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气候变化改变了青藏高原降水和温度，并影响非生长季土壤冻融格局。本研究采用冻融模拟试验，探究了祁连山岛状冻土区高寒草甸活动层(0～20 cm)土壤在长期昼夜冻融交替(149次)过程中土壤氮库对融化温度(5℃,10℃,20℃)和含水量(15%,30%,45%)的响应。结果表明：昼夜冻融过程中土壤有效氮大量释放期长达50天，以溶解性有机氮(Dissolved organic nitrogen, DON)、铵态氮(NH+4)累积为主。微生物量氮(Microbial biomass nitrogen, MBN)通过氮固持增加，发挥土壤有效氮“缓存库”作用；土壤含水量增加有利于冻融过程中DON和MBN积累，但含水量对NH+4累积存在阈值效应；融化温度对水分饱和土壤氮组分含量影响差异不显著，而干燥和湿度适中土壤DON,NH+4及硝态氮净累积量对低温融化响应较高温条件更敏感。气候变化驱动下冻融过程中温度和水分耦合效应对冻土区氮转化影响机制值得深入探讨。 相似文献
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藏北高寒草地土壤冻融过程水热变化特征 总被引：1，自引：0，他引：1
为深入认知藏北高寒草地土壤冻融循环过程,依托申扎高寒草原与湿地生态系统观测试验站,开展了高寒草地土壤剖面水热变化过程监测,基于2015–2016年数据,对藏北高寒草地冻融循环过程中温度、含水率变化特征进行了分析,并探讨了冻融过程与气温、降水的关系。结果表明,土壤剖面各土层温度和含水率均呈准周期性变化,且变化幅度随深度增加而降低;11月初至次年4月底是藏北高寒草地土壤的冻结期,可分为初冻期(11月)、稳定冻结期(12月至2月上旬)、消融前期(2月中旬至3月下旬)和消融后期(3月下旬至4月中旬)4个阶段;观测期土壤冻结的最大深度在160 cm左右;冻结深度上下限和积温呈现出显著的相关关系,含水率和温度变化相互影响,水分在土壤热量传递时有着重要作用。研究结果可为进一步理解冻融水热耦合作用及生态系统对冻融的响应提供理论支持。 相似文献
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植物根系吸水模型研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
根系吸水是植物水分传输系统的最初端,直接控制着整株植物的水分传输量,进而影响植物的生命活动。对植物根系吸水的研究不仅是土壤-植物-大气连续体(SPAC)中水分运移规律研究的重要内容,同时也是水文、气候、土壤、农业、生态等多学科领域交叉研究的重点。根系吸水模型是定量化研究植物根系吸水的数学模拟工具。建立合适的根系吸水模型是准确估算植物根系吸水量的基础,这有助于弄清植物的需水特性和水分来源。本研究在总结根系吸水模型的基础上,概述了根系吸水的机理、不同研究尺度下的根系吸水模型的分类,并重点分析了实际应用较广泛的宏观根系吸水模型,且对每种模型应用的范围和局限性做出了说明。最后对现有根系吸水模型中存在的问题进行了初步分析,并对其未来研究方向和内容进行展望。 相似文献
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青藏高原草地生态系统碳循环研究进展 总被引：7，自引：0，他引：7
青藏高原属于气候变化的敏感区和生态脆弱带,对气候变化和人类活动扰动十分敏感,在未来全球碳循环调控中发挥着重要的作用。为增进对青藏高原高寒草地生态系统碳循环的理解,综述了近10年来气候变化、氮沉降和人类活动干扰下青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化以及模型模拟应用等方面的最新研究进展。概括出高寒草地生态系统碳循环研究的草地类型主要包括高寒草原、高寒草甸、灌丛草甸草原、沼泽化草甸以及高寒湿地等。阐述了温室气体产生的机理、青藏高原高寒草地碳循环的源汇关系,指出温度升高、放牧、氮沉降是影响青藏高原温室气体排放、土壤碳库变化最重要的外界扰动,但是温室气体排放、土壤碳库对这3个因子之间协同作用的响应目前还不清楚。现有的高寒草地生态系统碳循环模型,主要以植被类型为基础,大多只考虑了水热因子,很少包含土壤因子和生物因子及其协同作用的影响。在此基础上,指出未来拟加强的研究重点: 1)冻融交替过程土壤温室气体排放研究; 2)非生长季土壤呼吸作用研究; 3)碳循环和植物物候耦合研究; 4)高寒草地生态系统碳循环模型的开发。 相似文献
