王一菲， 鄭粉莉,2， 周秀杰， 覃 超，富 涵， 左小鋒， 劉 剛， 張加瓊

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所， 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室， 陜西 楊凌 712100；2.中國科學(xué)院 水利部水土保持研究所， 陜西 楊凌 712100； 3.黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心， 黑龍江 哈爾濱 150000)

東北黑土區(qū)屬于季節(jié)性凍融區(qū)，冬季凍脹作用和春季凍融日夜循環(huán)加劇了坡面侵蝕和溝蝕的發(fā)生和發(fā)展。已有研究表明，反復(fù)的凍融循環(huán)會改變土壤結(jié)構(gòu)、影響土壤團聚體水穩(wěn)性和抗剪強度等[1-3]，從而造成土壤抗侵蝕性降低，增加了水蝕和風(fēng)蝕物質(zhì)來源[4]。特別在東北黑土區(qū)土壤解凍期，表層土壤解凍，而深層土壤解凍不完全，從而形成一個臨時不透水層，一方面其阻滯土壤水分下滲，易形成壤中流，增加融雪侵蝕強度；另一方面，當(dāng)土壤水分沿這個凍與不凍接觸面流動時，由于兩層間的摩擦阻力減小，也可能加劇融雪侵蝕的發(fā)生[5]。因此，凍融作用增加了東北黑土區(qū)土壤侵蝕強度。而土壤溫度是土壤熱量傳遞與凍融變化的重要指標[6]，也是表征凍融作用強弱的關(guān)鍵指標；掌握農(nóng)地土壤溫度變化特征可為量化凍融作用程度和凍融作用對土壤侵蝕影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

目前，對于東北黑土區(qū)土壤溫度的變化研究主要集中在不同耕作方式、不同覆蓋條件對黑土土壤溫度的影響[7-10]，而對于凍融期土壤溫度變化特征的研究較少。張科利等[11]的研究結(jié)果表明，土壤解凍速率與土壤腐殖質(zhì)層厚度有關(guān)，腐殖質(zhì)厚的土壤剖面解凍速率要比腐殖質(zhì)層薄的土壤剖面的解凍速率小；李帥等[12]利用黑龍江省逐日氣溫與表層地溫(0—20 cm深度)數(shù)據(jù)建立了地溫預(yù)報方程，通過預(yù)測表層土壤溫度的變化來指導(dǎo)當(dāng)?shù)夭シN期以及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整；趙顯波等[13]將黑土耕層土壤凍結(jié)融化過程分為5個階段，并分析了凍融過程后耕層土壤水分的變化情況。Zhao等[14]對2009年東北克山地區(qū)凍融期土壤溫度變化進行觀測，發(fā)現(xiàn)克山地區(qū)土壤的凍結(jié)時間在129～155 d，土壤最大凍結(jié)深度為191～229 cm。呂紅玉等[15]對佳木斯1981—2010年地溫進行研究發(fā)現(xiàn)，0—80 cm深度土壤存在凍融變化，且80 cm土壤平均凍結(jié)期在118 d左右。此外，氣溫對土壤最大凍結(jié)深度和土壤凍融循環(huán)次數(shù)有重要影響，隨著年平均氣溫的不斷升高，季節(jié)凍土的冬季最大凍結(jié)深度不斷減小[16]。Frauenfeld等[17]指出歐亞高緯度地區(qū)在1930—2000年來季節(jié)性凍土的最大凍結(jié)深度減少31.9 cm，平均每10 a減少4.5 cm。高思如等[18]對1990—2014年西藏季節(jié)凍土進行研究，發(fā)現(xiàn)西藏地區(qū)平均氣溫升高1 ℃，最大凍結(jié)深度減小約16.1 cm。土壤凍融次數(shù)也與氣溫呈負相關(guān)，Peng等[19]的研究表明在1967—2013年期間，青?！鞑氐貐^(qū)年平均氣溫顯著升高的同時，土壤凍融循環(huán)次數(shù)也在顯著下降。近年來由于平均氣溫的上升，東北地區(qū)土壤有凍結(jié)深度減小、凍結(jié)期變短、融化期變長的趨勢，而隨著解凍期(3月)氣溫的上升以及降雪量的增加，土壤融雪侵蝕有加劇的可能[20-21]。然而，目前關(guān)于東北黑土區(qū)農(nóng)地土壤剖面凍融循環(huán)特征以及土壤溫度對氣溫變化響應(yīng)的研究較少，尤其是針對不同地區(qū)土壤凍結(jié)與融化過程中耕層土壤凍融循環(huán)次數(shù)的研究還鮮見報導(dǎo)。

