大气-雪被-冻融土壤系统水热协同效应及能量传递机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51679039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0901.工程水文与水资源利用
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Study ever ignore atmosphere, snow, freezing and thawing soil water heat transfer and energy transfer between the synergy effect, it is difficult to give full play to the frozen soil water storage keep moisture, atmosphere, and snow, freezing and thawing soil is regarded as a big system, through the field experiment in winter, identification and snow between the atmosphere and the sense of heat and latent heat exchange process, the screening of accumulated snow - melting process dynamic simulation characteristic parameters of improved physical model and the establishment of snow accumulation and ablation procedures, the calculated parameters sensitivity index, parameterization scheme is to reveal the response mechanism of the accumulation of snow - melting process.And then on the basis of the theory of complexity diagnosis and snow - hydrothermal complexity characteristics of frozen soil interface, snow - freezing and thawing soil water thermal energy transfer model is put forward, and the dynamic simulation of water thermal energy transfer process, reveals between snow and freezing and thawing soil hydrothermal migration patterns and energy transfer mechanism.Finally, analysis the atmosphere - and snow - freezing and thawing soil infiltration law of snowmelt water evaporation system, identify critical driving factor, snow melt water infiltration evaporation reveal water evaporation infiltration mechanism, melting period suitable soil soil conservaton technology is put forward.Research results to solve the identification, accumulation of snow - melting process parameters and snow - interface energy transfer model parameters calibration and permafrost melt water infiltration activities of freezing and thawing soil layer response to determine the critical depth of the problem is of great significance.
针对以往研究忽略大气、雪被、冻融土壤之间水热迁移和能量传递的协同影响,难以充分发挥冻土蓄水保墒作用,将大气、雪被、冻融土壤视为一个大系统,通过冬季大田试验,识别雪被与大气间的感热和潜热交换过程,筛选雪积累-消融过程动态模拟特征参数,改进和建立雪积累和消融过程物理模型,计算各参数化方案的敏感性指数,揭示参数化方案对雪积累-消融过程的响应机制。进而运用复杂性理论诊断雪被-冻土界面水热复杂性特征,提出积雪-冻融土壤水热能量传递模型,动态模拟水热能量迁移过程,揭示积雪-冻融土壤间水热迁移规律与能量传递机理。最后,分析大气-雪被-冻融土壤系统融雪水蒸发入渗规律,识别融雪水入渗蒸发关键驱动因子,揭示雪水蒸发入渗机制,提出融化期适宜的农田土壤保墒技术。研究成果对于解决雪积累-消融过程参数化方案识别、雪被-冻土界面能量传递模型特征参数率定和融雪水入渗对冻融土壤活动层响应的临界深度确定等问题具有重要意义。

