裂隙砂岩强度降低,破坏时扩容现象加剧,细观尺度上表现出孔隙尺寸及数量增加;冻融及周期荷载耦合作用使裂隙砂岩破坏裂纹发展多且复杂,破坏程度更严重,细观表现为T_(2)谱峰总面积变化率增幅更加显著、大尺度孔隙占比增加;周期荷载作用下裂隙砂岩的变形曲线趋势可作为判断疲劳强度门槛值范围的依据,获取变形预警值;颗粒流模拟结果说明,周期荷载作用下裂隙砂岩的新的裂纹在预制裂隙尖端处集中萌生并以翼裂纹为主要扩展模式,围压作用下裂隙砂岩的破坏模式更趋向于剪切张拉复合型破坏。研究结果可为寒区裂隙岩体边坡稳定性评价及灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 冻融循环 周期荷载 裂隙砂岩 核磁共振 破坏机理 数值模拟
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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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作者 李霞 周祖昊 +7 位作者 刘佳嘉 夏军强 王康 李佳 王鹏翔 尤继洲 王浩 贾仰文 《人民黄河》 CAS 北大核心 2024年第2期41-48,共8页
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... 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。 展开更多
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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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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作者 丁钰童 王怡宁 +4 位作者 鞠琴 周超 徐荣艳 张美娜 王振龙 《节水灌溉》 北大核心 2024年第1期1-7,共7页
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... 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。 展开更多
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
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气候变化下大兴安岭南段季节冻土退化特征
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作者 孙逸晨 魏江生 +3 位作者 舒洋 赵鹏武 齐桂萍 张静 《林业科学研究》 CSCD 北大核心 2024年第3期86-94,共9页
[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... [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。 展开更多
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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作者 赵露 叶含春 +4 位作者 王振华 刘健 吝海霞 邹杰 谭明东 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期623-638,共16页
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(21 a)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(13 a)、2008年... 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(21 a)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(13 a)、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。 展开更多
关键词 SHAW模型 冻融期 膜下滴灌 棉田 土壤水热盐
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Non-cropping period accounting for over a half of annual nitric oxide releases from cultivated calcareous-soil alpine ecosystems with marginally low emission factors