為此，本文擬利用2015—2018年11月至翌年4月東北薄層黑土區(qū)農(nóng)地土壤剖面溫度原位觀測數(shù)據(jù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，分析該區(qū)土壤溫度變化特征以及土壤溫度變化對氣溫變化的響應(yīng)，查清研究區(qū)土壤凍結(jié)與融化過程中耕層土壤凍融循環(huán)次數(shù)，以期為研究凍融作用對土壤侵蝕的影響提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為合理安排當(dāng)?shù)卮杭咀魑锊シN期等農(nóng)事活動提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗觀測地點位于黑龍江省賓州河流域，其地理坐標為127°24′04″E，45°45′13″N。賓州河流域位于松嫩平原東部，流域面積為375 km2，農(nóng)地面積占總面積的60%左右[22]，屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫3.9 ℃，年降水量約為548.5 mm，氣溫年較差較大，農(nóng)地冬季封凍，春季解凍，凍融作用強烈。賓州河流域是典型的薄層黑土區(qū)(黑土層厚度小于40 cm)，土壤類型以黑土為主，黏粒(<0.002 mm)、粉粒(0.05～0.002 mm)和砂粒(>0.05 mm)的含量分別為和29.4%，61.3%和9.3%；土壤有機質(zhì)含量約為20.2 g/kg(重鉻酸鉀氧化—外加熱法)，pH值為6.1(水浸提法，水土比2.5∶1)[23]。

1.2 觀測方法

在賓州河流域典型農(nóng)地布設(shè)土壤溫度監(jiān)測系統(tǒng)L93-1溫度記錄儀(上海發(fā)泰精密儀器儀表有限公司)，該系統(tǒng)設(shè)有8個溫度傳感器，每隔1 h自動記錄一次土壤溫度，測量精度為0.01 ℃。在土壤剖面各層埋置土壤溫度傳感器時，先開挖土壤剖面，然后根據(jù)土壤剖面各土層的土壤密度從下層至上層回填土壤，在回填土壤過程中將溫度傳感器按土壤剖面分層埋置。共開挖2個200 cm的土壤剖面，并分別將溫度傳感器埋置于5，20，40，60，80，120，160和190 cm的土層深度，即每個土層深度的溫度觀測有2個重復(fù)。

研究時段內(nèi)的逐小時氣溫數(shù)據(jù)由中國氣象局—黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心提供。研究區(qū)農(nóng)地凍融過程多發(fā)生在11月至翌年的3月下旬，因此為完整記錄土壤凍融過程中的溫度變化，本研究采集2015—2018年賓州河流域典型農(nóng)地2 m土壤剖面11月至翌年4月的土壤溫度數(shù)據(jù)，并結(jié)合氣溫數(shù)據(jù)分析東北黑土區(qū)農(nóng)地土壤凍融過程中土壤剖面溫度變化特征及其對氣溫變化的響應(yīng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文使用 SPSS 23.0 軟件對試驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析，使用Excel 2010軟件進行繪圖。土壤日均溫和年均溫均為相應(yīng)時段監(jiān)測數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 凍融過程中土壤溫度對氣溫變化的響應(yīng)

土壤溫度變化是土壤隨著太陽輻射和大氣溫度的變化而吸收或釋放能量的過程[24]。在11月至翌年4月的整個凍融過程中，土壤溫度變化與氣溫的變化趨勢一致(圖1)，其總體呈先下降后上升的變化趨勢，且隨著土層深度的增加，土壤溫度波動變化受氣溫的影響逐漸減少。

圖1 2015-2018年凍融期大氣溫度與土壤溫度變化關(guān)系

在每年11月份，氣溫迅速下降，各土層溫度隨之下降。當(dāng)土壤進入凍結(jié)期后，土壤溫度變化較為平緩，不同監(jiān)測深度的土壤溫度均高于氣溫。在當(dāng)年3月份，隨著氣溫的快速上升，土壤溫度開始快速升高且變化幅度較大。研究區(qū)11月至翌年4月氣溫的變化范圍為-30.40～18.33 ℃，其溫差達到48.73 ℃。與氣溫相比，土壤溫度的變化幅度較小。土壤溫度最高值和最低值均出現(xiàn)在0—5 cm土層中，其值分別為15.22 ℃和-10.13 ℃，其溫差達到25.35 ℃；5—20 cm土層的土壤溫度變化于-6.00～10.74 ℃之間，溫差達到16.74 ℃。隨著土層深度的增加，土壤溫度變化幅度逐漸減小，當(dāng)土層深度達到40 cm以上時，土壤溫度的變化范圍為-2.00～14.40 ℃，40 cm以下各層土壤溫差均介于8.28～9.72 ℃的范圍內(nèi)。

