研究不同冻土活动层兴安落叶松的生长状态、更新苗生长和碳储量变化，探讨冻土与植被的依存关系，为今后大兴安岭兴安落叶松的经营提供参考。通过3年野外调查数据分析，对比兴安落叶松胸径、树高、生物量，更新苗的生长指标、枯损碳量和进阶碳量的变化差异。结果表明，随着冻土活动层深度的增加，不同径阶组中不同活动层兴安落叶松生长趋势为CK> 2.0 m活动层>1.0 m活动层>0.5 m活动层，且差异性均为显著(P 2.0 m活动层> 1.0 m活动层> 0.5 m活动层，枯损碳量呈相反趋势(CK <2.0 m活动层<1.0 m活动层<0.5 m活动层)。因此，冻土活动层厚度的不同是影响兴安落叶松生长发育和碳储量释放的重要因素，本研究为今后高效经营大兴安岭冻土区兴安落叶松提供了重要的理论依据。

在全球气候变暖和高原多年冻土持续退化的背景下，青藏高原多年冻土区热融滑塌现象普遍发育，其形成不仅影响区域生态环境，还可能威胁工程构筑物的稳定性。本文在多年野外调查工作的基础上，结合遥感及历史气象资料对青藏高原多年冻土区热融滑塌的诱发因素、分布特征及演化过程进行了分析。结果表明：冻土活动层滑脱的发生是诱发青藏高原多年冻土区热融滑塌的主要因素，其次为工程扰动和湖水的热侵蚀；活动层滑脱型热融滑塌的发育过程主要包括冻土活动层滑脱的发生、后缘坍塌后退及坡面泥流的形成等三个阶段，热融滑塌形成以后其溯源侵蚀过程将持续数年甚至十几年直到后缘位置地下冰含量明显减少或者消失为止；在空间分布方面，热融滑塌更倾向于分布在坡度较为平缓（3°～8°）的丘陵山地及山麓区域的阴坡一侧；近年来青藏高原多年冻土区热融滑塌呈剧烈增多的趋势，且这种骤增现象主要发生在有极端气温出现的特殊年份，并不是均匀的分布在每一年。研究成果对未来青藏高原工程规划、资源开发及环境协调发展具有重要的指导意义。

在大兴安岭地区内沿北向南设置4个试验点(二十四站、塔尔根、临海、古源),应用库得里亚采夫(Kudryavtsev)模型(平衡模型)、一维瞬态传热的数值模型(物理模型)对研究区多年冻土活动层厚度与热状态进行模拟；对比实测地温与模型模拟地温，检验模型模拟精度；依据模拟精度、计算成本，比较2种模型的实际应用价值。结果表明：一维瞬态传热数值模型计算精度为0.14～0.18 m,但其计算成本较高；库得里亚采夫模型计算精度为0.19～3.00 m,但计算成本较低，基本能满足工程计算需求，具有较好的实际应用价值。

以内蒙古大兴安岭冻土区的兴安落叶松为研究对象,通过2年的野外调查数据,分析不同冻土活动层兴安落叶松胸径生长率、兴安落叶松林下生物多样性指数变化特征。结果表明:1)随活动层增加,冻土活动层相对较深地区兴安落叶松胸径生长率较高,冻土区比非冻土区均有降低;2)随活动层的增加,冻土区中各活动层样地的Shannon多样性指数与丰富度指数,出现升高趋势,均比非冻土区样地有所降低;土壤中有机质含量、全氮和全磷含量表现出增加趋势,比非冻土区有所减少,全钾含量表现出减小趋势;3)RDA分析结果显示,冻土土壤因子中,冻土地表地温因子和活动层厚度因子影响兴安落叶松胸径生长率、林下植物物种多样性。

大兴安岭北部是我国唯一的中高纬度多年冻土区，其水热特征分析对陆气能量交换、生态系统和气候变化等研究有重要意义。基于2011—2020年期间对大兴安岭森林生态站附近的湿地多年冻土开展的气温和0～2m地温和土壤含水量数据，对大兴安岭湿地多年冻土活动层的水热特征进行了分析。结果表明：湿地多年冻土活动层内地温的变幅随深度减小，且具有滞后性。融化期地表温度高于深层地温，冻结期相反。2012年、2013年、2019年和2020年的平均融化速率分别为0.49、0.61、0.47和0.56cm·d-1，向上平均冻结速率分别为1.34、2.12、2.58和1.65cm·d-1。向下平均冻结速率分别为1.69、1.02、3.32和1.00cm·d-1，最大融化深度分别为78.73、85.65、66.22和74.94cm。2012年5月—2013年5月期间，土壤未冻水含量随地温变化的拟合关系较好，相关系数大于0.90，且深层拟合效果优于表层。融化期土壤水分变化幅度大，与地温的相关性差，随深度增加相关性减弱。湿地充足的水分为多年冻土的双向冻结提...