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作者 LIN Fei LIU Chun-Yan +5 位作者 HU Xiao-Xia FU Yong-Feng ZHENG Xunhua ZHANG Wei WANG Rui CAO Guang-Min 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 CSCD 2018年第4期338-344,共7页
Nitric oxide(NO)emissions from alpine ecosystems conventionally being long-term cultivated with feed crops are not well quantified.The authors attempted to address this knowledge gap by performing a year-round experim... Nitric oxide(NO)emissions from alpine ecosystems conventionally being long-term cultivated with feed crops are not well quantified.The authors attempted to address this knowledge gap by performing a year-round experimental campaign in the northeastern Tibetan Plateau.Fertilized(F)and unfertilized(UF)treatments were established within a flat calcareous-soil site for the long-term cultivation of feed oats.NO fluxes and five soil variables were simultaneously measured.A single plow tillage accounted for approximately 54%–73%of the NO releases during the cropping period(CP);and the non-cropping period(NCP)contributed to 51%–58%of the annual emissions.The direct NO emissions factor(EFd)was 0.021%±0.021%.Significantly lower Q10 values(p<0.01)occurred in the F treatment during the CP(approximately 3.6)compared to those during the other period or in the other treatment(approximately 4.9?5.1),indicating a fertilizer-induced reduction in the temperature sensitivity.The selected soil variables jointly accounted for up to 72%(p<0.01)of the variance for all the fluxes across both treatments.This finding suggests that temporally and/or spatially distributed fluxes from alpine calcareous-soil ecosystems for feed crop production may be easily predicted if data on these soil variables are available.Further studies are needed to test the hypothesis that the EFd is larger in alpine feed-oat fields than those in this study if the soil moisture content is higher during the period following the basal application of ammoniumor urea-based fertilizer. 展开更多
关键词 Nitric oxide(NO)emissions direct NO emissions factor alpine meadow cultivation non-growing season freeze– thaw period plow tillage effect temperature sensitivity(Q10)
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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 被引量:3