與氣溫變化相比，土壤溫度變化出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，且滯后時間隨土壤深度的增加而增大。例如在2018年1月11日，日均氣溫陡然升高，并在1月14日達到升溫以來的峰值(圖1c)，而40 cm以內(nèi)的土壤在1月13日至1月14日開始升溫，并在1月18日至1月20日達到升溫以來的峰值。40 cm以下土層土壤溫度受氣溫變化影響較小，并未出現(xiàn)明顯的峰值。

利用5日滑動平均法來計算氣溫與土壤溫度穩(wěn)定超過0 ℃的時間，發(fā)現(xiàn)與氣溫穩(wěn)定超過0℃的日期相比，0—5 cm土層土壤溫度穩(wěn)定超過0 ℃的日期滯后0～1 d，而5—40 cm土層土壤溫度滯后于氣溫3～11 d。

將2015—2018年11月至翌年4月土壤凍融過程中各土層土壤溫度與氣溫進行相關(guān)分析(表1)，發(fā)現(xiàn)除了60—80 cm土層外，其余各土層土壤溫度均與氣溫呈顯著相關(guān)，其中0—60 cm土壤溫度與氣溫呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，且隨土層深度增加，土壤溫度與氣溫的相關(guān)性減弱；而80 cm土層以下，土壤溫度與氣溫呈顯著或極顯著的負相關(guān)。這表明土壤溫度變化受到氣溫變化的影響，且隨著土層深度的增加，土壤溫度變化受氣溫變化的影響逐漸減小。

已有研究指出0—5 cm土壤溫度變化與氣溫變化具有很好的一致性，其相關(guān)系數(shù)達到了0.8以上(p=0.01)[24-25]。杜軍等[26]通過對近45年拉薩氣溫與同期0—40 cm土壤溫度的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，二者相關(guān)系數(shù)均在0.573以上(p=0.01)，這與本文的研究結(jié)果相符。3月份氣溫開始回升之后，120—190 cm土壤溫度還在持續(xù)降低，這是深層土壤與氣溫相關(guān)系數(shù)呈負數(shù)的主要原因。

表1 2015-2018年凍融期不同深度土壤溫度和氣溫的相關(guān)系數(shù)

注：**表示極顯著相關(guān)(p<0.01)，*表示顯著相關(guān)(p<0.05)，-表示負相關(guān)。

2.2 凍融過程中農(nóng)地土壤剖面溫度變化特征

地表土壤熱量主要源于太陽輻射，土壤吸收熱量后，在土壤內(nèi)部產(chǎn)生熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致土壤溫度在不同土層深度間存在差異[27]。這里基于整個凍結(jié)融化期的土壤溫度實測資料，對2015—2018年凍融過程中月均土壤溫度進行分析，研究農(nóng)地不同深度土壤溫度變化特征。圖2表明，11月至翌年的2月，土壤溫度隨土層深度的增加而增加；3—4月份，表層土壤升溫較快，土壤溫度梯度發(fā)生反向改變；當(dāng)土壤完全消融后，土壤溫度隨著土層深度的增加而遞減，且各土層土壤溫差呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢。以2017—2018年為例，在土壤凍結(jié)期的11月到翌年的2月，0—5 cm土層土壤溫度月均值最低為-7.73 ℃，不同土層深度最大土壤溫度差值可達14.95 ℃；3月份0—80 cm土層土壤升溫明顯，而80—190 cm土層土壤溫度變化較小，不同土層深度土壤溫度差異減小至4.12 ℃；4月份，不同深度土壤溫度差異逐漸增大，溫差達到7.14 ℃。