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冻融通过改变土壤理化和生物学特性成为影响土壤氮转化及N2O排放的重要因素。冻融期外源氮输入将进一步改变土壤氮素有效性，从而可能对土壤氮转化过程及N2O排放产生更为复杂的影响。但关于土壤冻融与氮输入耦合作用对草地土壤氮转化和N2O排放的影响效应和作用机制尚不清楚。本文系统论述了冻融作用、外源氮输入以及两者耦合作用的特性及其影响下的草地土壤氮转化和N2O排放特征，指出土壤冻融格局与氮转化过程关系密切，春季冻融期是N2O排放的关键期，对全年N2O排放具有重要贡献。冻融频次增加、冻结强度增大以及冻结持续时间延长有利于土壤氮矿化速率加快。氮输入通过增加土壤氮素供应，增强微生物活性进而促进氮的矿化、硝化及N2O排放。冻融与外源氮的耦合效应具有复杂性，气候条件、冻融格局、以及外源氮含量和类型等的不同易导致草地土壤氮转化和N2O排放通量的差异性响应。研究结论有助于加深关于土壤冻融与氮输入对草地生态系统氮素生物地球化学循环影响效应... 相似文献
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气候变暖背景下土壤呼吸研究的几个重要问题 总被引：2，自引：0，他引：2
土壤呼吸是土壤有机碳返还至大气的主要形式,其对气候变暖的响应一直备受关注。近30年来,已有大量增温试验和模型就气候变暖对土壤呼吸的影响及其机制做了详细的探讨。但目前研究主要集中在土壤呼吸对浅层土壤增温的响应,对深层土壤的关注不足,且鲜有涉及土壤动物和土壤冻融过程,这些可能会减弱未来气候变暖背景下的CO2排放的预测能力。本研究提出几个目前气候变暖背景下土壤呼吸研究亟待解决的问题,包括:1)深层土壤呼吸对增温的响应;2)土壤动物对土壤呼吸的贡献及影响;3)土壤冻融过程对土壤呼吸的影响。通过综述这3个研究领域的现状,指出了当前该领域研究中存在的不足,提出了一些具体的改进措施并对今后的研究方向进行了展望,有助于深入理解土壤呼吸对气候变暖的响应过程和提高陆地生态系统碳循环模型的预测精度。 相似文献
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通过固结不排水和固结排水两种应力路径下的三轴试验,并使用三种本构模型对粘土的应力应变特性进行分析。结果表明,粘土受不同应力路径的影响,其应力应变关系也是有着很大差异的。使用修正剑桥模型、统一硬化模型都可以对土体本构关系进行比较切合试验的预测,但统一硬化模型可以比较准确地反映出粘土的受力和变形情况。 相似文献
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草地地上生物量监测是合理利用草地资源,掌握草原生态演替过程的重要依据。但是,实时观测草地地上生物量信息需要耗费大量的人力物力,亟需借助遥感、数学等工具进行间接观测。本文系统阐述了国内外主流的草地地上生物量估算方法,包括遥感统计模型、草地生长模型、作物生长模型、光能利用率模型和生态过程模型等模型,以及遥感与机理模型耦合模型,概述了当前主流模型的特点及其适用条件,总结了相关的研究策略。结合草地估产的现实需求,梳理了现有的农业遥感数据同化研究进展,展望了基于遥感数据同化方法的草地地上生物量估算思路,为草地生长模拟的大区域、高精度研究提供了新的思路。 相似文献
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为研究高寒沼泽湿地土壤碳氮贮量分布特征,探讨退化高寒沼泽湿地的恢复对策,本试验选择三江源区玛沁县大武滩不同退化高寒沼泽湿地为研究对象,分层采集湿地冻融丘和丘间土壤样品,分析土壤有机碳、总氮含量和贮量变化。结果表明：研究区0~30 cm是高寒湿地有机碳和总氮主要分布区,有机碳和总氮呈正相关关系。冻融丘和丘间的土壤含水量与土壤有机碳、总氮均呈极显著相关关系（P<0.01）。冻融丘和丘间的土壤含水量、有机碳、总氮、碳氮贮量均随着退化程度的加剧呈下降趋势,且冻融丘的下降速度较丘间快。有机碳、总氮、有机碳贮量和氮贮量与冻融丘的数量呈极显著负相关关系,与冻融丘的大小呈极显著正相关关系（P<0.01）。这些结果表明：高寒沼泽湿地土壤含水量、冻融丘的数量和大小对高寒湿地退化中土壤碳氮及贮量具有指示性,建议在高寒湿地修复中加强水分补充和冻融丘的保护。 相似文献
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草地净第一性生产力估算模型研究进展 总被引：6，自引：1，他引：6
草地净第一性生产力(NPP)直接反映了草地植物群落在自然环境条件下的生产能力,是草地碳循环的重要组成部分。利用数学模型估算草地NPP是一种重要且被广泛接受的研究方法。在总结植被NPP估算模型的基础上,分析了气候相关统计模型、光能利用率模型、生态系统过程模型和生态遥感耦合模型各自的优缺点,讨论了各类模型在草地NPP中的研究现状,探讨了草地NPP模型研究中存在的问题,并进一步提出今后的发展方向。统计模型通过NPP与温度、降水等气候因子建立统计关系计算NPP,参数简单,但估算结果较粗;光能利用率模型以植被光合作用机理作为其理论基础,建立在植物光合作用过程和光能利用率的概念上,由于模型形式简单且可以直接利用遥感数据,使其倍受关注,但在具体求算过程中存在不确定性;过程模型从机理上对植物的生理生态过程进行模拟并对NPP的影响因子进行分析,更能揭示生物生产过程以及与环境相互作用的机理,但模型较复杂,实用性不强;生态遥感耦合模型能够利用遥感资料,克服了光能利用率模型和生态系统过程模型的不足,使其成为NPP模型的一个主要发展方向。草地植被NPP估算模型的研究相对薄弱,专门针对草地NPP建模的研究较少。建立具有自主知识产权的中国草地NPP模型是一项即具有重要意义又具有挑战性的工作。 相似文献