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作者 王雯倩 蔡玉山 +1 位作者 肖湘 段亮亮 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第16期6716-6727,共12页
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... 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<0.05),是流域DOC输出通量的主导因素。(3)研究时段内流域DOC浓度与平均气温呈极显著负相关(R^(2)=0.5048,P<0.001);降水样品中的DOC浓度变化范围为1.06—9.42 mg/L,显著低于径流DOC浓度;土壤中DOC含量变化趋势与径流DOC变化趋势一致,0—10 cm、10—20 cm土壤平均DOC浓度范围为77.57—133.99 mg/L。(4)冻融循环期平均日径流DOC浓度(24.02 mg/L)显著(P<0.05)高于融化期(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。 展开更多
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
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冻融循环期高寒草原典型物种紫花针茅氮吸收策略 被引量:2
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作者 庞博 洪江涛 +2 位作者 马星星 秦小静 王小丹 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1147-1155,共9页
氮(N)是高山和极地生态系统重要的限制性生长因子。目前对冻土区植物N利用机制的研究主要集中于完全融化期,而冻融循环期植物N吸收策略仍存在不确定性。以高寒紫花针茅为研究对象,分别在冻结期(晚秋)和融化期(早春)采用同位素示踪技术,... 氮(N)是高山和极地生态系统重要的限制性生长因子。目前对冻土区植物N利用机制的研究主要集中于完全融化期,而冻融循环期植物N吸收策略仍存在不确定性。以高寒紫花针茅为研究对象,分别在冻结期(晚秋)和融化期(早春)采用同位素示踪技术,分析植物对(^(15)NH_(4))_(2)SO_(4)和Na^(15)NO_(3)的吸收量与偏好动态变化。研究结果显示冻结期紫花针茅冠层生长已停滞,融化期冠层尚未返青,但根系和立枯均可以吸收同化^(15)N,具备吸收养分的需求。融化期紫花针茅^(15)N在标记21天后^(15)N-NH^(+)_(4)和^(15)N-NO^(-)_(3)的总回收率分别为4.44%和6.91%,而冻结期紫花针茅在^(15)N标记21天后^(15)N-NH^(+)_(4)和^(15)N-NO^(-)_(3)的总回收率分别为8.65%和3.55%。融化前期紫花针茅总^(15)N回收率整体表现为^(15)N-NH^(+)_(4)高于^(15)N-NO^(-)_(3),而融化后期^(15)N-NH^(+)_(4)和^(15)N-NO^(-)_(3)回收率差异不显著或^(15)N-NO^(-)_(3)略高。冻结期全程紫花针茅^(15)N-NH^(+)_(4)回收率均高于^(15)N-NO^(-)_(3)回收率。研究补充了高寒冻土区植物在非生长季的养分吸收数据,为全面理解冻土区植物N营养策略及其对未来气候变化的响应提供科学依据。 展开更多
关键词 氮偏好 硝态氮 铵态氮 冻土 冻结期 融化期
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基于SHAW模型的南疆典型棉田适宜冬春灌盐分淋洗策略 被引量:3
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作者 林栋 王峰 +1 位作者 许尊秋 毛晓敏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期326-338,350,共14页
为探究南疆地区棉田休闲期土壤水热盐运移过程及适宜的冬春灌盐分淋洗策略,基于当地棉田测坑连续两年作物休闲期(2019—2020年、2020—2021年)0~80 cm的土壤水、热、盐监测数据,对SHAW模型进行率定和验证;并设置64个冬春灌情景,包括8个... 为探究南疆地区棉田休闲期土壤水热盐运移过程及适宜的冬春灌盐分淋洗策略,基于当地棉田测坑连续两年作物休闲期(2019—2020年、2020—2021年)0~80 cm的土壤水、热、盐监测数据,对SHAW模型进行率定和验证;并设置64个冬春灌情景,包括8个冬灌定额(0、600、1 200、1 800、2 400、2 700、3 000、3 600 m^(3)/hm^(2))和8个春灌定额(0、300、600、900、1 200、1 800、2 100、2 400 m^(3)/hm^(2)),进一步模拟了不同冬春灌组合模式下休闲期的土壤水热盐运移规律。