冻融作用对土壤磷素迁移转化影响研究进展

磷素是生态系统中重要的生源要素之一,其在土壤中的丰缺变化制约着植物的生长状况,寒冷地区土壤的结构与理化性质常年受到冻结和融化的周期性影响,而冻融作用又强烈的影响着土壤磷的迁移转化途径,磷的生物地球化学行为是生态系统初级生产力的决定因素之一。系统的归纳分析了近年来国内外关于土壤吸附作用、土壤含水率以及土壤生物对磷素迁移转化过程影响的研究报道,主要研究结论认为：（1）冻融循环导致土壤颗粒粒径变小以及铁铝化合物形态改变,进而影响了磷在冻融土壤上的吸附行为;（2）土壤水在冻融作用下的固液相转换改变了土壤浸提液中磷的含量,而土壤含水率的高低与磷在土壤中的汇聚和释放存在密切关系;（3）土壤微生物和植物体内的磷在冻融过程中成为土壤中有机磷的主要来源之一。众多研究结果显示,同一制约因素在冻融作用驱动下对土壤磷的影响效果各不相同,这是因为冻融过程中土壤成分、水分含量、冻融时间、循环次数、植被类型和微生物状况等条件共同影响着磷的迁移转化行为,众多相互关联的因子产生的综合效应导致磷在冻融土壤中的迁移转化行为各异。总结分析当前的研究成果,提出冻融作用对土壤磷的影响应在土壤景观尺度、研究方法和手段、预防和治理措施方面进行深入的研究和探索。     

南京近50年冬季低温冰冻积雪事件的气候特征

应用南京逐日观测资料分析了南京低温、冰冻和积雪灾害的变化特征及其与区域气候变暖的联系,得到如下结论:①低温、冰冻、积雪事件都存在一定的年代际和年际的周期变化;冬季平均最低气温和极端最低气温具有相似的周期性特征;积雪深度的年代际尺度的周期特征明显,但是较小尺度的年际周期不明显;②近50年来南京的低温、冰冻、积雪事件呈现波动下降的趋势;③南京年均气温和低温、冰冻、积雪事件之间存在较强的相关性与区域气候变暖关系密切。     

冻融作用对酸化土壤中NH_4~+吸附特性的影响研究

以吉林农业大学长期定位试验田土壤为研究对象,采用室内模拟冻融环境和振荡平衡的方法,探讨冻融作用对NH+4在酸化土壤中吸附特性的影响。结果表明,随着冻融周期的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小;冻结时间对酸化土壤吸附NH+4的影响不明显;随着冻前含水量的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小,对NH+4的吸附量由大到小排列为:15%25%35%。酸化土壤对NH+4的吸附过程能很好地利用Langmuir方程拟合,冻融作用促进酸化土壤中NH+4的释放,增加了NH+4流失风险。     

粤北天井山国家森林公园三种林木在2008年特大冰雪灾害后的恢复

自2008年5月至2009年8月（共480 d）,对遭受2008年特大冰雪灾害的广东省北部天井山国家森林公园中受灾点（海拔700 m）和未受灾点（海拔550 m）的3种植物：樟树（Cinnamomum camphora）、荷木（Schima superba）和罗浮栲（CastanopsisFagaceae）进行对比实验。选择生理指标为：光系统II最大光化学量子效率（Fv/Fm）、比叶面积（SLA）、叶干物质重（LDMC）、单位叶面积氮含量（Na）、单位叶面积多酚含量（Phena）。研究结果显示：3受灾种Fv/Fm均无下降;受灾罗浮栲、荷木的其他各指标在300 d后已恢复至正常水平,而受灾樟树的各生理指标在300 d后仍显著低于正常（p〈0.1）;受灾樟树的生长模式由快速生长型改变为积累营养型。研究表明：（1）雪灾损伤对光系统II没有累积效果;（2）雪灾造成的冠层改变对中下林层的营养物质分配有影响;（3）作为人工栽培种的樟树,较自然生长种需要更长的灾后恢复期。     

广西冻雨气候及天气形成的机理分析

利用广西1952-2008年57年每年11月至下一年3月89个市县级台站地面报表资料和NCEP资料,对广西近20年来冻雨的多年空间分布特征和主要影响系统、温度、水汽等特征进行了探讨。结果表明:冻雨发生的周期是6～7年,基本发生在广西23°N以北区域。冻雨分布图上24～25°N有3个高值中心,这3个中心和地形图上3个高值中心基本重合。月平均温度10°N以内区域为冻雨易发区。广西冻雨天气主要有两种类型:阻塞型和两槽一脊型。阻塞型比两槽一脊型一般来说,冻雨维持时间更长。风场结构,上南风、下北风的层结结构加上中低层水汽发展旺盛,是广西冻雨形成的一个条件。在垂直方向,逆温层的存在是冻雨发生的关键。     