2.3 凍融過程中農(nóng)地土壤凍融循環(huán)特征

2.3.1 土壤凍結(jié)與消融過程 采用土壤溫度日均值開始持續(xù)<0 ℃作為凍結(jié)開始時間，持續(xù)>0 ℃作為消融開始時間[28-29]，分析研究區(qū)2015—2018年不同土層深度土壤凍結(jié)融化發(fā)生日期與持續(xù)時間。結(jié)果表明(圖3)，土壤凍結(jié)和融化過程分別為單向凍結(jié)和雙向融化。在凍結(jié)過程中，觀測期間農(nóng)田土壤凍結(jié)方式為單向凍結(jié)。在土壤凍結(jié)初期，氣溫在0 ℃上下波動，0—5 cm土壤開始晝?nèi)谝箖?，?1月中旬，0—5 cm土層形成了白天不能解凍的凍層；此后隨著氣溫的逐漸降低，凍層穩(wěn)定向下發(fā)展，凍結(jié)開始日期逐漸滯后；至次年2月上旬，凍結(jié)深度達到最大，其值為80 cm。研究區(qū)0—80 cm土層內(nèi)存在凍融交替，而80 cm以下土層的土壤溫度始終高于0 ℃，沒有凍融現(xiàn)象發(fā)生。從土壤開始凍結(jié)至土壤達到最大凍結(jié)深度歷時81～82 d；其中0—5 cm土層土壤凍結(jié)時長為130～137 d，隨土層深度的增加，土壤凍結(jié)天數(shù)呈減少趨勢，對于60—80 cm土層，土壤凍結(jié)時長僅為34～38 d。

圖2 2015-2018年凍融期土壤溫度隨土層深度的變化特征

在土壤消融階段，由于受地表氣溫回升和深層不凍結(jié)土層熱流的雙重影響[30]，土壤融化過程從地表向下和凍結(jié)層下部向上同時進行，土壤消融過程受到氣溫和降雪等因素的影響。在2016年，60—80 cm土層最先在3月11日消融，之后，由于氣溫的回升， 0—20 cm土層開始出現(xiàn)晝?nèi)谝箖霈F(xiàn)象。至3月24日，5—20 cm土層完全解凍，而0—5 cm土壤仍然處于晝?nèi)谝箖鲞^程中，白天解凍，在夜晚重又形成凍層，此時形成“雙凍層”[31]，即0—5 cm的表凍土層與20—60 cm的原凍層，雙凍層之間的解凍土層厚度在15 cm以下。

2017年解凍期土壤解凍模式與2016年相似。在2018年，60—80和40—60 cm土層在3月14日至3月19日依次融化。隨著氣溫的升高，3月22日，0—5 cm土壤出現(xiàn)晝?nèi)谝箖霈F(xiàn)象，隨后5—40 cm土層消融，在3月31日，0—5 cm土層才完全消融。所有土層在3月下旬完全消融，融化時長為17～19 d，遠小于土壤凍結(jié)所需時間。

圖3 2015-2018年凍融期土壤凍結(jié)深度變化特征

2.3.2 土壤凍融循環(huán)次數(shù) 一般認為如果某一深度的土壤溫度存在經(jīng)過0 ℃的日變化時, 則該層土壤存在凍融現(xiàn)象。因此，這里將土壤日最高溫度(Tmax)大于0 ℃且土壤日最低溫度(Tmin)小于0 ℃作為土壤存在凍融循環(huán)現(xiàn)象的依據(jù)[32-33]。研究結(jié)果表明，不同深度的土壤經(jīng)歷的凍融循環(huán)次數(shù)有較大差別。在11月至翌年4月土壤凍結(jié)與融化過程中，隨著土層深度的增加，土壤經(jīng)歷的總的凍融循環(huán)次數(shù)減少，凍融循環(huán)現(xiàn)象主要出現(xiàn)在耕層0—20 cm土層。此外凍融循環(huán)的開始日期也隨著土層深度的增加而推遲。在2015—2016年，0—5 cm土層深度的土壤在2015年11月15日至11月16日經(jīng)歷2次凍融循環(huán)后完全凍結(jié)，并一直持續(xù)到2016年3月15日；到3月16日0—5 cm土壤開始晝?nèi)谝箖?，?月25日土壤完全解凍之前經(jīng)歷了10次晝?nèi)谝箖鲅h(huán)。5—20 cm土壤在2015年11月18日經(jīng)歷1次凍融循環(huán)后完全凍結(jié)，直至2016年3月18日5—20 cm土壤開始晝?nèi)谝箖觯?月23日土壤完全解凍之前經(jīng)歷了6次晝?nèi)谝箖鲅h(huán)。總體上，0—5 cm土壤在整個凍結(jié)融化過程中共經(jīng)歷了12次凍融循環(huán)，即晚秋早冬的2次凍融循環(huán)和春季10次凍融循環(huán)；而5—20 cm土壤共經(jīng)歷7次凍融循環(huán)，即晚秋早冬的1次凍融循環(huán)和春季6次凍融循環(huán)。在2016—2017年，0—5 cm土壤共經(jīng)歷了10次凍融循環(huán)，即晚秋早冬的2次凍融循環(huán)和春季8次凍融循環(huán)，5—20 cm土壤共經(jīng)歷了5融循環(huán)，即晚秋早冬的2凍融循環(huán)和春季3次凍融循環(huán)。在2017—2018年，0—5 cm土壤共經(jīng)歷了12次凍融循環(huán)，即晚秋早冬的3次凍融循環(huán)和春季9次凍融循環(huán)，而5—20 cm土壤共經(jīng)歷了2次凍融循環(huán)，即晚秋早冬的1次凍融循環(huán)和春季1次凍融循環(huán)。綜合多年觀測，0—5 cm和5—20 cm土壤經(jīng)歷的最大凍融循環(huán)次數(shù)分別為12次和7次。與0—5 cm土壤相比，5—20 cm土壤開始經(jīng)歷凍融循環(huán)的日期要推遲1～9 d。