结果表明:SHAW模型能够较可靠地模拟南疆地区休闲期冻融土壤水热盐运移规律。其中,土壤温度的模拟精度最高,不同土壤深度R2均不小于0.95;而土壤含水率和含盐量受到土壤水分相变的影响导致模拟精度稍差,最小R2分别为0.61和0.73。不同冬灌处理在冻结期未冻水含量大幅降低,冬灌定额越大的处理,未冻水含量越少。冬灌水量越大,冻结期表层土壤温度变化幅度越小,且至融化期土壤增温缓慢,但春灌后不同处理的温度差别减小。土壤表层含盐量在灌水后显著降低,而在冻结过程中出现明显的上升现象,且深层土壤盐分上升明显滞后于表层土壤。土壤冻结水融化后对表层土壤盐分进行了二次淋洗,因此补充少量的春灌便可显著降低土壤表层含盐量,满足棉花出苗期的盐分要求。综合考虑南疆地区水资源现状及不同冬春灌组合模式对播前土壤水热盐的影响,推荐采用的节水灌溉模式为冬灌+少量春灌造墒,适宜灌水定额为冬灌2 250 m^(3)/hm^(2)、春灌300 m^(3)/hm^(2)。提出的冬春灌组合盐分淋洗模式可为南疆地区农业水资源可持续利用和土壤次生盐渍化治理提供理论依据。 展开更多
关键词 南疆典型棉区 最优冬春灌策略 土壤水热盐 冻融期 盐分淋洗 SHAW模型
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冬灌条件下季节性冻融期农田土壤可培养微生物数量变化及其影响因素 被引量:1
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作者 杨跃发 王春霞 +2 位作者 梁飞 蓝明菊 孙开 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期569-577,共9页
为揭示新疆石河子季节性冻融期不同冬灌定额对农田土壤可培养微生物(细菌、霉菌)数量的影响规律,2021—2022年通过田间微区试验,设置了45、90、135、180mm不同的冬灌定额和不灌水对照处理,对比分析了整个冻融期农田土壤细菌、霉菌数量... 为揭示新疆石河子季节性冻融期不同冬灌定额对农田土壤可培养微生物(细菌、霉菌)数量的影响规律,2021—2022年通过田间微区试验,设置了45、90、135、180mm不同的冬灌定额和不灌水对照处理,对比分析了整个冻融期农田土壤细菌、霉菌数量变化及其影响因素。结果表明:冻结初期,细菌数量与土壤含水量和灌水量呈显著负相关(P<0.05);霉菌数量与土壤pH呈显著负相关(P<0.05);稳定冻结期,细菌数量与土壤平均温度呈显著正相关(P<0.05),与灌水量和土壤含水量呈显著负相关(P<0.05),而霉菌数量与土壤水、热、盐呈弱相关;融化期,细菌和霉菌数量与土壤含水量呈极显著负相关(P<0.01),霉菌数量与土壤平均温度呈显著正相关(P<0.05)。整个季节性冻融期细菌相比霉菌数量较多,细菌在土壤中扮演主要角色,而充足的降雪使冬灌定额对细菌和霉菌的数量影响不明显。 展开更多
关键词 季节性冻融期 细菌数量 霉菌数量 土壤水热盐分布 冬灌定额
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咸水结冰灌溉下盐碱地土壤水热盐动态迁移特征分析 被引量:1
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作者 李俊杰 屈忠义 +2 位作者 杨威 王丽萍 张如鑫 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期377-384,共8页
为探究合理的咸水结冰灌溉水量及咸水结冰灌溉下冻融期土壤水热盐动态迁移规律,以重度盐碱地为研究对象,在内蒙古达拉特旗开展连续2年田间小区原位冻融试验,设置4组灌水梯度,灌水量分别为140 mm(S1),180 mm(S2),220 mm(S3)以及不进行灌... 为探究合理的咸水结冰灌溉水量及咸水结冰灌溉下冻融期土壤水热盐动态迁移规律,以重度盐碱地为研究对象,在内蒙古达拉特旗开展连续2年田间小区原位冻融试验,设置4组灌水梯度,灌水量分别为140 mm(S1),180 mm(S2),220 mm(S3)以及不进行灌溉对照(CK),灌溉水矿化度为8~10 g/L。通过测定试验期内土壤含水率、土壤温度以及盐分分布,分析咸水结冰灌溉下盐碱地土壤水热盐动态迁移特征。结果表明:咸水结冰灌溉可显著提高春季消融后土壤含水率,减缓冻融期深层土壤温度变异程度,降低因土壤温度变化引起的返盐现象,灌溉水量越大,土壤含水率提升幅度越大、保温效果越显著。经过反复冻融循环,适宜的咸水结冰灌溉处理下土壤盐分降低,当灌溉水量<180 mm时脱盐率与灌水量呈正相关,当灌水量>180 mm时春季消融后土壤含盐量增加。2年试验期内相较于未进行灌溉的对照处理,咸水结冰灌溉处理下土壤含水率提高82%~93%;土壤消融指数提高28%~65%;土壤冻结指数降低24%~25%;灌水量<180 mm时0—40 cm土层脱盐率最高可达59%。综合考虑,在不造成土壤积盐导致次生盐渍化的前提下,灌溉水量180 mm下土壤保温、保墒、脱盐效果最好,可为来年作物生长提供适宜的土壤环境。 展开更多
关键词 结冰灌溉 盐渍土 冻融期 咸水灌溉
