[01199100]雪被-农田土壤联合体水热时空分异规律及应用研究

基于东北寒区的特征气候条件,考虑到自然雪被对田间冻融土壤水热变化的影响,为深层探究雪被厚度、雪层密度等因素对田间水热能量分配与转换之间的关系,确立了本项目的研究内容--“雪被-农田土壤联合体水热时空变异规律及应用研究”。本研究将雪被、农田土壤视为一个复合系统,运用系统工程的思想,研究了土壤水热时空分异特征、水热运移驱动机制、水热耦合互作机理、水热复杂适应性、水热响应传递函数、土壤水热动态模拟以及土壤墒情识别等内容。从土壤冻融循环机理以及水热传递方式阐述了雪被-农田土壤复合系统水热之间相互交流、协同和反馈关系;借助粒子群算法、改进的萤火虫优化算法等工具优化了土壤参数;采用相关系数、偏相关系数和多元回归分析理论,系统研究了雪被-农田土壤联合体的水热时空分异驱动机制,揭示了各气象因素耦合作用和独立作用条件下对雪被-农田土壤联合体水热能量的响应特征,解释了土壤水热运移的驱动机制;从冻结期和融化期分别建立了土壤水热耦合模型,提出了雪被覆盖保温和融雪水入渗对土壤温度和液态含水率之间转化关系的响应特征;运用小波变换信息量系数、近似熵、符号动力学等方法对雪被-农田土壤复合系统水热时间序列进行了复杂性测度,解决了寒区冻土水热资源的复杂性诊断问题;根据雪被-农田土壤复合系统的水热效应机制,建立了不同覆盖处理条件下土壤墒情影响模式,确定了适宜的农田土壤墒情保持技术。此外,本课题基于冻融土壤水热作用机理,提出了秸秆覆盖对土壤墒情识别的响应临界厚度,研究成果对于春季土壤墒情识别及相关春季农事活动的安排具有重要的理论和实践意义。 依托本项目,申请人相继获得了黑龙江省杰出青年基金、科技部中青年科技创新领军人才、国务院政府特殊津贴、黑龙江省政府特殊津贴、黑龙江省农业水土工程专业领军人才梯队带头人、黑龙江省高校长江学者后备支持计划等人才项目和荣誉称号。本项目共计发表学术论文15篇,其中SCI/EI收录9篇,CSCD收录4篇。申请计算机软件著作权4项,授权实用新型专利3项;获得各类科研奖励5项,其中：省科学技术二等奖1项、三等奖2项。培养了博士研究生1名、硕士研究生6名。