2.4 凍結(jié)期與消融期農(nóng)地耕層土壤溫度的日變化特征

以2016年1月22日(圖4a)和2016年3月25日(圖4b)的日土壤溫度數(shù)據(jù)為代表，分析凍結(jié)期與消融期農(nóng)地耕層土壤溫度日變化特征。可以看出，在凍結(jié)期(圖4a)，盡管氣溫有明顯的峰值變化，但土壤溫度日變化曲線接近直線，0—5 cm土壤溫度日振幅僅為0.4 ℃。而進入消融期后(圖4b)，氣溫日變化大于凍結(jié)期，表層土壤溫度日振幅也明顯增大。0—20 cm土層土壤溫度呈“正弦曲線”形式變化，0—5 cm土層土壤溫度的日振幅最大，土壤最高和最低溫度出現(xiàn)的時間最早。隨著土層深度的增加，土壤溫度的日振幅逐漸減小，土壤溫度最高和最低出現(xiàn)的時間逐漸滯后。氣溫在13:00—14:00之間達到最大值，0—5 cm土層土壤溫度最高值出現(xiàn)在14:00左右，增溫率為1.43 ℃/h，最低值出現(xiàn)在8:00左右，降溫率為0.48 ℃/h，升溫迅速而降溫緩慢。與0—5 cm土層相比，5—20 cm土層的土壤溫度變化幅度明顯減少；在土壤溫度日變化過程中，5—20 cm土層土壤溫度最高值出現(xiàn)在19:00左右，最低值出現(xiàn)在10:00左右，升溫率和降溫率分別為0.28和0.17 ℃/h ，也是升溫迅速而降溫緩慢，但其變化速率低于0—5 cm土層。

圖4 2016年1月22日凍結(jié)期(a)和2016年3月25日消融期(b)土壤溫度日變化特征

3 討 論

積雪具有高反照率，大熱容量和高絕熱率的特性[34]，能夠阻礙氣象因子對土壤導(dǎo)熱率和熱通量的影響，改變土壤濕度，進而對土壤凍融過程產(chǎn)生影響[35]。為此，根據(jù)CLM(community land model)模式的雨-雪判據(jù)，將2.5 ℃作為降雨和降雪的臨界溫度[36]，根據(jù)黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心提供的逐日降水和氣溫得到了日降雪數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)2015—2016年、2017—2018年降雪總量分別為52.7和34.0 mm。在2015—2016年，降雪集中在12月份，降雪量達到25.6 mm，氣溫也在持續(xù)降低，而5 cm土壤溫度有所回升，與11月5 cm土壤月均溫相比，溫度回升1.21 ℃；在2017—2018年12—1月氣溫持續(xù)降低的情況下，1月份5 cm土壤月均溫度回升0.55 ℃(圖5)。在2018年3月，研究區(qū)降雪量為13.1 mm，占當(dāng)年總降雪量的34%，導(dǎo)致當(dāng)年0—5 cm土壤消融緩慢。這是由于在凍結(jié)期，土壤與大氣間的熱量傳遞主要是由土壤向大氣傳遞，而積雪覆蓋阻隔了土壤和大氣的熱量交換，加之深層土壤向淺層土壤輸送熱量，使得表層土壤溫度升高，減緩?fù)寥纼鼋Y(jié)速度。而在消融期，氣溫逐漸升高，土壤與大氣間的熱量傳遞主要是由大氣向土壤傳遞，積雪覆蓋則導(dǎo)致表層土壤升溫緩慢，使得土壤開始消融日期滯后[37-38]。