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季节性冻融期SWAP和SHAW模型土壤水热运移模拟效果评价 被引量:1
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作者 沈奇 薛静 +2 位作者 陈军锋 冯婧 杜琦 《节水灌溉》 北大核心 2023年第3期75-83,90,共10页
基于不同模型研究季节性冻融期土壤水热运移规律,对干旱半干旱地区水资源高效利用的定量化评价具有重要意义。分别运用SWAP和SHAW模型对季节性冻融期土壤水分、温度和蒸发量进行了模拟,并对模拟效果加以评价。模拟结果表明:对于整个冻... 基于不同模型研究季节性冻融期土壤水热运移规律,对干旱半干旱地区水资源高效利用的定量化评价具有重要意义。分别运用SWAP和SHAW模型对季节性冻融期土壤水分、温度和蒸发量进行了模拟,并对模拟效果加以评价。模拟结果表明:对于整个冻融期而言,利用SHAW模型模拟的土壤含水量的NRMSE基本保持在30%以内,RMSE均在0.09 cm^(3)/cm^(3)以下,利用SWAP模型模拟的土壤含水量的NRMSE基本保持在35%以内,RMSE均在0.13 cm^(3)/cm^(3)以下;利用SHAW模型模拟20 cm以下土层温度的NRMSE均保持在30%以内,RMSE均在0.94℃以下,利用SWAP模型模拟的土壤温度基本可以反映实测值的变化趋势;在模拟土壤累积蒸发量方面,相比SWAP模型,SHAW模型的模拟值更接近实测值。总体而言,在干旱半干旱地区对于季节性冻融期,SHAW模型对土壤水热运移的模拟效果均较为理想,SWAP模型对土壤水分运移模拟较好,但对土壤温度模拟相对较差。对于土壤累积蒸发量的模拟效果,两个模型均不十分理想,有待进一步改进。 展开更多
关键词 季节性冻融期 SWAP模型 SHAW模型 土壤含水量 土壤温度 土壤蒸发量 土壤水热运移
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祁连山天涝池流域亚高山草甸冻融期土壤水热变化特征 被引量:2
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作者 黄葭悦 赵传燕 +6 位作者 魏杨 臧飞 常亚鹏 郝虎 安金玲 张茂军 张恒平 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第5期1591-1601,共11页
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... 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<0.01),120~180 cm土壤温度与大气温度显著负相关(P<0.05);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。 展开更多
关键词 祁连山 亚高山草甸 冻融期 水热变化特征
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解冻期覆沙黄土坡面侵蚀及泥沙分选特性
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作者 苏远逸 张洋 +4 位作者 杨志 李鹏 李占斌 王添 张乃畅 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2023年第1期10-18,共9页
为了探究解冻期融水侵蚀对覆沙黄土坡面的影响,选取未冻裸坡(U0)、未冻覆沙(U1)、冻土裸坡(F0)和冻土覆沙(F1)4种坡面(覆沙厚度为1 cm)为研究对象,设计2 m长的坡面和1 L/min的流量进行室内放水冲刷试验,对坡面侵蚀过程及泥沙颗粒分选特... 为了探究解冻期融水侵蚀对覆沙黄土坡面的影响,选取未冻裸坡(U0)、未冻覆沙(U1)、冻土裸坡(F0)和冻土覆沙(F1)4种坡面(覆沙厚度为1 cm)为研究对象,设计2 m长的坡面和1 L/min的流量进行室内放水冲刷试验,对坡面侵蚀过程及泥沙颗粒分选特性进行研究。结果表明:1)冻土坡面(F0和F1)的初始产流时间明显小于未冻坡面(U0和U1),并且覆沙坡面(U1和F1)的初始产流时间较裸坡坡面(U0和F0)明显滞后;2)各坡面平均产流速率表现为U0<U1<F0<F1,平均产沙速率表现为U0<U1<F0<F1,U0的平均产流和平均产沙速率与U1、F0和F1均差异显著(P<0.05);3)各坡面泥沙颗粒平均质量直径(MWD)平均值表现为黄土本底物<F0<U0<F1<U1<风沙土本底物。在试验过程中裸坡坡面的MWD随产流时间的延长波动程度较小,覆沙坡面的MWD在试验过程中有2个明显增大和减小的过程。在冲刷条件下砂粒和粗粉粒更容易被坡面径流带走,并且覆沙坡面更容易侵蚀砂粒,而裸坡坡面更容易侵蚀粗粉粒。 展开更多
关键词 放水冲刷试验 解冻期 覆沙黄土 侵蚀过程 泥沙颗粒分选
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局部秋浇条件下冻融期“秋浇-春灌”农田土壤水盐归趋研究
