为了厘清盾构机在液氮冻结加固条件下进行刀具更换时的温度场演化特征，采用数值计算对液氮冻结加固全过程进行分析。计算结果表明换刀期间盾构机内部对流换热增强，使得冻结壁与盾构机壳之间接触区域会发生明显退化，在换刀开始后36小时，接触区域搭接长度下降至最大值的34%～40%。同时冻结壁的受力状态发生改变，工程风险性将会明显增高。针对这一问题，提出了盾构机内部整个操作空间进行保温的处置措施。分析显示采用保温处理措施后冻结壁不会退化且进一步发育，冻结第15天时冻结壁搭接长度相较盾构换刀前增长34%。相关研究成果对类似工程研究具有指导作用。
为探讨氮素营养环境变化对冻土区泥炭地植物细根形态的影响,在大兴安岭泥炭地开展了不同浓度氮素添加模拟试验,添加量分别为0 g N m-2 a-1（CK）、6 g N m-2 a-1（N1）、12 g N m-2 a-1（N2）和24 g N m-2 a-1（N3）。在2020年8月和9月,利用微根管技术观测泥炭地不同深度（0—20 cm、20—40 cm）土壤中的植物细根形态,应用WinRHIZO图像分析软件分析根系特征。结果表明,在表层土壤（0—20 cm）中植物细根的总根长、总表面积、总体积和根长密度随施氮量增加而增加,其中8月份N3处理下细根总根长、总表面积、总体积和根长密度显著高于其他处理（P<0.05）,N2处理下细根总表面积、总体积显著高于对照组和N1处理;9月份N3处理下细根总根长和根长密度显著高于对照组,总表面积和总体积显著高于对照组和N1处理。说明高浓度氮素添加在一定程度上缓解了植物氮素限制...
以大兴安岭多年冻土区泥炭地为研究对象,通过室内模拟增温实验,研究温度升高对不同深度（0—150 cm）土壤氮循环功能基因丰度的影响。同时针对0—20 cm和20—40 cm土壤设置两个水分处理,分别为土壤原始含水量和淹水状态,研究水分变化对表层土壤氮循环功能基因丰度的影响。结果表明温度升高显著提高了活动层（0—60 cm）、过渡层（60—80 cm）、永冻层（80—100 cm）中nifH、nirK基因丰度,温度升高显著提高了活动层（0—40 cm）和过渡层（60—80 cm）中nirS基因丰度。温度升高显著提高了过渡层（60—80 cm）NH+4-N和较深永冻层（140—150 cm）NO-3-N的含量,但降低了过渡层（60—80 cm）NO-3-N和较深永冻层（120—150 cm）NH+4-N的含量,相关性分析表明,NH+4-N含量与nifH和nirS基因丰度呈显...
结合一个具体的工程算例,对一种防护网与液氮冻土墙复合基坑的支护结构进行了温度场、位移场和应力场的数值分析,比较了低温盐水冻结和液氮冻结两种情况下温度场演变规律的差异,同时判断了该新型支护结构的安全性,主要得出:液氮冻结形成所需冻土帷幕的时间要比盐水冻结早许多;液氮冻结的冻结效果优于盐水冻结,所形成的冻土帷幕强度比盐水冻结大;计算出来的位移场值均很小;其主应力最小值也都很小,最大值为0.92 MPa;最大剪应力为0.17 Mpa;计算得出拉、压、剪应力值的安全系数均远大于2.由此最终得出的结论为:该工法安全可靠,可为今后类似工程提供重要的参考依据.
2013年8月13日10月2日,在大兴安岭冻土区,采集0～30 cm深度的土壤,通过室内模拟培养实验,分析了3种温度和添加白毛羊胡子草（Eriophorum vaginatum）根系条件下,土壤碳、氮含量和土壤酶活性。研究结果表明,在5℃条件下,培养50 d后,未添加根系的土壤样品溶解性有机碳含量、微生物量碳含量、铵态氮含量、硝态氮含量、蔗糖酶活性和脲酶活性分别为249～312μg/g、2 442～3 150μg/g、98.43～216μg/g、15.58～17.07μg/g、22.37～54.63 mg/（g·24 h）和1.94～2.32 mg/（g·24 h）;在添加根系条件下,土壤溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量都增大,土壤蔗糖酶活性增强。在10℃且未添加根系的培养条件下,其分别为396～425μg/g、1 831～2 686μg/g、107～342μg/g、18.33～20.05μg/g、23.96～50.34 mg/（g·24 h）和1.52～2.01 mg/（g·24 h）;在添加根系条件下,土壤溶解性有机碳、微生物量碳含量都增大,土壤蔗糖酶和脲酶活...
