含盐冻土物理力学特性研究现状与展望

我国西北内陆和东南沿海含盐土地区的大规模基础设施建设,促进了含盐冻土物理力学研究的发展。从含盐冻土的强度特征、冻融变形特性、水盐迁移规律以及细微观结构研究等4个方面,简要概述了国内外研究现状,总结了含盐冻土物理力学特性的研究进展。提出人工含盐冻土强度和变形特性研究中需增大试验负温范围,以获得氯化钠二次相变对冻土强度和冻融变形的影响规律;从冻融过程中未冻水含量、土水势、孔隙水压力和盐晶体相变等关键机制入手,研究含盐冻土的变形机理;指出现有测定水分、盐分、基质势和孔隙水压力等传感器不能满足室内试验对尺寸和精度的要求,采用微型化、精确化的传感器进行冻融过程中的水盐迁移参数监测,是建立合理的水-热-力-盐耦合模型的前提;提出可将未冻水含量作为微观尺度的孔径分布与宏观强度特性和水盐迁移模型联系的纽带,为建立微观与宏观的联系提供一种新思路。     

祁连山水源涵养林生态水文研究概述

以祁连山水源涵养林为研究对象,基于森林生态水文学理论,充分利用祁连山森林生态站长期生态监测数据及其研究成果,在流域尺度上,围绕水源涵养林的重要性、研究历程和研究成果及经验进行论述。内容涉及森林水文、森林气象、冻土水文等领域,尤其关注了祁连山水源涵养林区水分动态及时空分配、森林对降水及河川径流的调节、多年冻土和季节性冻土的水文作用等方面的研究。     

祁连山大野口流域青海云杉林水文特征与生态因子关系研究

为了探讨青海云杉林水文特征与生态因子变化关系,选择大野口流域为试验流域,充分利用历史监测资料以及现有生态监测设施仪器的优势,通过降水、林冠及树干截留、苔藓枯落物截留、土壤水分及温度、积雪消融、冻土冻融、土壤蒸发、河川径流、林分立地条件、林分气象因子、林分结构、苔藓枯落物结构、土壤特性等指标监测,采取特征参数统计、多元函数回归和相关系数等分析方法,研究了水文特与生态因子之间的相互关系。研究结论为:(1)建立了水位与河川径流量之间的回归关系,探讨了祁连山大野口流域河川径流量变化规律;(2)建立了气温、降水、土壤温度、冻土冻融、积雪消融等因子与河川径流之间的相互关系,得出了气温、降水与河川径流的变化趋势;(3)得出了苔藓、枯落物、土壤水热特征以及土壤特性与土壤蒸发之间的生态因子关系。研究结论为山地森林和水资源生态保护与建设提供科学依据和参考。     

石灰岩区封山后山地植被水土保持功能的研究

在封山区以山地植被为研究对象，以荒草坡为对照，分别从（１）地上部分截持降雨的作用；（２）土壤物理性状及贮水能力；（３）土壤的渗透性：（４）土壤中水分含量随时间的变化动态；（５）不同植被下土壤抗蚀性；（６）不同植被对径流及侵蚀的影响进行了观测研究。结果表明，石灰岩区山地植被在涵养水源、改善土壤结构，保持水土等方面具有明显效益。     

季节性冻融期亚高山/高山森林细根分解动态

为了解季节性冻融期不同阶段土壤冻融作用对细根分解的影响,采用凋落物分解袋法测定粗枝云杉、红桦和岷江冷杉细根在川西亚高山/高山森林区不同海拔地段(3 023,3 298,3 582 m)5个冻融阶段(初冻期、深冻期、融化前期、融化中期和完全融化期)的分解动态.结果表明:经过一个季节性冻融期细根残留率为88％ ～92％,不同海拔和不同树种之间差异显著.季节性冻融期各阶段均对3个树种细根分解具有明显贡献,但贡献率随着分解的延读表现出降低的趋势,且较低海拔的这种趋势更加明显.细根分解速率常数在0.177 6 ～0.242 4之间,各阶段细根相对失质量率与土壤温度密切相关,但细根分解速率与细根初始质量多项指标的相关性均不显著.建立包含季节性冻融期土壤平均温度、土壤温度波动、细根钙含量和细根木质素与氮比值的回归模型,可解释95％的细根分解速率差异形成原因.这些结果表明温度导致的土壤冻融过程是影响季节性冻融期细根分解速率的重要原因,而细根质量的影响相对较弱.     