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作者 范理权 史海滨 +4 位作者 闫建文 李仙岳 窦旭 祁茜 李慧祥 《灌溉排水学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期90-97,113,共9页
【目的】探究河套灌区局部秋浇条件下秋浇和非秋浇(翌年春灌)农田冻融期土壤水盐迁移规律。【方法】基于野外采样观测与室内试验分析,研究了秋浇与非秋浇(翌年春灌)条件下农田冻融期土壤温度变化特征、土壤剖面水分和盐分的变化特征。... 【目的】探究河套灌区局部秋浇条件下秋浇和非秋浇(翌年春灌)农田冻融期土壤水盐迁移规律。【方法】基于野外采样观测与室内试验分析,研究了秋浇与非秋浇(翌年春灌)条件下农田冻融期土壤温度变化特征、土壤剖面水分和盐分的变化特征。【结果】在局部秋浇后1周内,秋浇农田表层至深层温度降幅逐渐变大,而春灌农田表层至深层温度降幅逐渐变小。在冻结过程中,秋浇农田0~60 cm土层温度降至0℃相比春灌农田早30 d,在消融过程中,秋浇农田0~60 cm土层温度升至0℃相比春灌农田晚10 d。秋浇后和冻结期是秋浇农田脱盐的关键时期,0~100 cm土层脱盐47.38%;而春灌农田在冻结、消融阶段分别积盐35.68%、16.87%。在整个冻融期内,秋浇和春灌农田各土层的盐分净通量均为负值,但秋浇农田盐分净通量随着土层深度的增加而增加;而春灌农田盐分净通量随着土层深度的增加先增加后减小。【结论】秋浇和春灌农田之间存在水位差,为水盐迁移提供了驱动力;冻结过程中各土层温度降至0℃以下和消融过程中各土层温度升至0℃以上存在时间差,导致春灌农田在翌年春灌前呈积盐状态。 展开更多
关键词 局部秋浇 春灌 冻融期 水盐迁移
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长期禁牧对内蒙古典型草原冻融期N_(2)O排放的影响
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作者 薛鹏飞 宋冰 赵英 《草业科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期46-57,共12页
草地不同利用方式和土壤水热条件对温室气体排放具有重要影响。冻融期是草地N_(2)O排放的关键期。本研究以内蒙古温带典型草原为研究对象,设置1979年以来禁牧(1979禁牧)和1999年以来禁牧(1999禁牧)两个处理组,以持续放牧样地为对照,分别... 草地不同利用方式和土壤水热条件对温室气体排放具有重要影响。冻融期是草地N_(2)O排放的关键期。本研究以内蒙古温带典型草原为研究对象,设置1979年以来禁牧(1979禁牧)和1999年以来禁牧(1999禁牧)两个处理组,以持续放牧样地为对照,分别于2019-2021年的两个冻融期(11月-次年4月),利用传感器和气体原位采集装置对不同深度土壤剖面的水分、温度和N_(2)O浓度进行监测,并用静态箱法测定N_(2)O通量。结果显示,冻融期土壤剖面N_(2)O浓度随着水热增加而急剧增加,不同深度土壤剖面N_(2)O浓度差异不显著(P> 0.05),放牧草原土壤剖面的N_(2)O浓度(0.76 cm^(3)·m^(-3))均显著高于禁牧草原(1979禁牧:0.51 cm^(3)·m^(-3),1999禁牧:0.58 cm^(3)·m^(-3))(P <0.05)。放牧样地N_(2)O通量[8.30μg·(m^(2)·h)-1]显著高于1979禁牧处理[–0.72μg·(m^(2)·h)-1](P <0.05),两者的差值高达9.02μg·(m^(2)·h)-1。N_(2)O浓度与土壤温度、水分、铵态氮和微生物生物量碳等显著正相关。研究结果表明,持续放牧会促进内蒙古温带典型草原冻融期土壤N_(2)O的排放,放牧活动通过增加冻融期土壤温度、水分、氮含量和微生物生物量碳进而促进有利于N_(2)O产生的硝化和反硝化作用的进行。因此,可以考虑合理安排草地利用模式来减少草地N_(2)O排放。 展开更多
关键词 氧化亚氮 冻融期 放牧 典型草原 土壤剖面 土壤水分 土壤温度
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冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响 被引量:53
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作者 陈军锋 郑秀清 +3 位作者 秦作栋 刘萍 臧红飞 孙明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第20期102-110,共9页
