2000—2015年中蒙俄经济走廊东段冻土时空变化及植被响应

中蒙俄经济走廊东段位于欧亚大陆多年冻土区东南缘及森林线南界接近区,冻土及生态环境脆弱。本文基于MERRA-Land陆面模式离线运行产品分析了中蒙俄经济走廊东段2000—2015年间冻土冻融的时空变化模式,以及冻土变化对返青期和全年不同阶段植被生长状态的影响。研究表明：2000—2015年间研究区多年冻土及季节冻土均持续退化,时间上主要表现为冻土提前解冻、延迟冻结;空间上主要表现为多年冻土南界的多年冻土退化和季节冻土下限抬升,及连续多年冻土南界的活动层加厚。解冻始日是森林地区植被返青的主控要素,林下冻土解冻对土壤含水量的增加及沼泽湿地的隔热蓄水功能影响了森林地区植被的生长。但随着多年冻土南界森林及林下泥炭地演替为草甸和农田,多年冻土退化,进一步促进林下沼泽湿地的消失。探讨冻土退化与生态环境之间的协同关系,有助于识别气候变暖和人类活动叠加影响下的冻土退化脆弱区以及生态环境敏感区。     

大通河源区多年冻土的地温特征及其影响因素分析

多年冻土是一种热现象,地温是判断多年冻土特征的有效指标。通过对祁连山区东北部大通河源区多年冻土分布状况的野外考察与钻探等工作,借助于实测地温数据和地温曲线分析工具,对大通河源区39个钻孔点的多年冻土地温特征进行了对比分析,对影响多年冻土地温的主要因素进行了概括和总结。结果表明,在大通河源区,高程、植被类型、地表覆盖特征、土壤水分条件等是影响多年冻土地温的主要因素。根据尺度性划分的结果,高程是影响区域多年冻土地温变化的一级因素;随着空间尺度的下降,植被类型和地表覆盖特征成为二级影响因素;在沼泽化草甸植被覆盖区,土壤水分条件又成为影响多年冻土地温的三级影响因素。对多年冻土地温特征及影响因素的分析不仅有助于了解区域多年冻土的稳定性、预测全球气候变暖背景下的多年冻土演变和退化,还可以为寒区气候变化、生态、水文等相关领域的发展提供基础,为各项工程设施的实施和维护提供建议和指导。     

大兴安岭地区不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽植物群落组成及其物种多样性

为了明确大兴安岭地区不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽植物群落组成和物种多样性的差异,于2015年8月和2018年8月,采用野外调查和室内分析相结合的方法,利用Margalef丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数和Cody指数、Sorenson指数研究调查区域植物群落的α多样性和β多样性特征。研究结果表明,2015年8月和2018年8月分别共记录植物10科15属18种和16科21属24种;大兴安岭不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽指示物种存在差异,图强湿地(大片连续多年冻土区)灌丛—薹草沼泽植物群落物种组成有向温度相对较高的南瓮河湿地(零星岛状多年冻土区)灌丛—薹草沼泽植物群落物种组成方向发展的趋势;图强湿地、新林湿地(不连续岛状多年冻土区)和南瓮河湿地灌丛—薹草沼泽中植物群落的平均Margalef丰富度指数分别为1.607、1.431和1.754,平均Shannon-Wiener多样性指数分别为1.016、1.333和1.272,平均Pielou均匀度指数分别为0.429、0.590和0.533;图强湿地与新林湿地的灌丛—薹草沼泽植物群落物种之间的更替速率较快,二者灌丛—薹草沼泽中的植物群落较相似。对比不同类型多年冻土区灌丛—薹草沼泽植物群落物种组成与多样性变化发现,灌丛—薹草沼泽中的植物对气候变化有潜在响应,但是,植物应对气候变化也与物种自身性质和立地环境有关,尚需进一步开展长期而深入的研究。     

大兴安岭不同冻土带沼泽和湿草甸土壤动物群落结构特征

2003年3月、6月和9月,对大兴安岭连续多年冻土带、岛状融区冻土带和岛状冻土带的沼泽和湿草甸土壤动物进行了调查研究.在这些沼泽和湿草甸选取了6个样地,共获得土壤动物17 647只,隶属于4门8纲19目.其中,大型土壤动物的优势类群为3类,分别是线蚓科、蚁科和正蚓科,常见类群为12类;中、小型土壤动物以弹尾类和蜱螨类为最多,它们约占总个体数的92.48％,优势类群为5类,分别是中气门亚目、甲螨亚目、前气门亚目、节跳虫科和摇蚊科,常见类群有3类.     