宁夏盐池沙地水分动态研究初探

采用沙地土壤定位研究方法，系统地研究了毛乌素沙地土壤的水分特性及SPAC(土壤-植物-大气连续体)中水势的变化规律。结果表明：(1)经验方程θ=AS^-B对该地区的土壤水分特征曲线有良好的模拟性，该区土壤的水分特性为：持水量低，供水力小，耐旱性差；(2)水分从树叶扩散到大气中的阻力是土壤-植物-大气连续体中水分传输的主要阻力，土壤水势的变化受降雨、土壤蒸发和林木蒸腾的共同影响，林地的土壤水分表现出明显的季节性变化，树木的叶水势日变化呈明显的单峰曲线，树木受到水分胁迫时水势最低值出现的时间前移，大气水势、土壤水势与叶水势之间均具有一定的相关性。     

砂质土肥力状况及其与毛白杨生长关系的研究

对黄河故道冲积砂质上的肥力状况和毛白杨生长因子之间的关系进行了研究，着重分析了土壤养分和水分在土体中的分布规律，及其与土壤质地的关系，以及不同生长季节毛白杨的叶片营养特征和树高、胸径生长量与砂质土水分、养分含量的相关性。结果表明：砂质土肥力低下；土壤质地、养分和水分变化状况与树木生长关系密切，尤其是土壤粘粒、水分和氮素含量与毛白杨生长呈明显的正和关。故可通过施肥、灌水、改善土壤保水保肥特性来调整和控制林木生长。     

人工冻结作用下原状软黏土冻融特性试验

近年来人工冻结法在地铁联络通道施工等地下工程加固中得到广泛应用,土体经过冻融后物理力学性质和工程性质将发生改变。通过不同冷端温度冻结条件下封闭系统原状土单向冻融试验,研究软黏土冻胀融沉特性。结合冻融过程温度场监测,获得温度、冻结锋面的发展规律,对冻融后的试样分层进行含水率、孔隙率及干密度的测定,得到软黏土冻融后水分重分布及体积变化特征。试验结果表明:封闭系统4种不同冷端温度冻结土样的融沉系数均大于冻胀率,冻结完成时沿试样不同高度处温度梯度呈线性分布。冻结过程冻结锋面发展与时间呈指数关系,冻结完成时间与冻结冷端温度呈指数关系。冻融后沿试样高度方向水分重分布,试样上部含水率减小,中下部增大,且冻结冷端温度越低,变化越明显。结合沿土样高度不同位置处含水率、孔隙比和干密度的变化,揭示了冻融过程随水分迁移过程负孔压的存在对土样有固结作用。     

房屋冻害的防治

通过对土壤冻胀原理的分析，即对化合水，吸湿水等分析后，提出了房屋冻害的防治措施；施工前设计时要采取相应的防冻措施；对于季节性冻土，要消除三种冻胀力的影响，特别是防止隔沉的破坏；合理确定基础埋置深度等。     

地形对苹果园近地面微环境的影响

为给苹果园管理提供参考,以甘肃省不同地形(川地、半山坡、山顶)条件下的苹果园为研究对象,对其生育期(4-9月)近地面气温、空气相对湿度、土温、土壤水分含量进行了动态监测。结果表明:从果园0~25cm土层土温的季节性变化来看,随着季节的变化,果园表层(0~25cm)土壤温度逐渐增高,在7月最高,随后逐渐降低;在不同地形果园中,川地果园增温较早,其次是半山坡果园,山顶果园增温较慢,这说明果园土壤温度随海拔高度的升高而降低;从土壤剖面水分含量来看,川地果园和半山坡果园土壤剖面水分含量变异较大,山顶果园土壤剖面水分含量变异较小,山顶果园0~2、2~5、5~10cm土层土壤水分含量与降雨量间具有显著的正相关性,且果树根系使得土壤剖面水分含量趋向匀质化。     

