黑土区耕作措施对春季耕层温度的影响

本文通过长期定位试验,分析了免耕、少耕和旋松三种耕作措施下耕层黑土土壤容积热容量、土壤热通量、净辐射的变化,进而阐明了耕作措施对耕层土壤温度日变化的影响.研究表明:各处理)0cm和5cm处土壤温度变化与净辐射通量变化存在极显著相关关系.5cm处土壤热通量日变化各处理均表现为"S"型波动曲线,日变化相对较大,10cm处相对较小.免耕秸秆覆盖日净辐射平均值为0.58MJ/m2,比少耕和旋松小0.04MJ/m2,受净辐射、容积热容量和5cm处热通量影响,0 cm和5cm处土壤温度日变化较大,且有波动现象;受深层较低地温、容积热容量和10cm处热通量影响,10cm和15cm处土壤温度变化较小,且较平稳.所有耕作措施土壤温度随深度的增加出现滞后现象.免耕秸秆覆盖措施各耕层相对于其他处理地温均较低,影响春季地温的升高.     

覆盖经营雷竹林的土壤热通量季节变化特征

2010年10月至2011年9月,运用土壤热通量板和常规气象观测仪器对浙江省临安市太湖源镇覆盖经营的雷竹Phyllostachys violascens林土壤热通量和气象因子进行了观测研究。结果表明:在月尺度上5 cm土壤热通量日变化均成S形,但月均值差异明显（P＜0.05）。年尺度土壤是热源,净年热通量为-20.01 MJm－2,土壤月均值热通量占月净辐射的－6.2%~3.5%,年总值为净辐射的－0.67%。分析地温、净辐射因素与土壤热通量的关系,土壤热通量与5 cm,50 cm和100 cm土壤温度月均值回归研究表明:与5 cm相关性最显著,说明土壤温度变化是以热通量变化为基础的。土壤热通量月均值与净辐射显著相关（P＜0.05）。覆盖的雷竹林12－3月土壤为热源,土壤热通量负向数值减小,说明覆盖物减少了土壤能量辐射。图5参16     

黄河源头玛多县高寒草甸地表辐射平衡及土壤热状况变化规律研究

【目的】分析黄河源头玛多县典型高寒草甸地表辐射及土壤热状况的变化特征,为黄河源头极其脆弱的高寒草甸发展方向和宏观决策提供依据。【方法】根据黄河源头玛多县典型高寒草甸观测点2009-11-01-2010-10-31每天5min的观测资料,分析玛多高寒草甸辐射及土壤热状况的变化特征。【结果】玛多地区各辐射分量均存在明显的变化特征,除反射辐射外,总辐射、有效辐射和净辐射均在夏季达到最高值,各辐射分量的日变化呈现典型的单峰结构。春夏秋冬地表反射率变化幅度较小,总体均呈"U"型变化,其日变化与太阳高度角关系密切。土壤温度梯度在1月份最大,7月份最小;10-4月土壤温度梯度为负值,4-9月为正值。土壤温度梯度与地表净辐射的相关系数为-0.815,通过了0.01的置信度检验。土壤热通量在表层(10cm)振荡比较明显,说明表层热通量易受外界影响,而在30cm及以下土层土壤热通量变化幅度较小。【结论】黄河源头高寒草甸总辐射、净辐射、反射辐射和有效辐射均随太阳高度角的变化而变化,最小值出现在夜间而最大值出现在白天。土壤热通量在春季和夏季均为正值,土壤热量从浅层土壤向深层乃至更深层传输,这段时间内土壤是热量的"汇",冬季则相反。     