西辽河流域生态环境整治对策

西辽河流域位于我国干旱、半干旱地区的最东部,内蒙古自治区的东南部,西北界为大兴安岭,西南界为七老图山,南界为努鲁儿虎山,北界为松辽分水岭,东部与东北平原相连。土地面积14.84万平方公里 一、自然环境的基本特征 1、三面环山,平原中展。本区整个地势西高东低。海拔从2100米降到120米,地势起伏大,类型复杂。有山地、熔岩台地、丘陵、沙地和平原。其中山地、台地、丘陵面积约9万多平方公里,平原面积约5万多平方公里。大致可分三区。     

气候变暖和人为扰动对大兴安岭北坡多年冻土的影响：以阿木尔地区为例

大兴安岭是我国高纬度多年冻土最发育的地区，现已呈现出较明显的退化趋势。季节融化深度增大，多年冻土地温升高，厚度减薄，融区范围扩大。造成冻土退化的主要原因是气候变暖，以及强烈的人为扰动，包括原始地表严重破坏，地表迳流和排泄条件的改变，以及采暖建筑物的影响等。气候变暖造成大兴安岭冻土的区域性退化，但对局部地方（如林业局、城镇所在地）而言，人为扰动是冻土退化的重要原因。     

青藏公路纳赤台地区融冻褶皱及其古气候意义

昆仑河及其主要支流的Ⅳ—Ⅰ级阶地发育着融冻褶皱,其形成时代为两期:晚更新世末期(距今20725—14041年),全新世中期(距今约3000年)。它际志着本区在晚更新世末期为连续多年冻土区,年平均气候较今低5—6℃;在全新世新冰期时为岛状多年冻土区,年平均气温较今低2.5—3.0℃。     

新藏公路新疆段多年冻土特征及其灾害初探

新藏公路新疆段沿线海拔高，气候干冷，第四纪松散堆积层厚，在高山区和山原河谷盆地区发育了多年冻土。勘查研究表明：多年冻土分布于K306 000～K310 000和K515 000～K705 00间191．6km路段上，属高原片状连续多年冻土。沿线个别路段含冰量较高，为多冰-富冰冻土，中冻胀中融沉；绝大部分路段以少冰多年冻土为主，弱冻胀弱融沉。现有公路主要冻土灾害有涎流冰、路基融沉、路面翻浆、冻胀破坏、冻融滑塌和冻融泥流等。随着整治改建工程的实施，多年冻土原有的水热平衡的破坏，冻土灾害将趋于严重。根据沿线多年冻土的特征，提出施工和运营中应采取保护冻土的设计原则，通过改线避绕、抬高路基、提高路基强度及完善截排水系统等5条措施以减少公路工程对多年冻土的扰动和破坏。     

疏勒河源区的多年冻土

疏勒河流域地处祁连山西段,气候极端干旱.2008年6月在疏勒河源区海拔3729-3890 m的不同地面、地形条件下在5个点上布设了10眼钻孔进行钻探勘察,并布设测温管定期监测地温.根据勘察和测温资料,确定了疏勒河流域内多年冻土下界高程在3750 m左右,查明河谷中松散地层以冲积层为主,多为粗颗粒土,多年冻土含冰量普遍较低.局地因素对多年冻土状态影响明显.其中坡度差异可以使地温相差0.5℃.坡向的差异可以使地温相差达1.0℃;地层水分含量对浅层地温的影响甚至超过坡向的影响;地面状态的差异,造成地温、活动层厚度等方面的显著差异.与祁连山中东部地区相比,疏勒河源区多年冻土几乎没有生态过程的影响,多年冻土形成和保存受气候驱动,基本上代表了一类干旱气候条件下的多年冻土特征.     