祁连山2种植被下冻土的季节变化及数值模拟

[目的]探究祁连山地区冻土的季节性变化以及植被对祁连山季节冻土的影响,建立冻土深度与温度的关系。[方法]对比观测了祁连山排露沟小流域的阴坡青海云杉林下土壤和阳坡草地土壤冻结融化过程,定量分析土壤冻结层随季节的变化。[结果](1)祁连山区季节性冻土每年10月中下旬开始冻结,4月冻土层上界面开始融化,8月消融完毕。该冻结融化过程可划分为单向冻结、单向融化和双向融化3个阶段段。(2)青海云杉林内土壤的冻结起始时间与草地土壤基本相同,但冻结速率比草地快,最大冻结深度比草地大;青海云杉林土壤冻结层融化阶段的起始时间亦与草地基本相同,融化速率相近,但青海云杉林下冻土融化持续的时间更长。(3)积温决定土壤冻结融化进程,当冻结小时积温达到约-460℃·h,土壤开始冻结;当小时积温达到约62℃·h,土壤冻结层的上界面开始融化。[结论]土壤冻结层深度与小时积温的相关系数达到0.9以上,可用于预测预报冻土的冻结状态。     

内蒙古额济纳地区柽柳多酚含量及其生态作用研究

通过对生长于额济纳旗（极端干旱区）的特征植物多枝柽柳的枝条和根系中的植物多酚含量的研究发现：柽柳根系中的缩合单宁含量明显高于枝条中的含量，而且其含量在不同径级的根系中也有较大的差别，含量随着径级的增加而减少；就总酚含量来说，中根（Ф2—10mm）部分的含量较高，其它部位的含量接近。更为重要的是，植物体内的多酚含量与其土壤中的水分含量的相关性较强，表现为多酚含量与土壤中含水量呈现出较为明显的负相关，这一点在多枝柳的根系中表现得最为明显。我们推测，植物多酚在植物抵抗水分胁迫过程中起着关键性的作用，对植物维持其体内的正常生理活动起着至关重要的作用。     

西藏左贡苗圃土壤肥力特征及水分动态研究

通过对昌都地区左贡县苗圃土壤理化性质和土壤水分动态及消退变化研究，结果表明：该苗圃土壤发育幼年，沙粒含量偏高，土壤保水保肥能力差；土壤中氮、磷、钾养分含量较丰富；原生草甸土改成苗圃后，土壤结构变差，土壤蓄水性能显著降低；该地区采取低床育苗方式有利于保墒和涵养水分，同进应根据苗木生长时期和每镒浇水量及天气情况确定浇水次数，在旱季，大田浇水间隔为3－5天，温室为1－2天，通过测试和计算，在苗木生长季节，该苗辅饱和灌溉间隔为8.4天，灌水饱和后，耐旱的最长天数为33.2天。     

祁连山大野口流域不同植被类型冻土冻融特征分析

通过对祁连山大野口流域内不同海拔梯度上的冻土冻融监测,分析评估青海云杉林、灌丛、阳坡草地3种典型植被类型冻土冻融厚度和速率变化的差异。结果表明:(1)冻土深度上限最大值为灌丛冻土阳坡草地冻土青海云杉林冻土;冻土深度下限最大值为灌丛冻土青海云杉林冻土阳坡草地冻土。(2)冻土冻结期,青海云杉林冻土变化速率最大,其次阳坡草地冻土变化速率,灌丛冻土变化速率最慢;冻土消融期,灌丛冻土变化速率最大,其次阳坡草地冻土变化速率,青海云杉林冻土变化速率最慢。(3)青海云杉林冻土过程最长,其次为灌丛冻土,阳坡草地冻土过程时间最短。建议培育青海云杉与灌丛增强祁连山涵养水源功能。     

毛竹扩张对常绿阔叶林土壤性质的影响及相关分析

[目的]为探讨毛竹向邻近常绿阔叶林扩张对土壤性质的影响。[方法]本研究选取江西大岗山森林生态定位站常绿阔叶林、2∶8竹阔混交林、8∶2竹阔混交林和毛竹纯林为研究对象,对土壤有机碳、密度、孔隙度、持水量和贮水量等土壤性质和水分特征进行研究。[结果]常绿阔叶林在毛竹扩张过程中,土壤碳元素含量呈先增后降的趋势。相关分析表明:土壤有机碳与非毛管持水量和现有贮水量呈极显著相关,与土壤密度和总孔隙度呈显著相关,各指标相互作用共同影响了土壤有机碳含量在扩张过程中的变化特征。[结论]常绿阔叶林表层土壤密度、孔隙度和持水量等特征综合优于混交林和毛竹纯林,这为竹鞭扩张后竹笋萌发创造了条件;当常绿阔叶林演替到毛竹纯林时,10 60 cm土壤物理性质和持水能力都有所改善,但有机碳含量降为4个林分最低值,大量竹鞭虽然优化了土壤物理性质,但无性繁殖导致土壤碳元素大量消耗,加之择伐和挖笋等人工干扰,毛竹纯林土壤有机碳含量较低。调节土壤碳含量以及土壤结构和水分特征可能是今后控制毛竹林扩张,维持群落生态系统稳定性的重要生态策略。     