黄河三角洲刺槐人工林土壤热通量的变化特征

为进一步研究黄河三角洲盐碱地区土壤-植被-大气连续体的作用机理并为热量平衡研究提供基础数据,本试验以黄河三角洲盐碱地区长期生长的刺槐人工林为对象,利用黄河三角洲森林生态系统定位研究站2016年度观测数据,研究了该地区刺槐人工林土壤热通量的变化特征及其与地表净辐射的关系。结果表明:10、20 cm土层土壤热通量日变化基本呈现"S"型变化,且随土壤深度增加振幅减小;两层土壤热通量的月累积总量在3—8月为正值,其它月份为负值;两层的年总土壤热通量分别为-23. 85、-12. 97 MJ/m~2,占地表净辐射(720. 07 MJ/m~2)的比例分别为-3. 31%、-1. 80%,土壤均表现为热源;在日尺度、月尺度水平上,土壤热通量与地表净辐射分别呈极显著和显著正相关;土壤热通量对地表净辐射的反馈存在延时效应,延时5 h的10 cm土层土壤热通量和延时9 h的20 cm土层土壤热通量与地表净辐射相关性最高。本研究得出土壤热通量与地表净辐射关系密切,这对研究土壤-植被-大气连续体中地气能量交换和热量平衡具有重要意义。     

贡嘎山不同海拔森林土壤热通量垂直梯带时空变异特征

基于贡嘎山垂直植被带谱3种典型森林(阔叶林、针阔混交林、针叶林)土壤热通量的连续观测,分析了土壤热通量的时空变异规律及其影响因子.结果表明:月尺度上,阔叶林土壤热通量在3—8月、针阔混交林、针叶林在4—8月以向下传输为主,其他月份为向上传输为主;阔叶林、针阔混交林和针叶林年总土壤热通量分别为-1.88、-13.78和-9.61 MJ·m-2,占年净辐射的百分比分别为0.07％、0.47％、0.35％,说明年尺度土壤热通量并未达到平衡.土壤热通量对净辐射存在迟滞效应,阔叶林和针阔混交林反馈要迟滞3 h,针叶林为6 h.3种森林类型土壤热通量占净辐射比例随叶面积指数增大而减小.净辐射、2 m气温、5 cm土壤温度、10 cm土壤温度和叶面积指数共同影响着土壤热通量的季节变化.在阔叶林和针阔混交林中,净辐射相对贡献率最高(34.54％,30.12％);在针叶林中,叶面积指数贡献率最高(27.47％).阔叶林、针阔混交林和针叶林土壤热通量没有表现出明显的海拔梯度规律,但阔叶林土壤热通量与针阔混交林和针叶林差异显著.土壤热通量表现出明显的差异性,主要是受到植被和气候因子共同影响.     

芦芽山针叶林生态系统土壤热通量变化特征

观测现有芦芽山梯度气象塔,对土壤热通量进行研究,结果表明5、10 cm深度的土壤热通量有明显的日、季度及年变化特征。5、10 cm深度的土壤热通量在春季和夏季日平均值为正值,表现为热汇,在秋季和冬季表现却相反,日平均值为负值,表现为热源;5、10 cm深度土壤热通量的日变化规律表现为"S"型,且振幅在不同季节幅度不同。年总土壤热通量占年总净辐射量的比例很小,但月总土壤热通量占月总净辐射量的比例增大。通过日均土壤热通量与月均土壤热通量的研究,表明5、10 cm深度的土壤热通量与净辐射量均呈线性相关,但5月以后随着气候的变暖,森林中的植被覆盖度增加,冠层吸收净辐射量增大,导致土壤热通量出现减小,而不是随着太阳辐射量的增大而增大。     

黄河源区陆面过程的数值模拟研究

利用青海黄河源玛多地区2011年7月5～7日土壤温度的观测资料,根据热传导一对流方法计算出该地区的土壤热扩散率和水通量密度的值,代入青藏高原陆面模式TP-LSM（Tibetan Plateau Land Surface Model）,模拟了青海黄河源玛多地区夏季总辐射、净辐射、土壤热通量的日变化情况,并与实测资料进行了比较和分析。结果表明,黄河源玛多地区夏季的土壤热扩散率的值为8．35×10^-7m^2／s,水通量密度的值为-1．92×10^-7m／s;TP-LSM模式能够有效地模拟出高原上夏季总辐射、净辐射、土壤热通量的日变化情况,对青藏高原玛多地区夏季总辐射、净辐射和土壤热通量模拟的标准差分别为119、127、109W／m^2。     