不同干扰强度下三江平原湿地土壤温室气体排放对冻融作用的响应

为评估季节性冻融作用对不同干扰强度湿地温室气体产生机制的影响,采用静态箱/气相色谱法,原位观测三江平原洪河国家自然保护区内未受干扰的常年积水的小叶章湿地(undisturbed Deyeuxia angustifolia wetland,UDAW)、保护区外受人类活动干扰导致湿地含水量减少的季节性积水的小叶章湿地(disturbed Deyeuxia angustifolia wetland,DDAW)以及由小叶章湿地开垦10年以上的水稻田(rice paddy,RP)的温室气体排放通量,分析季节性冻融作用对3种湿地温室气体排放的影响特征.结果表明:3种湿地在冻融期均有CO₂和CH₄排放,且在春季冻融初期CO₂和CH₄均出现短期的高排放现象,随着冻融温度升高,温室气体排放通量均逐渐增加.其中,CO₂排放通量表现为UDAW > DDAW > RP,CH₄排放通量却表现为DDAW > RP > UDAW;DDAW的CH₄排放速率与冻融温度的相关性最高(P < 0.01,R2=0.647 5),UDAW中二者的相关性最低(P < 0.01,R2=0.424 7).相关性分析显示,DDAW和RP土壤中CO₂与CH₄的排放通量均呈正相关(P均小于0.01,R2分别为0.749 1、0.574 4),而UDAW土壤中CO₂与CH₄的排放通量表现为弱相关(P < 0.05,R2=0.303 8),可见冻融温度会影响CO₂和CH₄的排放通量.季节性冻融作用影响了3种湿地土壤N₂O的排放通量,秋季冻融期UDAW和DDAW表现为N₂O的汇,而在春季冻融期3种湿地均表现为N₂O的源,表明不同干扰湿地N₂O的排放通量对冻融作用的响应不同,但均随土壤温度的升高其排放通量不断增加.研究显示,三江平原的冻融作用降低了湿地温室气体排放,干扰强度越大,冻融作用影响越小,且秋季冻融作用大于春季.      

寒区多孔介质中LNAPL迁移的多场耦合模拟

建立了包含水、气、NAPL、固(冰)四相的温度场、流场及化学场多场耦合模型,适用于定量模拟LNAPL泄漏过程中发生冻结后的迁移分布.通过与非冻条件下LNAPL迁移模型对比,模拟结果显示,冻结条件下因冰的形成LNAPL会发生与非冻条件下不同的迁移行为,冰的形成阻碍LNAPL下渗,并产生冻结势使LNAPL向地表方向迁移.相...     

冷板冻结物理模拟试验研究

为了提升地铁工程盾构管片破损抢险应急救援能力,在广佛线某区间地铁隧道管片冻结封水工程中使用矩形截面的外置冻结器—冻结冷板。采用物理模拟试验,对混凝土结构外敷冷板冻结形式下的冻结规律进行系统研究,研究单排冷板、双排冷板及冻结盘管的冻结温度场变化规律,分析不同布置形式下冻结壁的界面、主面温度分布特征。研究结果表明:在冷板冻结形势下,主、界面温度分布曲线在浅部呈对数曲线形式,随深度的增加逐渐过渡成线性分布,冻结器与冻结介质的热交换面积大小对冻结效果影响比重大,适当的布置形式能大大提高冻结效率和效果。冷板冻结形式可以有效加强土层与混凝土结构交接面的冻结效果,提高交界面上胶结强度,提高冻结施工安全。     

冬小麦抗霜性与抗冻性的关系

拔节期霜冻害是制约冬小麦生产的主要因素之一。然而关于冬小麦拔节期抗霜性的鉴定工作,国内外的研究报导还很少。选取了13个起源地和春化特性不同的小麦品种,通过利用人工霜箱模拟田间自然霜冻发生过程的试验方法,在小麦幼穗分化进程中的低温敏感期——药隔期进行抗霜性鉴定。同时,对这13个小麦品种越冬期间的抗冻性进行了鉴定。最后对冬小麦品种的抗冻性与抗霜性之间的相关性进行了分析。结果表明:抗霜性与抗冻性之间不存在显著的相关关系。抗冻力较强的冬性品种,抗春霜冻的能力不一定就强;相反,抗冻力较低、发育进程快的早熟品种也可能具有较强的抗霜性。     

生物炭与土壤调理剂对滨海荒芜重盐碱地的改良效应

以土壤改良剂对荒芜重盐碱地生物改良和开发利用为研究目标,在华北低平原区滨海荒芜重盐碱地开展了施用生物炭（B）和调理剂（C）种植先锋作物油葵的大田试验.生物炭用量设2个水平（0和1.25 kg ·m^-2）调理剂施用量设3个水平,分别为0、0.83和1.66 kg ·m^-2,共6个处理.油葵收获后按照每30 cm一层采至90 cm搜集土样.结果表明,施用生物炭提高0~30 cm和60~90 cm土层含盐量,而土壤调理剂则显著降低0~30 cm土壤含盐量.没有发现生物炭或调理剂对土壤pH有显著影响.生物炭处理显著抑制土壤硝化作用,导致0~90 cm土层NO₃^--N含量显著下降,NH₄⁺-N含量提高,对有机质（SOM）含量没有显著影响.施用土壤调理剂提高0~30 cm土壤SOM含量,调理剂施用量为1.66 kg ·m^-2时0~90 cm土层的NO₃^--N含量显著增加.单施生物炭与调理剂或者二者组合均显著增加0~90 cm土壤NH₄⁺-N含量、有效磷（Olsen-P）含量和有效钾（K_ex）含量,但生物炭对这3种养分含量的提升效果更显著,土壤调理剂则在增加0~30 cm土壤有机质和降盐方面更有效.施用高量调理剂促进土壤硝化作用,而施用生物炭恰恰起到硝化抑制剂的作用,因此,将生物炭与土壤调理剂结合施用,是滨海荒芜重盐碱地防止NO₃^--N淋失、减少环境污染、增肥降盐并保障耐盐先锋作物高肥低盐生长环境的有效措施.