冻融作用对草甸土物理力学性质的影响

以与棕壤土穿插分布的草甸土为研究对象,采用室内冻融循环试验得出不同冻融循环次数与土壤含水率条件下草甸土容重、孔隙度、渗透性以及抗剪强度等物理力学性质的变化规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,土壤容重、粘聚力先减小后增大,之后趋于稳定,内摩擦角略有增大;而孔隙度、渗透系数则先增大后减小,之后趋于稳定,当循环次数在1～5次之间,孔隙度、渗透系数增大较明显,但增大幅度减小;在相同冻融循环周期条件下,随含水率的增大,土壤容重、土壤孔隙度、土壤渗透系数、土壤粘聚力和内摩擦角均呈现出减小的特征。     

冻融循环条件下SBS改性沥青混合料的水稳定性研究

在我国北方寒冷地区,冬、春季更替时沥青路面材料长时间处于含水、低温冰冻状态及温度交替变化过程中,因水分和温度的共同作用引起的冻融循环而导致路面开裂现象较为普遍.本文对SBS改性沥青混合料试件进行多次冻融循环后进行劈裂试验,利用空隙率和冻融劈裂抗拉强度随冻融循环次数增加的变化规律来评价SBS沥青混合料的水稳定性.研究结果表明:SBS改性沥青混合料的强度及水稳定性受多次反复冻融影响衰减显著.     

高寒灌区风沙吹蚀对农业水利工程混凝土抗冻耐久性的影响

针对内蒙古引黄灌区农业水利工程混凝土实际服役环境,同时加大风积沙资源化利用效率,配制满足农业水利工程设计要求的风积沙混凝土,并研究风沙吹蚀作用对风积沙混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:相对动弹性模量可准确表征风积沙混凝土受风沙吹蚀影响下的冻融破坏,且风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的内部损伤是未受风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的2倍;在风沙吹蚀影响下的冻融过程中,风积沙混凝土水泥浆体在冻融过程发生"酥化",同时在风沙流的持续撞击、削切下,"酥化"的水泥浆体进一步剥落,迫使破坏表面水泥浆体与骨料连接处的界面过渡区较光滑;风积沙替代率为40%可以配制满足抗冻性要求的风积沙混凝土,但风积沙混凝土气泡间距系数不能准确评价其抗冻性,气泡盒维数与细骨料细度模数可反映气泡结构特征和细骨料颗粒级配,且二者呈负相关趋势,二者结合可对风积沙混凝土抗冻耐久性优劣进行初步判定。     

冻融条件下土壤可蚀性对坡面氮磷流失的影响

冻融作用与水力侵蚀的复合作用更容易使土壤发生侵蚀,进而加剧土壤养分的流失,为了揭示冻融作用下土壤可蚀性对坡面养分流失的影响,该文采用室内模拟降雨试验,研究了不同土壤含水率(SWC)下坡面的降雨产流产沙及养分流失特征,并分析了土壤可蚀性对坡面全氮(TN)和全磷(TP)流失的影响。结果表明:产流率与产沙率之间呈现正线性相关关系,相关方程斜率的绝对值可作为土壤可蚀性指标。径流中氮磷的流失主要受径流率控制,受土壤可蚀性影响较小(P0.05);而土壤可蚀性显著影响着泥沙中氮磷和总的氮磷流失(P0.01)。土壤可蚀性对黄土坡面氮素流失的影响与冻融作用有关,而土壤可蚀性对坡面磷素流失的影响与冻融作用无关,磷素的流失随着土壤可蚀性增加而增加。因此,在黄土地区,应当采取一系列的生态建设措施来控制水土流失,降低土壤可蚀性,从而减少坡面养分的流失。该研究结果为冻融条件下黄土坡面水-土和氮磷等养分流失机制提供了有效指导。     

冻融对伊犁草地土壤水稳性大团聚体的影响

以伊犁托乎拉苏大草原土壤为研究对象,进行0~20 cm草地表层土壤混合样品多点采集,实验室内依据干筛法取得各粒级大团聚体,模拟不同含水率、冻融试验,利用湿筛法获得每种粒级的水稳性大团聚体质量,对实验数据进行统计分析,研究草地土壤在冻融环境条件下其水稳性大团聚体的特征、变化规律及其机理。研究结果表明:(1)初始水分含量是影响土壤水稳性大团聚体的关键因素。随着土壤初始含水率的提高,5 mm、5~4mm、4~2 mm、2~1 mm四个粒径组水稳性团聚体,呈现出逐渐降低、或先升高后降低的变化趋势;1~0.5 mm、0.5~0.25 mm呈现先降低后增加、或先增加后降低再增加的趋势。(2)冻融循环次数是影响土壤水稳性大团聚体的重要因素。随冻融循环次数的增加,各组粒级水稳性团聚体表现出的规律性不尽相同,1 mm水稳性团聚体整体有降低趋势,1~0.5 mm、0.5~0.25 mm两组粒径水稳性团聚体则整体呈现增加趋势。(3)冻结温度是影响土壤水稳性大团聚体的另一重要因素,随着冻结温度的降低,5 mm与5~4 mm水稳性团聚体有降低的趋势,1~0.5 mm与0.5~0.25 mm水稳性团聚体有升高的趋势,4~2 mm与2~1 mm两个粒级水稳性团聚体并无显著变化。     

