温度对大兴安岭北坡多年冻土湿地泥炭有机碳矿化的影响

温度是影响湿地土壤有机碳累积和分解的主要环境因子之一。通过室内培养实验分析温度对大兴安岭北坡连续多年冻土区湿地泥炭有机碳矿化的影响,其中采样点北极村、图强和壮林(52°45′～53°12′N,122°16′～122°46′E)位于大兴安岭的西北坡,而飞虎山和呼中(51°45′～52°09′N,122°57′～123°02′E)位于大兴安岭的东北坡。室内培养实验在4个温度梯度下(5℃,10℃,15℃和20℃)进行,湿地土壤有机碳矿化释放的CO_2采用碱液吸收法测量。结果表明随着温度的升高,有机碳的矿化具有增加的趋势,在40天的培养期内,泥炭总的矿化量变化范围为24.87～112.92mg/g;同一温度下,泥炭矿化率随着培养时间具有先降低后稳定的趋势,两层泥炭(10～20cm和20～30cm)对温度的响应趋势基本相同,不过表层泥炭的矿化率和矿化量要高于深层泥炭。有机碳矿化温度敏感性系数Q_(10)值变化范围为2.03～2.41,而深层泥炭的Q_(10)值相对较大,表明冻土湿地深层泥炭对增温的响应也较敏感,并且大兴安岭东北坡冻土湿地的Q_(10)值要大于西北坡的冻土湿地,表明大兴安岭东北坡的冻土湿地对于气候变暖的响应将更强烈。并且基于Q_(10)值的二元动力学方程很好的反映了大兴安岭北坡冻土湿地泥炭矿化随温度和时间的动态变化。

青藏铁路典型冻土湿地断面路基稳定性分析

通过对唐古拉山典型冻土沼泽路堤段进行分析,考虑运营荷载、地震和存在软弱层等不同工况,采用圆弧法计算其稳定性,计算表明,只有在最不利的情况组合发生时,该断面可能出现不稳定。

大兴安岭沟谷冻土湿地植物群落分类、物种多样性和物种分布梯度

应用双向指示种分析法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA),对大兴安岭不同纬度的12个沟谷的冻土湿地植物群落之间的物种多样性和物种分布的环境梯度变化进行了分析.结果表明:研究区12个沟谷冻土湿地样地可划分为4个群丛组,分别位于不同的纬度范围;TWINSPAN的分类结果很好地反映了研究区沟谷冻土湿地植物群丛组的分布与纬度的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证.随着纬度的减小以及年均气温、年均降水量、1月平均气温和干燥度的增加,群落的物种多样性逐渐增大.研究区沟谷冻土湿地植物群落的灌木层和草本层的优势种和共优种多为适应湿地环境的沼生和湿生植物,随着纬度的减小,喜冷湿环境的沼生和湿生植物种类逐渐减少,甚至消失,而耐旱的中生植物的比重则逐渐加大.

大兴安岭冻土湿地植物的生态特征及分布区型

对大兴安岭冻土湿地植物的生态特征和分布区型进行了分析。结果表明,调查的24个冻土湿地共有201种植物,隶属于40个科、121个属。其中,菊科和蔷薇科的种类最多,占所有植物种类的26.8%。在5种生活型中,地面芽植物的种类最多,占71%;高位芽和地下芽植物分别占13%和12%;地上芽和1年生植物各占2%。在4种水分生态型中,中生、湿生、沼生和旱生植物的种类分别占61%、28%、8%和3%。在4种分布区型中,温带性质分布型的种数最多;受高山及高纬度地理位置的影响,亚寒带-寒带性质分布型的种数次之。冻土湿地植物的生态特征表明,该地区具有夏季较短、冬季严寒而漫长的气候特征,以及土壤水分条件有向中生性发展的趋势。对大兴安岭冻土湿地植物生态特征的研究对进一步研究该区的环境变化以及冻土湿地的退化具有重要价值。