长江黄河源区多年冻土变化及其生态环境效应

应用江河源区五站1980-1998年0cm、5cm、10cm、15cm、20cm、40cm浅层地温资料、钻孔深层地温资料以及勘探资料,详细分析了两大源区的冻土变化,结果表明:近20年来,受气候变暖影响,江河源区多年冻土总体上保存条件不利,区域上呈退化趋势。岛状多年冻土和季节冻土区年均地温升高约0 3～0 7℃,大片连续多年冻土区升幅较小,为0 1～0 4℃。多年冻土上限以2～10cm/a的速度加深。在黄河源多年冻土的边缘地带,垂向上形成不衔接冻土和融化夹层,多年冻土分布下界上升50～70m。冻土退化已对江河源寒区经济和生态环境产生了一系列重要影响。但是,冻土退缩及其对环境的影响还存在很大的不确定性。     

大兴安岭北部冰缘地貌及其形成环境初探

大兴安岭北部是我国最著名的砂金产区,砂金矿的形成与该区第四纪以来独特的冰缘地貌过程有密切的关系。在系统分析大兴安岭北部各类冰缘地貌景观基础上,根据大林河下游冰缘现象及其孢粉分析数据对其形成的古气候环境作了进一步的探讨。     

小兴安岭森林生态系统中小型土壤动物生态地理分布特征

对小兴安岭森林生态系统10个生境中小型土壤动物的数量和类群组成、多样性、生态地理分布及群落排序进行研究.从水平分布看,中小型土壤动物个体数最多的是人工云冷杉林,类群数最多的是赤杨林,个体数和类群数最少的均为林间草甸.中小型土壤动物在土壤中的垂直分布具有明显的表聚性,但各生境的变化情况略有不同.10个生境多样性指数和丰富度指数在人工林和相应的天然林内的变化趋势相反.而均匀度指数和优势度指数差异不大.排序结果显示云冷杉红松林、云冷杉林、赤杨林和林间草甸与其它生境差异较大.     

大兴安岭天保工程区生态系统服务变化研究

利用Landsat和MODIS遥感数据和InVEST模型,评估了1990―2015年大兴安岭天保工程区实施前后生态系统土壤风蚀量、生境质量和碳储量的时空变化,并通过地理探测器方法对生态系统服务时空变化分布与趋势进行驱动因子探测和交互作用探测分析。结果表明：① 从空间分布来看,额尔古纳市南部、鄂温克族自治旗西北部、科尔沁右翼前旗的土壤风蚀量大,生境质量差,碳储量低。② 2000年天保工程实施之后,森林面积显著增加,土壤风蚀量减少1.14%,生境质量增加0.49%,碳储量减少幅度为0.12%,低于2000年以前的0.64%。③ 土壤风蚀量主要受植被类型、土壤类型的影响,生态系统类型、植被类型对生境质量、碳储量空间异质性的影响显著大于其他因素,海拔、坡度2种地形因子对土壤风蚀量、碳储量的解释能力很小。温度、降水2种气候因子对土壤风蚀量、生境质量和碳储量的解释能力不固定,但仍是不可或缺的因素。     

兴安岭多年冻土退化特征

受气候变暖和人为活动的共同影响,过去数十年来兴安岭山区的多年冻土退化显著.冻土退化南部快于北部、城镇快于田野、农田快于林区、采伐过林区快于原始林区.在局部小范围内,冻土退化顺序为先高后低、先山上后谷地(或盆地中心)、先阳坡后阴坡.冻土退化程序从农田(或裸地)→草地→灌丛→林地→沼泽湿地,依次冻土退化由快到慢.纬度和高度地带性控制冻土退化特征,但局地因素亦对其产生重要影响,造成小范围内冻土特征的突变.人为活动已经、正在并将对兴安岭冻土退化和寒区生态环境产生重要影响.     

