【摘要】：以中-深季節(jié)凍土區(qū)、黑土區(qū)、國家商品糧基地、生態(tài)脆弱區(qū)保護為基礎背景,通過對東北黑土坡耕地自然凍融過程的野外實際監(jiān)測、土樣選取及室內土樣實驗檢測分析等方式,獲取研究數(shù)據(jù)及開展相關研究。首先,應用非結構性決策可變模糊優(yōu)選方法,對黑土坡耕地自然凍融過程中土壤水及營養(yǎng)鹽氮、磷分布影響因素進行優(yōu)選,系統(tǒng)分析關鍵影響因素。然后,分別以“土-水-熱”、“土-熱-水-鹽”為主線,對東北黑土坡耕地自然凍融過程中土壤水熱及營養(yǎng)鹽氮、磷分布進行實驗研究。將系統(tǒng)分析與模擬驗證方法相結合,取得以下主要成果:(1)開展了黑土坡耕地自然凍融過程分析。系統(tǒng)分析了黑土坡耕地陰坡與陽坡凍融過程,揭示黑土坡耕地季節(jié)融化層發(fā)育過程(時間和空間特征)。研究表明:融化的土層逐漸向深度發(fā)展,融化向深層發(fā)展過程中土壤溫度日較差越來越小,融化向深度方向經(jīng)歷時間呈減少趨勢。根據(jù)氣溫、地溫及時間變化提出凍融過程分期方法,從秋末到早春的自然凍融循環(huán)分為6個時期:凍結前、凍結期、融化初期、融化中期、融化末期和融化后。并定義6個凍融時期與溫度及時間的函數(shù),F-T=f(θ,t)f(θa,θs,t),其中,n=1,2,3,4,5,6。(2)分析了黑土坡耕地凍融過程水熱時間分布特征。包括黑土坡耕地自然凍融土壤含水量與土壤溫度及凍融時間的分布特征及其驗證。根據(jù)實測微地貌黑土坡耕地凍融過程中黑土耕層剖面土壤含水量和土壤溫度數(shù)據(jù),對其進行線性、指數(shù)、Gauss模擬,發(fā)現(xiàn)土壤含水量與土壤溫度變化更接近Gauss分布,并且黑土耕層土壤水含量與凍融時間的變化也符合Gauss分布,利用隔年微地貌坡耕地監(jiān)測及野外坡耕地定期、定點、分層取樣檢測數(shù)據(jù)進一步驗證。驗證結果表明,黑土坡耕地在凍結前、凍結期、融化初期、融化中期、融化末期和融化后整個凍融過程土壤含水量與凍融時間呈Gauss分布,表層土壤含水量最大值出現(xiàn)在融化初期。這與黑土區(qū)初春融化的自然現(xiàn)象是一致的,即:在初春氣溫上升、積雪融化、土壤表層融化、土壤底層凍結的條件下,季節(jié)性凍土區(qū)的表層土壤含水量將達到峰值;隨融化時間延長,融化層向深度發(fā)展,土壤表層含水量從飽和呈現(xiàn)不飽和狀態(tài)。在凍融過程中,黑土坡耕地土壤含水量從坡頂部向底部逐漸增加。(3)開展了黑土坡耕地凍融過程土壤營養(yǎng)鹽氮、磷分布特征分析。在野外坡耕地定期、定點、分層取土樣,進行凍融過程土壤營養(yǎng)鹽氮、磷含量沿坡耕地垂向及坡向小尺度時空分布分析。結果表明:①凍結前,即秋收后土壤營養(yǎng)鹽在坡耕地坡面基本呈均勻分布;②融化后土壤營養(yǎng)鹽向地表方向增多;③黑土坡耕地營養(yǎng)鹽主要集中在0～20 cm,凍融過程中營養(yǎng)鹽在0～10 cm變化顯著,從坡頂向坡底方向,在融化后0～10 cm深度營養(yǎng)鹽含量增多40%～276%;④融化初期黑土坡耕地營養(yǎng)鹽在0～1 cm較凍結前增加顯著,可達1～2倍;在融化中期1～5 cm營養(yǎng)鹽較凍結前增加十分顯著,可達1～2倍;在融化末期1～5 cm營養(yǎng)鹽較凍結前增加40%左右,融化后5～10 cm營養(yǎng)鹽含量從坡頂向坡底方向逐漸增加。根據(jù)研究結果提出控制黑土坡耕地施肥建議,坡頂正常施肥,坡底減少施肥,以保證作物產(chǎn)量降低農(nóng)業(yè)非點源污染的風險。研究成果為季節(jié)凍土區(qū)東北黑土坡耕地土壤水資源有效利用提供技術支撐,對東北商品糧基地建設的水資源保障及區(qū)域水環(huán)境修復提供有益借鑒。
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然凍融為研究基礎，即土－熱關系為基礎”，兩條主線分別是“分析土－水－熱的小尺度逡逑時空分布過程”和“分析土＿熱－水－鹽的土壤營養(yǎng)鹽小尺度時空分布過程”。論文技術逡逑路線見圖１．２。逡逑－１４－逡逑

１２６°２２＇５１．３１＂Ｅ，海拔１３８邋ｍ。實驗地點２，以黑龍江省巴彥縣龍泉鎮(zhèn)一片黑土坡耕地為逡逑實驗觀測點２，該實驗坡耕地耕種約百年，地理坐標為：４６°１２＇０８〃Ｎ，１２７°２８＇３４＂Ｅ，海逡逑拔１５８邋ｍ，此處坡長為１６８邋ｍ，坡度為１．３°。實驗點１與實驗點２的地理位置見圖３．１逡逑所示。逡逑考＿逡逑）邐／邐Ｖ邋■邐／邋：邐，．４邐＊＾＾（邋５０９５３）逡逑貨訓—＞逡逑占邋／邐＼邐份邋土》￡＊，

本文編號：2641380