沙质荒漠化土壤生态恢复研究展望

本文运用系统学观点、沙漠化景观生态及其演替对生态环境影响的观点，从土地可持续利用和生态因子的协调关系论述了土壤生态系统及其在治理沙漠化土地中的作用；探讨了土壤水分、养分生态的变化及其与沙漠化土地逆转的关系；提出了土壤恢复生态的研究内容和在未来沙漠化治理、开发、研究中的必要性。     

大兴安岭冻土活动层对兴安落叶松生长及林下植物影响

以内蒙古大兴安岭冻土区的兴安落叶松为研究对象,通过2年的野外调查数据,分析不同冻土活动层兴安落叶松胸径生长率、兴安落叶松林下生物多样性指数变化特征。结果表明:1)随活动层增加,冻土活动层相对较深地区兴安落叶松胸径生长率较高,冻土区比非冻土区均有降低;2)随活动层的增加,冻土区中各活动层样地的Shannon多样性指数与丰富度指数,出现升高趋势,均比非冻土区样地有所降低;土壤中有机质含量、全氮和全磷含量表现出增加趋势,比非冻土区有所减少,全钾含量表现出减小趋势;3)RDA分析结果显示,冻土土壤因子中,冻土地表地温因子和活动层厚度因子影响兴安落叶松胸径生长率、林下植物物种多样性。     

苏州太湖湖滨带土壤呼吸时空变异特征及其影响因子

选择苏州渔阳山保存较为良好典型的太湖湖滨带作为试验地,并根据距离水体的远近,将湖滨带从近水体到高岗地分别设置4个实验区。在2007年11月到2008年10期间对试验地土壤呼吸速率以及影响土壤呼吸变化的土壤生物与非生物因子进行测定(包括土壤理化性质,土壤微生物量等)。结果表明:季节性淹水区土壤呼吸速率显著高于其它实验区;4个不同实验区土壤呼吸速率具有明显的季节变化,秋季夏季春季冬季。土壤呼吸的时空变化只与土壤温度呈显著的相关性,证明在影响土壤呼吸的土壤因子中,土壤温度是调控其在季节变化过程中不同水分梯度上变化的主导因子。     

森林经营对土壤动物影响研究进展

森林经营是实现森林可持续发展的根本途径,土壤动物是森林生态系统的重要组成部分,可对森林经营及其带来的变化及时做出反应。为了探讨土壤动物对森林经营措施的响应,归纳总结了森林经营理念的发展以及森林经营对土壤动物影响的文献资料。结果表明森林经营主要通过对地上结构和微环境的改变对地下土壤动物的群落组成、分解功能及生物指示功能等方面产生影响。在今后研究中应加强森林经营对土壤动物连续长期的动态影响研究,同时利用现代研究技术与方法深入探讨森林经营对土壤动物影响的机制研究。     

自然因子对中国森林土壤碳储量的影响分析

文中分析了森林植被、土壤属性、立地条件、气候条件以及凋落物和根系输入等自然因素对中国森林土壤碳储量的影响。森林植物种类组成决定了进入土壤的植物残体量和分解速率,导致土壤有机碳的含量及分布有很大差异。随着林龄的增加,土壤碳储量会呈现增加或产生波动2种情况。土壤理化性质影响土壤有机碳的含量,而土壤碳储量又影响着土壤结构、根系深度、土层特性、有效水分保持能力、土壤生物多样性等; 海拔、坡度、坡向、坡位等立地条件对森林土壤有机碳储量的影响各不相同; 温度、水分、CO₂浓度等气候因子在森林土壤有机碳的蓄积过程中起着至关重要的作用; 凋落物和根系对土壤的输入也可以改变土壤碳库。