湘南旱地土壤热通量变化特征分析

基于2014、2015年6~9月的太阳辐射和土壤热通量观测资料,分析了湘南旱地土壤热通量变化特征。研究表明,6~9月,旱地土壤热通量季节和月变化都呈逐渐减少趋势;5和10 cm晴天土壤热通量日变化呈单峰曲线,与太阳净辐射日变化趋势一致;5和10 cm土壤日均热通量与太阳日均净辐射量之间存在极显著的线性关系。     

西南亚高山森林土壤表层温度变化特征及拟合模型

为探索土壤温度时间动态特征与导温率及土壤深度之间的关系,以西南亚高山森林表层土壤温度为研究对象,分析了2009-2010年每月28日或29日不同土层土壤温度的日变化特征,并对不同月份不同深度温度日变化建立数学模型并进行数据拟合.结果表明,亚高山森林0～40 cm土壤温度日较差随着土壤深度的增加逐渐减小,其中0～20 cm土壤温度日较差明显,20～40 cm的深层土壤温度日较差很小;40 cm深度土壤温度日进程基本上处于稳定状态,在冬季30 cm以下深度土壤温度都基本上处于稳定状态;随着深度的增加,土壤温度最高值和最低值出现滞后时间延长的趋势,而且同一土壤深度滞后时间在不同月份差异很大;非冻融季节土壤温度日变化用土壤温波方程来拟合是有效的;在低温季节(9月至次年3月),10 cm以下土壤剖面温度用土壤温波方程拟合误差较大,显示土壤冻结对土壤热量传输影响显著,温波方程不适于拟合冻融期土壤温度日动态.     

夏季降水对岩溶表层带土壤呼吸作用的影响

[目的]研究夏季降水对广西桂林岩溶表层带土壤呼吸的影响,为揭示岩溶地区碳循环机理提供参考依据.[方法]采用静态暗箱—气相色谱法,对比夏季降水前后两个时间段的土壤呼吸通量变化特征,统计分析了该阶段土壤质量含水率和土壤温度的变化,同时对比分析降水完成后土壤呼吸作用恢复过程.[结果]夏季降水导致洼地和坡地20cm处土壤质量含水率增加,土壤温度下降;对20 cm处土壤呼吸作用存在明显的抑制作用,另外,下午坡地20 cm处土壤呼吸作用相对洼地同深度的土壤呼吸作用恢复更加迅速.对0 cm处土壤呼吸作用影响不明显.[结论]夏季不同强度降水事件对不同深度土壤呼吸影响不同,而土壤呼吸作用降低是土壤质量含水率增加和土壤温度降低协同抑制的结果.     

藏东南色季拉山冷杉林林隙与非林隙小气候比较

通过藏东南色季拉山急尖长苞冷杉林典型林隙与非林隙的旷地和林内小气候观测,从昼间总辐射、气温、相 对湿度、地表温度和5 ~15 cm 层土壤温度指标,分析夏季林隙与非林隙小气候的异同。结果表明,冷杉林林隙总辐 射年变化呈双峰曲线,峰值分别出现在5 和8 月;林隙总辐射的日变幅和年变幅均小于旷地,年总辐射量为 1 173.28 MJ/ m2 ,总辐射量显著低于旷地(P 0.01)。夏季昼间,林隙与非林隙气温变化曲线均呈倒S 型,林隙气 温日变幅小,介于旷地与林内之间,接近林内而低于旷地;林隙相对湿度高于旷地和林内,且日变幅较小。林隙和 非林隙的地表温度日变化趋势与气温基本一致,旷地地表及土壤各层温度显著高于林隙和林内;土壤温度随土层 深度增加而递减,10 cm 及以下土层无明显日变化;地表温度受夏季太阳辐射影响,其日变幅显著高于土壤温度。      