小兴安岭森林生态系统中营养元素关系及土壤动物的作用

对小兴安岭森林生态系统6个主要林型的凋落叶、土壤动物和土壤三者之间营养元素关系研究,凋落叶、土壤动物和土壤中营养元素的平均含量不同,它们的变异程度也不同。蚯蚓、线蚓、蜈蚣和其它类群土壤动物体内营养元素的方差分析结果表明,K、Ca、Mg、Fe对土壤动物的生长发育影响较大。凋落叶、土壤动物和土壤之间K、Na、Fe的线性关系较强,反映了凋落叶-土壤动物-土壤间K、Na、Fe联系密切。凋落叶和土壤中营养元素与土壤动物的生物量、密度和类群数的关系密切,平均关联度的顺序为,类群数>生物量>密度。     

大小兴安岭高位泥炭孢粉纪录及泥炭发育和演替过程研究

根据３个高位泥炭剖面孢粉分析和＾１４Ｃ测年数据，以及植物残体、微量元素与营养元素等分析相互印证，揭示大小安岭分别５０００ａ Ｂ．Ｐ．和２７００ａ Ｂ．Ｐ．以来孢粉组合特征和植物群与气候演变过程。分析表明大小兴安岭高位泥炭形成了低、中和高位发育阶段的演变，大兴安岭高位泥形成晚于小兴安岭。１３００ａ Ｂ．Ｐ．大小兴安岭普遍发育高位泥炭。该区图强和汤北（９４－Ａ）高位泥炭剖面分别是大小兴安岭高位泥炭标准     

大兴安岭多年冻土区森林土壤温室气体通量

多年冻土温室气体排放对全球气候变化有重要影响。采用静态暗箱—气相色谱法,于2016—2017年生长季（5—9月）,对大兴安岭多年冻土区兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）通量进行野外原位观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子。结果表明：3种林型土壤CO₂通量范围为65.88~883.59 mg·m^-2·h^-1;CH₄通量范围为-93.29~-2.82 μg·m^-2·h^-1;N₂O通量范围为-5.31~45.22 μg·m^-2·h^-1。整个生长季兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤均表现为CO₂、N₂O的排放源、CH₄的吸收汇,土壤CO₂和CH₄通量在不同林型和年际间差异显著。3种林型土壤CO₂通量与5 cm、10 cm和15 cm土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）;CH₄通量受土壤含水量和10 cm、15 cm土壤温度的影响较大（P < 0.05）;兴安落叶松林和樟子松林土壤N₂O通量与气温呈显著正相关（P < 0.05）,而白桦林土壤N₂O则与15 cm土壤温度呈显著负相关（P < 0.05）。基于100 a时间尺度计算温室气体全球综合增温潜势,3种林型土壤温室气体的排放对气候变暖具有正反馈作用。     

小兴安岭南坡土壤动物生态序列研究

对小兴安岭南坡的土壤动物进行了生态序列研究。按等高差系列共选８个样地,分属不同植被类型,对各样地土壤动物调查分析结果表明：在生态序列诸环境因子中,海拔高度是主导因子;土壤动物类群和个体数量大致随海拔高度的增加而增加,这与一般情况相反,乃因取样区特殊的小气候所致;云冷杉林土壤动物类群和个体数量都比其它群落少。     

小兴安岭森林土壤动物群落多样性的研究

对小兴安岭阔叶红松林、次生白桦林、云冷杉红松林、兴安落叶松林、云冷杉林和赤杨林6种生境中的土壤动物群落多样性进行了研究。结果表明,在阔叶红松林生境中,无论大型土壤动物还是中小型土壤动物,多样性都较高,表明其生境条件比其它5种生境优越。土壤动物的多样性与丰富度、均匀度呈正相关,与优势度呈负相关,与个体数没有直接相关关系。土壤动物的垂直多样性分布,随土层深度增加而减少,但递减速率不同,中小型土壤动物表聚性要比大型土壤动物明显。