结项摘要

黑龙江省是我国最大的商品粮基地,是高纬度冻土区典型代表,冬季降水形式多为降雪,受环境驱动作用的影响,土壤在冻融循环过程中伴随着水热的运移及能量的交换传递作用,同时在不同的下垫面下,冻融格局的转变也存在差异。为充分利用充足的融雪水资源,使农田土壤维持可持续性,本项目将大气、雪被、冻融土壤视为一个联合体,采用野外田间试验、室内冻融模拟试验以及模型参数化方案等研究手段,深入探究了大气-雪被-冻融土壤之间的水热协同效应及能量传递机理,并拓展研究了不同调控模式下农田土壤的养分迁移转化规律,研究成果对于揭示大气-雪被-冻融土壤系统水热迁移规律,准确预测春播期土壤温度和墒情,高效合理的利用寒区冻土资源具有重要的理论价值和现实意义,其主要成果如下:.(1)揭示了不同下垫面积雪特征参数的时间演变规律及其对气象因子的响应机理,筛选出积雪积累-消融过程主要影响参数,解析了雪积累-消融过程的物理机制。.(2)识别了影响积雪水热及土壤水热的关键环境因子,探明了土层与环境之间的热量交换关系,求解出土壤水热活动分界层范围,揭示了积雪-冻融土壤间水热能量传递机理,拓展了季冻区土壤水动力学技术理论研究体系。.(3)得出了季节性冻土区冻融土壤在不同下垫面的蒸发入渗规律,揭示了大气-雪被-冻融土壤系统融雪水蒸发入渗机制,提出了适宜于季节性冻土区的农田土壤适应性保墒技术。.(4)探明了冻融循环条件下土壤水热迁移和土壤氮转化过程,阐述了不同调控模式下土样养分迁移及土壤环境变化特征,为维持农田生态系统可持续性提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(7)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Effects of biochar amendment on nitrogen mineralization in black soil with different moisture contents under freeze-thaw cycles
冻融循环下生物炭改良剂对不同含水量黑土氮矿化的影响
  • DOI:
    10.1016/j.geoderma.2019.07.027
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Geoderma
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Fu Qiang;Yan Jiawen;Li Heng;Li Tianxiao;Hou Renjie;Liu Dong;Ji Yi
  • 通讯作者:
    Ji Yi
Biochar application for the improvement ofwater-soil environments and carbon emissions under freeze-thaw conditions: An in-situ field trial
生物炭改善冻融条件下水土环境和碳排放的现场试验
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.138007
  • 发表时间:
    2020-06-25
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Gao, Yu;Li, Tianxiao;Cai, Yanpeng
  • 通讯作者:
    Cai, Yanpeng
Short-term influence of biochar on soil temperature, liquid moisture content and soybean growth in a seasonal frozen soil area
生物炭对季节性冻土区土壤温度、液体含水量及大豆生长的短期影响
  • DOI:
    10.1016/j.jenvman.2020.110609
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Environmental Management
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Li Qinglin;Wang Min;Fu Qiang;Li Tianxiao;Liu Dong;Hou Renjie;Li Heng;Cui Song;Ji Yi
  • 通讯作者:
    Ji Yi
覆盖物对冻融土壤热量空间分布与传递效率的影响
  • DOI:
    10.6041/j.issn.1000-1298.2018.02.037
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付强;马梓奡;李天霄;侯仁杰
  • 通讯作者:
    侯仁杰
不同冻融时期土壤水分运动参数特征分析及数值模拟
  • DOI:
    10.16058/j.issn.1005-0930.2020.04.003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用基础与工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马效松;付强;徐淑琴;李天霄;侯仁杰;孟凡香;关智涛
  • 通讯作者:
    关智涛

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其他文献

较大视场超分辨望远成像光学系统设计
  • DOI:
    10.3788/aos202040.1322002
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王超;史浩东;李英超;付强;刘壮
  • 通讯作者:
    刘壮
基于系统动力学和可变模糊集的水土资源保障风险仿真与评价
  • DOI:
    10.16058/j.issn.1005-0930.2018.04.009
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    应用基础与工程科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜秋香;赵蚰竹;王子龙;付强;周智美;王天
  • 通讯作者:
    王天
基于COUPMODEL的松嫩平原黑土区土壤水热过程模拟
  • DOI:
    10.19720/j.cnki.issn.1005-9369.2019.09.007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    东北农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王子龙;柳春先;姜秋香;付强;陈伟杰;印玉明
  • 通讯作者:
    印玉明
A New-Type Swing Chamber Artillery Sealing Structure Optimization
新型摆室火炮密封结构优化
  • DOI:
    10.2174/1874155x01509010739
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    The Open Mechanical Engineering Journal
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈龙淼;付强
  • 通讯作者:
    付强
细胞信号肽酶复合体亚基1与牛病毒性腹泻病毒复制的相关性分析
  • DOI:
    10.11843/j.issn.0366-6964.2022.06.020
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    畜牧兽医学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    史慧君;董文丽;郭妍婷;袁圆圆;陈俊贞;杨莉;冉多良;付强
  • 通讯作者:
    付强

其他文献

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付强的其他基金

黑龙江省农田土壤冻融过程及生境健康调控机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    258 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
灌区多水源复合系统灌溉水利用效率尺度效应及转化机理研究—以黑龙江省为例
  • 批准号:
    51479032
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    84.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
雪被-农田土壤复合系统水热时空分异特征及互作效应研究
  • 批准号:
    51279031
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于CAS的区域农业水土资源配置系统复杂适应机理及应用研究—以三江平原为例
  • 批准号:
    51179032
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
三江平原沼泽湿地生态承载力与可持续调控模式研究
  • 批准号:
    30400275
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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  • 项目类别:
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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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