为了揭示季节性冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响,分析对比了裸地和5种不同玉米秸秆覆盖厚度(5、10、15、20和30 cm)地块的土壤剖面含水率和土壤温度等值线变化特征,采用数理统计分析方法对土壤剖面水热变化进行了统计... 为了揭示季节性冻融期秸秆覆盖量对土壤剖面水热时空变化的影响,分析对比了裸地和5种不同玉米秸秆覆盖厚度(5、10、15、20和30 cm)地块的土壤剖面含水率和土壤温度等值线变化特征,采用数理统计分析方法对土壤剖面水热变化进行了统计学分析。结果表明:在季节性冻融期,裸地最大冻结深度为52 cm,土壤剖面水热变化较为剧烈,0~40 cm属于水热变化活跃层,覆盖厚度为5和10 cm时的土壤剖面水热变化活跃层分别为0~20和0~10 cm。秸秆覆盖厚度为15 cm时可平抑土壤剖面水热的变化,并能达到良好的保温效果。秸秆覆盖厚度为5 cm时,在土壤冻融作用和秸秆覆盖的双重效应下,耕作层土壤水分较其他地块高,储水保墒效果显著。当秸秆覆盖厚度大于15 cm时,土壤保墒保温效果不随秸秆覆盖量的增加而增强。从预防冻害和蓄水保墒角度出发,最佳秸秆覆盖厚度为10~15 cm。研究成果对于季节性冻土地区冬春季节农田秸秆覆盖的科学实施具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 土壤 含水率 温度 季节性冻融期 玉米秸秆 统计分析
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硬壳覆盖条件下土壤冻融期水盐运动规律研究 被引量:36
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作者 李伟强 雷玉平 +1 位作者 张秀梅 田魁祥 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2001年第3期251-257,共7页
采用大田试验 ,研究了水泥硬壳覆盖后冻融期土壤温度、水分、盐分的变化规律 ;采用室内土柱试验 ,研究了冻融交替时期土壤中的水盐运动规律 .试验表明 ,土壤水泥硬壳覆盖后土壤的冻结时间减少 ,冻结深度变浅 ;明显抑制土壤水分的无效蒸... 采用大田试验 ,研究了水泥硬壳覆盖后冻融期土壤温度、水分、盐分的变化规律 ;采用室内土柱试验 ,研究了冻融交替时期土壤中的水盐运动规律 .试验表明 ,土壤水泥硬壳覆盖后土壤的冻结时间减少 ,冻结深度变浅 ;明显抑制土壤水分的无效蒸发 ;明显抑制土壤在融冻时期的土壤返盐 .同时由于“冻层滞水”在春季的融化 ,有淋洗表层土壤盐分的作用 ,使土壤表层脱盐 .土柱冻融试验进一步说明 ,土壤经冻融过程后 ,土壤中的水盐发生了重新分布 . 展开更多
关键词 硬壳覆盖 冻融期 水盐运动 土壤 温度 水分 盐分 室内土柱试验
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冻结期和冻融期土壤水分运移特征分析 被引量:87
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作者 郭占荣 荆恩春 +2 位作者 聂振龙 焦鹏程 董华 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期298-302,共5页
西北内陆盆地冻结期和冻融期几乎占全年时间的 1 /2 ,该时期土壤水分运移特点与非冻结期存在较大差异。本文根据北疆昌吉平原区土壤水分运移观测试验 ,分析了冻结期和冻融期土壤水势分布和土壤含水量变化规律及其与潜水的转化关系 ,并... 西北内陆盆地冻结期和冻融期几乎占全年时间的 1 /2 ,该时期土壤水分运移特点与非冻结期存在较大差异。本文根据北疆昌吉平原区土壤水分运移观测试验 ,分析了冻结期和冻融期土壤水势分布和土壤含水量变化规律及其与潜水的转化关系 ,并阐述了冻融水的生态环境意义。 展开更多
关键词 冻结期 冻融期 土壤水分 运移 内陆盆地
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松嫩平原盐沼湿地冻融期水盐动态研究——吉林省长岭县十三泡地区湖滩地为例 被引量:24
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作者 郑冬梅 许林书 +1 位作者 罗金明 包春红 《湿地科学》 CSCD 2005年第1期48-53,共6页
以吉林省长岭县十三泡地区湖滩地为例 ,选取有代表性的月份进行定位观测、实验和对比分析 ,研究了冻融期盐沼湿地水盐运移的特殊规律性。研究表明 ,盐沼湿地冻结期 ,由于冻层的存在 ,土体内产生的温度梯度、水势梯度 ,是冬季水盐积累的... 以吉林省长岭县十三泡地区湖滩地为例 ,选取有代表性的月份进行定位观测、实验和对比分析 ,研究了冻融期盐沼湿地水盐运移的特殊规律性。研究表明 ,盐沼湿地冻结期 ,由于冻层的存在 ,土体内产生的温度梯度、水势梯度 ,是冬季水盐积累的驱动力。在冻结期 ,冻层水盐自底层向上迁移 ;融冻期 ,冻层自地表向下及自暖土层向上双向融化 ,在冻层形成上层滞水 ,在冻层之下水盐从下向冻层迁移冻结。冻融期间盐沼湿地水盐迁移的热力学机制是松嫩平原土壤盐化发生机制的重要组成部分。 展开更多
关键词 盐沼湿地 松嫩平原 冻融期 长岭县 吉林省 动态研究 滩地 热力学机制 定位观测 对比分析 水盐运移 温度梯度 水势梯度 上层滞水 组成部分 发生机制 土壤盐化 冻结期 冻层 代表性 规律性 驱动力 迁移 融化
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