水分对大兴安岭不连续多年冻土区湿地泥炭分解排放二氧化碳的影响

水分是影响土壤分解的重要环境因子之一。采用室内培养实验分析水分对大兴安岭不连续多年冻土区湿地泥炭分解排放CO2的影响。培养实验分为4个水分梯度（0%、30%、60%和100%最大持水量）,泥炭分解排放的CO2采用碱液吸收法测量。结果表明：水分对冻土湿地泥炭有机碳分解具有先促进后抑制的影响趋势,在60%最大持水量条件下,泥炭分解CO2的排放率和排放量最大;而在同一个水分梯度下,40d的培养期内,泥炭分解CO2的排放率具有先降低后稳定的变化趋势。并且水分含量对冻土湿地两层泥炭（10~20cm和20~30cm）分解的影响趋势基本一致。二次方程很好地反映了土壤水分对泥炭分解的影响,方程预测大兴安岭不连续多年冻土区泥炭分解的最优含水量约为65%（10~20cm层）和59%（20~30cm层）最大持水量。而一元动力学方程很好地反映了不同水分含量下冻土湿地泥炭有机碳分解排放CO2随时间的动态变化。

结合土工格栅地基处理措施的冻土沼泽化湿地的地温场试验分析

在多年冻土区修建铁路,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,导致地下温度场重新分布。通过对青藏铁路安多试验段实测数据分析,论讨了在冻土沼泽化湿地采用土工格栅加渗水土地基处理措施以后的路基地温特性,以及冻土上限的变化趋势。

冻土沼泽化湿地地温场试验对比分析

在多年冻土区修建铁路,打破了原来天然地表与外界的热力平衡,从而导致地下温度场重新分布.通过对青藏铁路安多试验段实测数据分析,本文论讨了在冻土沼泽化湿地分别采用抛填片石和土工格栅地基处理措施以后的路基地温特性,以及冻土上限的变化趋势.

湿地冻土土壤各层温度年变化特征分析

通过对10、20、40、80、110和140cm湿地深处的冻土层在2月、5月、8月、11月4个月份的温度变化进行研究,分析了湿地冻土土壤各层温度年内变化特征。结果表明:冻土土壤表层温度随气温变化而变化,土壤深层受含水和微生物活动影响,出现变化异常,主要表现在110cm深处,在140cm深处基本为永冻层。

季节性冻结高寒泥炭湿地非生长季甲烷排放特征初探

高寒泥炭湿地是重要的大气甲烷(CH_4)排放源。由于高寒湿地非生长季的气候条件极其恶劣,过去的原位观测研究大多集中在生长季,致使迄今仍对季节性冻土区高寒泥炭湿地的非生长季CH_4排放缺乏充分认识。以地处青藏高原东北部的若尔盖地区典型湿地为例,采用静态暗箱—气相色谱人工观测方法,开展了跨越冬、春季和初夏季连续9个月的原位观测研究,试图了解该湿地的非生长季CH_4排放特征及其相对重要性。结果与初步结论如下:(1)整个观测期间上午09:00(北京时间,下同)至11:00时段在6个空间重复位置的CH_4通量平均值介于0.1~1.0 mg C m^(-2) h^(-1);(2)非生长季也发生着较强CH_4排放,且温度响应系数Q_(10)(18.1~29.8)远远大于生长季(1.4~2.2),这意味着非生长季的CH_4排放对气候变暖更加敏感;(3)结合其他生长季的观测结果,对观测数据的外推估计,该湿地的CH_4年排放量约为29.4 kg C ha^(-1) a^(-1),其中非生长季的贡献率高达50%以上;(4)观测期的CH_4通量具有明显季节变化,可解释为温度季节变化、土壤冻结与消融过程、水位(或土壤湿度)季节动态和植物生长节律等共同作用的结果;(5)CH_4排放年通量在湿地三种微地形之间呈现出显著差异,即凸起处相对最弱,凹陷处相对最强(p<0.05),这主要是水位(或土壤湿度)、植物分布等因素的空间差异所致;(6)考虑到三种微地形在整个湿地的面积占比时,凸起处、凹陷处和过渡带对整个湿地CH_4排放年通量的贡献率依次大约为16%、11%和73%。不过,本研究中原位观测的持续时间相对较短,上述结果或结论能否在年度或更长时间尺度上重现,还需要长期连续观测研究加以检验。