为考察不同冻结状态下冻融作用对粉质粘土表面孔隙结构的影响规律,利用氮气吸附法,对黑龙江省哈尔滨市万家地区的粉质粘土冻融前、冻融中和冻融后三种不同状态进行试验研究,分析了不同冻结状态下的孔隙结构变化特征。试验结果表明,冻融前、冻融中以及冻融后土的微观结构特征有一定的变化,表现为土样冻融后孔的比表面积较冻融前增加1.9%,冻融中土孔的比表面积较冻融前减少5.9%;冻融中的微孔孔容最大,冻融前的微孔孔容最小;冻融后的中孔累积孔容增加,冻融中的累积孔容减小,冻融前后孔隙的总体分布趋势无明显的变化。
自然生态系统氮循环过程是全球气候变化和生物地球化学循环的重要内容。利用氮同位素示踪自然生态系统的氮循环及对气候变化的响应正在成为主要的研究方法之一。本申请拟通过对西北地区不同生态系统和气候条件下土壤总氮、无机氮元素和同位素的系统研究，更深入探讨生态系统（植物-土壤-水）氮循环过程的氮同位素组成变化，特别是土壤无机（硝态和氨态氮）氮同位素组成变化；探讨不同生态系统下，土壤无机氮同位素对生态类型和气候环境的响应关系；试图认识氮生物地球化学循环过程植物和土壤氮同位素变化的机制。同时，深入理解植物和土壤氮同位素组成和环境湿度（或降水）、温度变化关系的可能内在因素。本申请所涉及的问题是目前国际上生态系统氮循环和氮同位素地球化学研究一直未能很好开展的重要内容。本课题的进行将会为深入认识半干旱地区不同生态系统氮同位素组成变化，为利用氮同位素示踪氮生物地球化学过程研究提供更多的机制理解。
2014-01土壤碳氮转化过程是维持土壤肥力、生态系统稳定的基础。土壤碳氮转化过程由微生物驱动，并受多种环境因子影响，具有空间变异的特性。随海拔升高，气候、植被、土壤性质等环境因子发生改变，可能导致土壤碳氮转化功能及其相关微生物的空间分异。长白山是地球上为数不多保存完整的自然生态系统之一，植被类型随海拔分异明显。本申请项目拟采集长白山不同海拔下的土壤样品，采用高通量测序、基因芯片、稳定性同位素核酸探针等技术，研究不同海拔下土壤碳氮转化相关微生物的群落特征及其与碳氮转化的关联；结合气候环境因子，利用生物信息分析来阐明土壤碳氮转化微生物的垂直分布规律及其驱动机制。结果将有助于加深对土壤微生物垂直分布与碳氮循环关联机制的理解，并可为长白山生态系统的综合管理提供科学依据。
2014-01人类活动已经而且还将加重陆地生态系统承受大气N沉降的荷载，N源的增加缓解树木生长的N限制，驱动和提高森林的碳吸收，意味着基于CO2/H2O耦合的植被水分利用发生变化而影响区域水循环。至今，有关N沉降试验无一例外地采用林下施N的方式，排除了N在冠层进行交换和被叶片吸收的过程，加上土壤微生物对N的迅速同化，施加N的营养效应滞后和被弱化，以此分析森林对N沉降的功能响应掩盖了部分的真实规律。此外，N增加促使C分配的转换引发水力结构的适应性调整，间接影响决定森林C吸存和水汽交换强度的气孔导度与环境因子的关系。据此，本项目提出水力结构的调整驱动气孔变化，间接影响树木水分利用响应N源变化的观点，首次依托林冠模拟N沉降实验平台，探讨N沉降对河南信阳鸡公山落叶阔叶林优势树种整树水分利用的效应和水力驱动。研究结果有助于揭示森林C、N、H2O循环的交互作用机理，为评估和预测未来区域水量平衡提供可靠的实验支撑。
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