新疆棉花双膜覆盖增温效应分析

[目的]为棉花双膜覆盖技术的推广提供可行依据.[方法]进行棉花双膜与单膜覆盖增温效应的对比分析.[结果](1)双膜覆盖比单膜覆盖明显提高播种至出苗期间的0～20 cm耕层土壤地温,增加土壤有效积温,从播种至出苗期间双膜覆盖比单膜覆盖日平均地温高0.9℃,最低温差0.6℃,最高温差达到1.3℃;双膜覆盖较单膜覆盖累计增加土壤积温15.2℃.(2)双膜与单膜覆盖5 cm日平均地温温差1.4℃,最高温差达到2.4℃,比单膜累计增加地温24.3℃,5 cm土层正好是棉花种子所处的耕层,因此该土层地温的提高为播种后加速种子吸水、萌动提供了很好的温度环境,有效促进了棉花出苗.(3)双膜覆盖栽培还有效提高了一日4个时段(02:00、08:00、14:00、20:00)的土壤温度.[结论](1)双膜覆盖比单膜覆盖有更好的增温效应.(2)双膜覆盖提高了不同土层土壤温度,且这种增温效应随土壤深度的增加而逐渐减弱,且土层间温差逐渐减小,这种增温效果明显高于单膜覆盖的增温效果.(3)随着时间的不同,土壤不同土层地温变化也发生着相应变化,反映出土壤的热传导效应.     

青藏高原草甸和湿地下垫面陆面特征比较分析简

利用青藏高原玛多草句和玉树隆宝湿地的观测资料,比较分析了2种不同下垫面的净辐射通量、感热通量、潜热通量、土壤湿度和地表反照率的逐月日变化特征,并计算了2个地区各月地表反照率。结果表明,玛多草句和玉树隆宝湿地净辐射通量夏秋季高、冬春季低。夏季,草句下垫面感热通量日变化高于湿地下垫面;冬季,草甸和湿地2种下垫面的感热通量日变化相差不大;2种下垫面潜热通量均为夏季高、冬季低。各月湿地下垫面潜热通量高于草句下垫面,各月份湿地下垫面土壤湿度高于草甸下垫面;在一年当中,湿地下垫面10cm深处土壤湿度变化幅度很大,草甸下垫面10cm深处土壤湿度在一年当中变化幅度很小。2种下垫面地表反照率冬季高、夏李低,草甸和湿地2种下垫面年平均地表反照率分别为0．27和0．25。     

南京城郊毛竹林内外气温及土壤温度特征

为揭示毛竹(Phyllostachys edulis)林调节林内气温及土壤温度的作用。使用Decagon微气象监测系统对南京城郊毛竹林内太阳辐射(RAR)、气温(Tr)及0~40 cm土层土壤温度(Ts)等因子进行长期监测,以裸地的试验观测作为对照,分析了南京城郊毛竹林内Tr及Ts变化特征规律。结果表明:林内RAR呈多峰曲线变化,毛竹林能有效削减林内RAR,夏秋季尤其明显;裸地与林内Tr变化趋势一致,均呈单峰曲线变化,毛竹林具有在夜间提高林内Tr在白天降低林内Tr的作用,春夏秋冬季毛竹林均能降低林内月均Tr(约0.5℃);浅层Ts日变化呈正弦函数图像,并随着土壤深度的增加,Ts日变化幅度越小,春夏秋季,同一土层,裸地Ts高于林内Ts,并随土壤深度的增加,两者差异越不显著,Ts季节变化曲线与林内Tr季节变化曲线一致,毛竹林在夏季具有降低Ts(约为1℃)冬季具有升高Ts的作用(2~4℃);毛竹林可以滞后Ts最值出现时刻30~90 min;裸地与林内RAR、Tr及各土层Ts均呈极显著的相关性(P0.01)。毛竹林在降低林内Tr、缓和林内Ts变化和调节Ts方面具有极显著作用。     

鼎湖山针阔叶混交林土壤呼吸的研究

利用静态箱气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林的土壤呼吸速率的季节变化和昼夜变化，进行了为期1年的野外观测研究. 自然状态下土壤呼吸速率的年平均值为(400±29)mg(CO2)/(m2·h), 其中由凋落物分解释放的CO2占土壤总呼吸的年平均比例为42%；土壤呼吸速率与林内气温、地表温度、地下5、10、15和20 cm土壤温度都呈显著指数相关, 用土壤呼吸速率与温度间的指数模型得出对应于以上各温度的Q10值变动在1.92～2.81之间；土壤呼吸速率与土壤含水量的关系依观测点土壤水分状况不同而有一定差异；土壤呼吸速率的日变化模式在雨季和旱季有明显区别, 相对于温带陆地生态系统而言, 该林型土壤呼吸速率的日较差较小.      