气候变化对漠河地区森林和湿地生态系统的影响

大兴安岭漠河地区位于我国大片连续多年冻土区,近30年来,漠河地区气温增加显著,特别是冬季增温幅度较大,虽然近30年降水没有明显的变化趋势,但近10年来,出现极大和极少降水的幅度增加。随着气候变化,漠河地区缓坡的湿地出现了退化,灌丛和白桦入侵显著,而在一些低洼地区,由于多年冻土退化,出现了树木倾倒的现象,森林和湿地生态系统这种对气候变化的响应必将对生态环境带来巨大影响。

木里线K85+392处路基病害原因及治理

铁路路基属于暴露性工程,受岩土和地质条件复杂性、气候环境变化等因素影响较大,尤其在高温极不稳定多年冻土区极易发生病害,运营期维护费用较高。工程分析地质病害,并介绍选择片石通风路基、热棒保护多年冻土层及挡水埝引排汇水等工程措施,整体上对路基稳定发挥作用。

青藏铁路片石通风路基工程

详细介绍了青藏铁路冻土沼泽化湿地,采用片石通风路基的设计理念及施工过程。此种路基不仅使线路顺利通过沼泽湿地,对保护多年冻土、保持路基稳定也取得了一定的成效,对冻土沼泽地区类似工程有一定的参考价值。

冻融作用对大兴安岭湿地泥炭分解排放二氧化碳的影响

冻融作用通过破坏土壤结构、影响土壤水分有效性和土壤团聚体稳定性,影响土壤中微生物的活性和有机质分解二氧化碳的排放。采用室内培养试验,在两个温度梯度(10℃和20℃)下,分析在不同冻融作用处理下大兴安岭多年冻土湿地泥炭分解排放二氧化碳的特征。总的泥炭分解二氧化碳的排放量变化范围为27.27～85.50 mg g-1。结果表明,虽然温度仍是决定泥炭分解二氧化碳排放的关键因子,但随着冻融循环处理次数的增加,泥炭分解排放的二氧化碳量降低,冻融作用对泥炭分解二氧化碳的排放有一定的抑制作用。并且冻融作用存在着"激发效应",可刺激冻融处理第一天的泥炭分解二氧化碳的排放。通过回归方程很好地反映了泥炭分解二氧化碳排放的动态变化(P<0.001),经过冻融作用处理的泥炭与未经过冻融作用处理的泥炭分解二氧化碳的排放率变化趋势一致,在短期内,冻融作用不会加快泥炭的分解和二氧化碳的排放。

冻融作用对我国东北湿地土壤碳排放与土壤微生物的影响

通过室内模拟冻融实验,探讨了冻融强度(-5和-15℃)和循环次数(0、1、5、10和15次)对我国东北连续多年冻土和季节性冻土湿地二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)产生以及土壤微生物生物量碳(MBC)的影响。结果表明,不同冻融条件下,2种冻土中CO2、CH4排放速率及MBC均表现为:在第1次冻融循环后有所降低,随后随着循环次数的增加,呈现先增高后降低并趋于稳定的趋势。总体上,循环次数显著影响2种冻土CO2、CH4排放和MBC。与对照和小幅度冻融循环相比,大幅温度波动显著促进2种冻土土壤碳排放,但冻融强度对MBC影响不大。实验期间,FTC(-15℃)处理中,连续多年冻土CO2累积排放量(679.99 mg·kg-1)高于季节性冻土(454.32 mg·kg-1),而对CH4累积排放量来说,在FTC(-5℃)处理时,连续多年冻土达到334.49μg·kg-1,略高于其他处理;而在FTC(-15℃)处理时,季节性冻土则最高(600.07μg·kg-1),可能意味着冻融过程中2种冻土产甲烷菌的温度敏感性具有一定差异。本研究为科学评估全球气候变化对我国东北主要冻土区的土壤碳周转提供了数据支持。