内蒙古河套灌区冻融土壤水分迁移简化模型

根据内蒙古河套灌区义长灌域1990—1999年和2002—2007年14个冻融循环的实测资料,由水量平衡原理,估算了冻结过程中地下水向冻层的迁移量,以及消融过程中冻层水分对地下水的补给量和包气带含水率的变化。提出了通过冻结初期地下水埋深、最大地下水埋深和融通时地下水埋深3个实测实验数据,估算冻融循环中水分迁移量的方法,并提出了用经验公式拟合正冻期地下水降深、最大冻深和消融期地下水位上升高度的方法。     

Compaction effects on CO2 and N2O production during drying and rewetting of soil

The effects of compaction on soil porosity and soil water relations are likely to influence substrate availability and microbial activity under fluctuating soil moisture conditions. We conducted a short laboratory incubation to investigate the effects of soil compaction on substrate availability and biogenic gas (CO₂ and N₂O) production during the drying and rewetting of a fine-loamy soil. Prior to initiating the drying and wetting treatments, CO₂ production (−10 kPa soil water content) from uncompacted soil was 2.3 times that of compacted soil and corresponded with higher concentrations of microbial biomass C (MBC) and dissolved organic C (DOC). In contrast, N₂O production was 67 times higher in compacted than uncompacted soil at field capacity. Soil aeration rather than substrate availability (e.g. NO₃⁻ and DOC) appeared to be the most important factor affecting N₂O production during this phase. The drying of compacted soil resulted in an initial increase in CO₂ production and a nearly two-fold higher average rate of C mineralization at maximum dryness (owing to a higher water-filled pore space [WFPS]) compared to uncompacted soil. During the drying phase, N₂O production was markedly reduced (by 93-96%) in both soils, though total N₂O production remained slightly higher in compacted than uncompacted soil. The increase in CO₂ production during the first 24 h following rewetting of dry soil was about 2.5 times higher in uncompacted soil and corresponded with a much greater release of DOC than in compacted soil. MBC appeared to be the source of the DOC released from uncompacted soil but not from compacted soil. The production of N₂O during the first 24 h following rewetting of dry soil was nearly 20 times higher in compacted than uncompacted soil. Our results suggest that N₂O production from compacted soil was primarily the result of denitrification, which was limited by substrates (especially NO₃⁻) made available during drying and rewetting and occurred rapidly after the onset of anoxic conditions during the rewetting phase. In contrast, N₂O production from uncompacted soil appeared to be primarily the product of nitrification that was largely associated with an accumulation of NO₃⁻ following rewetting of dry soil. Irrespective of compaction, the response to drying and rewetting was greater for N₂O production than for CO₂ production.     

冻融循环对不同比例风化砂改良膨胀土膨胀力的影响

[目的]研究风化砂改良膨胀土的膨胀力与风化砂掺量、冻融循环次数之间的定性和定量关系,为风化砂改良膨胀土用作公路路基提供理论依据。[方法]在膨胀土中分别掺入0,10%,20%,30%,40%,50%的风化砂,在分别经过0,1,3,6,9,12次冻融循环后,在固结仪上进行膨胀力测试。[结果]风化砂的掺入可明显降低膨胀土的膨胀力;在相同的冻融循环次数下,风化砂改良膨胀土的膨胀力随掺砂比例的增大而减小,膨胀力降低的幅值随掺砂比例的增加亦逐渐减小;在相同的掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的膨胀力随冻融循环次数的增大而减小,膨胀力降低的幅值亦逐渐减小。当掺砂比例相同时,风化砂改良膨胀土的膨胀力与冻融循环次数的自然对数呈线性负相关关系。[结论]不同的冻融循环次数和不同的掺砂比例对膨胀土的膨胀力均有影响。     

中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究

全球变化自20世纪80年代以来作为一个科学问题开始出现,现今已超越科学领域,成为影响当今世界发展的重大政治、经济和外交问题。在科技部的 “十三五”期间“全球变化及应对”重点研发计划专项支持下,来自中国科学院沈阳应用生态研究所、西北农林科技大学、中国科学院植物研究所等6个单位31位科学家于2016年7月开始承担“中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究”项目。该项目旨在:1)凸显中国北方植物群落演替在温室气体吸收和排放平衡,特别是在我国未来碳汇中的作用;2)绘制森林和草地碳源汇转变的敏感区、脆弱区;3)建立和发展稳定同位素技术研究碳氮循环的多时间序列历史变化及其对全球氮沉降、大气CO2浓度上升和气候变化的响应;4)揭示氮沉降、升温、火干扰和植被演替驱动的碳氮耦合循环生物学机制及其碳源汇响应。通过该项目5年的实施,预期能增加我国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环生物学机制的认识,增强对北方森林和草地生态系统对全球变化响应的预测能力和减少预测的不确定性。      

中华结缕草成熟胚再生影响因素研究

以中华结缕草(Zoysia sinica Hance)成熟胚为外植体,研究了培养基、水解酪蛋白(CH)、水解乳蛋白(LH)、植物生长调节剂等对愈伤组织诱导及其生长的影响,以及不同继代周期对愈伤组织分化及植株再生的影响。结果表明:2,4-D是影响愈伤组织诱导的关键因素;MS无机成分及有机成分含量对愈伤组织生长影响不显著,附加CH 500mg/L利于愈伤组织生长;继代培养次数直接影响胚性愈伤组织的诱导及植株再生;不经继代培养转入分化培养基的愈伤组织植株再生率最高达34.2%,随继代次数的增加,再生率明显下降,继代培养3次的愈伤组织再生率低于10%。