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征 ——土壤温度日变化及其对气温的响应

 【目的】针对以往研究在土壤温度观测和不同耕作条件下土壤温度效应规律上的不足,研究了华北平原不同耕作方式冬小麦田土壤温度日变化及其对气温的响应特征。【方法】试验于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术,连续监测2004-2005年冬小麦生育期土壤温度和气温。【结果】各层次土壤温度日变化随气温呈正弦函数变化;土壤温度日变化随土壤深度呈“锥形”;2.5～80 cm土壤深度每增加5 cm,土壤温度随气温的变化滞后1.2 h左右;不同耕作方式土壤日最高和最低温度均具有显著差异,秸秆覆盖度是其主要影响因素之一;免耕在冬小麦活动期,显著降低了2.5 cm土层土壤最高温度0.66～4.85℃,而在越冬期提高最低温度0.64～0.87℃;冬小麦生长前期（出苗-拔节）免耕较其他处理显著降低了2.5 cm土层土壤温度日变化幅度,其中较翻耕降低0.65～5.21℃,较旋耕降低0.48～3.89℃。【结论】不同耕作方式各层次土壤温度均极显著响应气温变化;耕作方式主要影响土壤温度的变化幅度而且主要表现在冬小麦生长前期;免耕在冬小麦活动期表现为降温效应,究其原因是由于较大程度地降低高温而较小程度地提高低温;越冬期表现增温效应是由于显著提高了各个时刻的土壤温度。     

寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的关系

为探讨寒地玉米秸秆还田条件下土壤CO_2排放规律,研究不同秸秆还田方式下农田土壤CO_2与耕层土壤温度的关系,采用静态箱法测定了不同秸秆还田方式下寒地黑土区春玉米生长季土壤CO_2排放及土壤温度的变化情况。结果表明:玉米生育期土壤CO_2排放量与土壤温度均呈现明显的季节变化,春季及秋季CO_2排放通量小、土壤温度低,而CO_2排放峰值及土壤温度最高值均出现在夏季,不同土层土壤温度在6月末达到最高值,而排放峰值出现在7月末至8月初;秸秆还田的排放通量显著高于不还田处理。对二者进行指数方程拟合,发现秸秆不还田条件下土壤CO_2排放与土壤温度的相关性要高于秸秆还田处理;在5~25cm耕层范围内,随着土层深度的增加,土壤CO_2排放与土壤温度的相关性逐渐增加,且10、15、20、25cm四个层次的相关性显著高于5cm土层,表明10~25cm土层的土壤温度变化能够更好地表述黑土农田CO_2排放通量的变化趋势。     

Response of CO2 Emissions to the change of Major Environmental Factors in a Temperate Grassland Ecosystem

Using dark enclosed chamber technique,CO2 fluxes from meadow,Leymus chinensis grassland and Stipa grandis grassland and major environmental factors were measured in Xilin River Basin of Inner Mongolia under abnormally dry circumstances during June to September 2001,when rainfall was less than 1/6 of that in normal years.Results showed the diurnal variation of CO2 flux was significantly positively correlated with the earth's surface temperature and air temperature.As to the response of the fluxes of CO2 to annual precipitation,the average CO2 emission decreased from 268.7,211.6 to 181.4 mgm-2 h-1 in meadow,Leymus chinensis grassland and Stipa grandis grassland,respectively,with a decrease in annual precipitation.Therefore precipitation was an important environmental factor influencing CO2 flux from grassland.We also found close positively correlation between CO2 emissions and soil water content,organic content and total nitrogen content in different soil layers.However,there was little correlation between the monthly fluctuation of CO2 emissions with air temperature,topsoil temperature and soil temperatures at 5 and 10 cm soil depth.