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土壤碳循环主要过程对气候变暖响应的研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
目前,土壤呼吸等碳循环过程对气候变暖的响应仍是气候变化预测模型中不确定性的主要来源。本文以土壤呼吸为切入点,首先论述了土壤呼吸对气候变暖的响应及适应机制,并从土壤微生物(土壤呼吸的主体)、土壤有机碳分解的温度敏感性(土壤呼吸的反应底物)两个方面探讨了土壤碳循环过程对气候变暖的响应;随后论述了气候变暖与其他气候变化因子之间、地上与地下部分之间的协同作用对土壤碳循环过程的影响。得到以下主要结论:气候变暖可以影响土壤微生物的生理活性,甚至改变其群落结构,从而使土壤呼吸对增温产生适应;土壤有机碳分解对增温的敏感性由有机碳的化学组成结构、环境因子对其的保护作用、土壤微生物的生理特性等因素决定。并在此基础上提出了未来的研究重点:1)将土壤微生物过程耦合到气候变化模型中;2)积极探索新的土壤微生物研究方法;3)设置长期定位实验,研究多个气候变化因子之间的综合作用;4)加强地上、地下生态过程的系统研究。 相似文献
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基于草地综合顺序分类法的CASA模型改进 总被引：2，自引：0，他引：2
将任继周等提出的草原综合顺序分类法的草原分类气候指标＞0℃年积温(Σθ)和湿润度指标(K)引入CASA模型,对水分胁迫因子的计算进行改进,避免了复杂的土壤参数,仅用＞0℃年积温和K值就可计算水分胁迫因子,极大地简化了模型.同时调整了CASA模型最大光能利用率的固定取值,使之成为适合中国草地净第一性生产力(NPP)估算的模型.改进的CASA模型实现了草地NPP模拟与草地综合顺序分类系统的耦合,能更好地反映草地类型与草地NPP的关系,为研究草地NPP的区域分布和全球分布提供了理论依据. 相似文献
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近年来，随着机器学习算法的发展，国内外专家学者致力于利用机器学习模型展开土壤盐渍化遥感相关研究，并取得了丰硕成果。本文利用文献计量可视化软件CiteSpace，对近十年来基于机器学习的土壤盐渍化遥感建模研究进行分析，确定了研究主题和热点，从机器学习算法、建模特征变量以及模型评价等方面评述研究进展，并针对当前研究热点对目前研究的局限性与发展趋势进行讨论。主要结论：1)机器学习算法在土壤盐渍化遥感建模中发挥着至关重要的作用，主要研究主题有机器学习算法及其精度研究、建模特征变量选择研究、遥感数据源选择对模型的影响研究、土壤盐渍化研究区域选择和基于机器学习的土壤盐渍化数字制图应用研究。2)目前的研究热点为辅助变量作为特征变量在模型构建中的应用、实测光谱数据与多源遥感光谱数据结合以及最佳机器学习算法选择。3)以2018年为节点，研究进展分为起步阶段和高速发展阶段，目前仍存在需要解决的挑战以提高模型的准确性。未来的研究方向应集中在云平台和机器学习在土壤盐碱化大范围、长期监测中的应用。 相似文献
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地表覆盖对黄土高原水蚀风蚀交错区人工草地水分利用的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
以陕西省神木县六道沟小流域为研究区域,对不同覆盖处理下的紫花苜蓿人工草地土壤温度和土壤水分以及苜蓿的水分利用效率进行研究,探讨了黄土高原北部紫花苜蓿人工草地的水分消耗过程。结果表明,地表覆盖可以显著降低土壤0-6cm表层温度;同时覆盖可以增加浅层土壤水分含量,不同覆盖方式下土壤深层水分含量没有明显差异;覆盖处理下的苜蓿产量及水分利用效率均高于对照处理,说明苜蓿株间覆盖可以提高苜蓿产量以及苜蓿的水分利用效率,覆盖可以作为该区牧草地提高生产力的有效方法。 相似文献
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结合唐山铁矿的施工过程,利用ANSYS有限元分析软件及有限差分软件FLAC3D对铁矿围岩稳定性进行数值模拟研究,分析了铁矿围岩的应力、沉降及塑性区状况,评价了围岩破坏机理及稳定性。结果表明：隧道开挖后围岩产生了一定的塑性区破坏,且地表产生了一定的沉降。由于对该矿山进行了流固耦合数值模拟研究,从研究成果看隔水层有效的阻止了渗流,但开挖扰动引起的裂隙使部分孔隙水从顶板中渗流到采场中,容易导致涌水事故。 相似文献