除了積雪影響外，土壤濕度也對土壤溫度產(chǎn)生影響，且二者存在著一定的相關(guān)關(guān)系[39]。趙顯波等[40]的研究表明，在土壤凍結(jié)融化期，陽坡0—15 cm黑土耕層土壤濕度隨土壤溫度變化呈線性相關(guān)關(guān)系，且線性相關(guān)顯著。在凍融過程中，土壤水分在土壤溫度梯度的作用下發(fā)生運移[41]，而水的比熱容較大，土壤水分在產(chǎn)生相變的過程中會釋放或者吸收大量熱量，降低土壤溫度的波動幅度，延緩?fù)寥纼鼋Y(jié)與融化進程[42-43]。因此土壤含水量的多少會極大地影響土壤凍融過程與土壤溫度變化狀況。氣溫、降雪、土壤特性(土壤類型，體積密度、孔隙率和熱和水力傳導(dǎo)率)等因素的差異會使土壤凍結(jié)融化過程與土壤凍融特征有所不同[33]，本文僅討論了東北典型薄層黑土區(qū)農(nóng)地土壤溫度對氣溫的響應(yīng)，有關(guān)氣溫、降雪深度、土壤水分等對土壤凍融過程綜合影響將在之后的研究進行討論。

圖5 2015-2016年(a)和2017-2018年(b)凍融期降雪量、氣溫與表層土壤溫度變化狀況

4 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)11月至翌年的2月，土壤溫度隨土層深度的增加而增加，且表層土壤溫度變化幅度大于深層土壤；3—4月，表層土壤升溫較快，土壤溫度梯度發(fā)生反向改變；當(dāng)土壤完全消融后，土壤溫度隨著土層深度的增加而減小。研究期內(nèi)氣溫變化范圍為-30.40～18.33 ℃，溫差達48.73 ℃。與氣溫變化相比，土壤溫度的變化幅度較小，且隨著土壤深度的增加，土壤溫度變化幅度呈減小趨勢，其中0—20 cm土壤溫度變化幅度較大，其變幅分別為25.35和16.74 ℃；40—190 cm土壤溫度變化介于-2.00～14.40 ℃之間，各土層土壤溫差變化介于8.28～9.72 ℃之間。

(2) 除60—80 cm土層外，其余各土層土壤溫度均與氣溫呈顯著相關(guān)，其中0—60 cm土壤溫度與氣溫呈極顯著正相關(guān)，且隨土層深度增加，土壤溫度與氣溫的相關(guān)性減弱；而80 cm土層以下，土壤溫度與氣溫呈顯著或極顯著負相關(guān)。

(3) 研究區(qū)土壤凍結(jié)和融化過程分別呈單向凍結(jié)和雙向融化現(xiàn)象。凍結(jié)期，土壤在2月上旬達到最大凍結(jié)深度，其值為80 cm。從土壤開始凍結(jié)至土壤達到最大凍結(jié)深度歷時81～82 d，其中0—5 cm土層土壤凍結(jié)時長為130～137 d；隨土層深度的增加，土壤凍結(jié)天數(shù)呈減少趨勢，至60—80 cm土層時土壤凍結(jié)時長僅為34～38 d。土壤融化期，80 cm以內(nèi)土壤在3月下旬完全消融，融化時長為17～19 d。在11月至翌年4月土壤凍結(jié)與融化過程中，凍融循環(huán)現(xiàn)象主要出現(xiàn)在耕層0—5和5—20 cm土層，期間二者經(jīng)歷的最大凍融循環(huán)次數(shù)分別為12和7次。

(4) 凍結(jié)期內(nèi)，土壤溫度日變化曲線接近直線；消融期內(nèi)，0—20 cm土層土壤溫度呈正弦曲線變化；且隨著土層深度的增加，土壤溫度的日振幅逐漸減小，土壤最高和最低溫度出現(xiàn)的時間逐漸滯后。