活动层作为多年冻土与大气系统之间能量和水分交换通道,其内部的水热状况是控制水循环和地表能量平衡的主要因素,并直接影响着寒区生态环境、水文过程以及多年冻土的稳定性。利用一维水热耦合模型CoupModel,对青藏高原风火山试验点活动层土壤剖面温湿度进行了模拟。模拟效率参数表明模拟结果很好地反映了研究区多年冻土活动层水热状况。基于已验证的模型,设置多种不同气候变化情形,来分析活动层内部水热状况对全球气候变化的响应。研究结果表明:(1)土壤温度与气温呈正相关关系,气温每升高1℃活动层平均增温约0.78℃,但随着土壤深度增加,增温幅度逐渐减小;(2)升温导致活动层土壤冻结和融化过程发生变化,且对融化过程的影响明显大于冻结过程;(3)活动层各深度土壤含水量随气温升高而增大,且增大幅度随土壤深度增加而不断增大;(4)在完全融化期,降水量增加降低了浅层土壤温度,升高了深层土壤温度,而完全冻结期土壤温度均随降水量增加而升高;(5)降水量增加导致活动层含水量增加,其中完全融化期土壤含水量变化最明显。因此,气候暖湿化将对青藏高原多年冻土区活动层土壤温湿度及冻融循环过程产生较大影响,可能不利于冻土发育。

草地生态系统是一个复杂的社会、经济、生态系统,多年冻土作为高寒草地生态系统结构和功能维系的重要因素,是客观刻画高寒草地生态承载力不容忽视的重要方面。文中采用结构动力学方法,从草地质量、草地干预、草地潜力、草地压力4个维度建立高寒草地生态承载力结构动力学模型,分析青藏高原多年冻土区草地生态承载力的变化以及主要结构要素,量化多年冻土变化对青藏高原高寒草地生态承载力的贡献率,结果表明:(1)多年冻土区草地生态承载力呈增加趋势,尤其是1998年以后上升显著,这主要归因于草地生长季节降水增加、气温升高、净初级生产力增幅驱动以及生态保护工程建设的共同作用。(2)多年冻土活动层厚度变化与草地生态承载力呈负相关,多年冻土活动层厚度对草地生态承载力的贡献率约为10%,即多年冻土活动层厚度每增加1个单位,将导致草地生态承载力下降0.1个单位。由于青藏高原空间差异显著,加之气候变化的不确定性,这一贡献水平只是一个粗略的参照值。

基于青藏高原北麓河地区高寒草原、高寒沼泽草甸和高寒草甸生态系统下多年冻土活动层水热过程的监测数据,对活动层水热过程特征开展了相关研究。研究结果显示,在活动层厚度、冻融时间、持续时间以及活动层土壤水分含水量分布方面,不同的高寒生态系统下活动层的上述属性特征差异明显。高寒草原下多年冻土活动层厚度最大,土体开始融化的时间最早,每年持续融化的日数也最长;高寒草甸最小,高寒沼泽草甸居中。高寒草原下活动层土壤含水率从上到下逐渐增加,水分基本集中在活动层的中下部分;高寒沼泽草甸下活动层土壤水分的分布情况相对比较均衡;高寒草甸下活动层土壤含水率分布呈现从上到下逐步减少的模式,越靠近地表土壤含水率越大。对监测数据的进一步分析发现,不同的高寒生态系统下,近地表地温与气温温差累计值、近地表土壤有机质含量、n因子特征以及近地表地温标准差统计特征都具有明显的区别。研究分析表明,多年冻土活动层水热过程特征与高寒生态系统类型具有明显的关联性,高寒生态系统会影响近地表能量通量,从而使地-气热量交换产生差异,这一差异又将改变活动层土壤温度、水分分布特征及其动力学过程。

生物降解与土著微生物群落结构、功能及其变化密切相关.目前,对于东北冻土土壤中的适冷降解菌了解不足.新建成的中俄输油管道穿越中国东北的多年冻土区,为相关研究提供了契机.实验利用454高通量测序分析了加格达奇冻土活动层土壤在受控原油污染前后的微生物群落结构.结果显示:污染后的Proteobacteria和Firmicutes相对丰度显著升高,优势类群包括Alicyclobacillus、Sphingomonas、Nevskia以及Bacillus.群落以芳烃降解菌或者耐受油污环境的细菌为主.这种变化与原油(尤其是芳烃)组分的生态毒害作用有关.较高浓度的原油污染下,群落中可耐受油污环境的细菌丰度相对更高.

采用免培养的PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)指纹、克隆测序、系统发育分析对天山乌鲁木齐河源1号冰川前沿高山草甸冻土活动层古菌群落的垂直分格局进行了研究.结果表明:1号冰川前沿高山草甸冻土活动层存在一些优势种群,在所有6个取样深度的土层中均有分布.但不同深度土层古菌群落结构存在明显的差异,在浅表层检测到一些特异的序列,系统发育分析表明:它们分别隶属于广古菌门(Euryarchaeota)的盐杆菌纲(Halobacteria)和热原体纲(Thermoplasmata),而在深层土样没有检测到.1号冰川前沿高山草甸带冻土活动层古菌群落以奇古菌(Thaumarchaeota)类群占据绝对优势,全部隶属于被称为group1.1b的谱系.其中,一些序列与不可培养的Nitrososophaera氨氧化古菌序列亲缘关系较近,可能预示着这些中温泉古菌在氨氧化过程中发挥着重要作用,对其群落结构及生态学贡献还有待更深入研究.