我国东北地区的多年冻土位于环北极多年冻土分布区的南缘,连续性较差,对地形地貌和地表覆被条件变化极为敏感,其分布和特征的空间异质性较高。对东北多年冻土分布规律认识的不足,极大限制了多年冻土对气候变化的响应及其对区域气候、生态和水文及工程建设等影响的评估和预估。本文以大兴安岭北部的根河流域为研究区,基于野外调查和观测资料分析了东北多年冻土的分布规律。调查数据主要来自2023年开展的20个钻孔的编目及测温记录,钻探工作沿根河下游至上游布设的6个调查剖面开展,覆盖了流域内主要植被和地貌类型。结果显示,根河流域草地农田区的多年冻土主要呈条带状分布于低洼潮湿地区,区域内道路具有明显冻融起伏现象;森林区的多年冻土分布较为广泛但并不连续,多年冻土分布受地形影响极大:山间低洼地区多年冻土发育较好,而在向阳的陡坡、根河干流河床以及自然干涸的沼泽湿地内均未发现多年冻土。研究区内多年冻土的分布与植被类型密切相关,而已有的东北多年冻土分布图很大程度上高估了多年冻土的实际面积;未来东北地区多年冻土制图工作需综合考虑植被类型、地形和河流等局地因子对多年冻土分布的综合影响。
我国东北地区的多年冻土位于环北极多年冻土分布区的南缘,连续性较差,对地形地貌和地表覆被条件变化极为敏感,其分布和特征的空间异质性较高。对东北多年冻土分布规律认识的不足,极大限制了多年冻土对气候变化的响应及其对区域气候、生态和水文及工程建设等影响的评估和预估。本文以大兴安岭北部的根河流域为研究区,基于野外调查和观测资料分析了东北多年冻土的分布规律。调查数据主要来自2023年开展的20个钻孔的编目及测温记录,钻探工作沿根河下游至上游布设的6个调查剖面开展,覆盖了流域内主要植被和地貌类型。结果显示,根河流域草地农田区的多年冻土主要呈条带状分布于低洼潮湿地区,区域内道路具有明显冻融起伏现象;森林区的多年冻土分布较为广泛但并不连续,多年冻土分布受地形影响极大:山间低洼地区多年冻土发育较好,而在向阳的陡坡、根河干流河床以及自然干涸的沼泽湿地内均未发现多年冻土。研究区内多年冻土的分布与植被类型密切相关,而已有的东北多年冻土分布图很大程度上高估了多年冻土的实际面积;未来东北地区多年冻土制图工作需综合考虑植被类型、地形和河流等局地因子对多年冻土分布的综合影响。
流域碳湿沉降与河流碳输出是全球碳循环的重要组成部分,对区域碳收支评估具有重要意义,然而在我国高纬度多年冻土区的相关研究仍然缺乏。本研究以大兴安岭多年冻土区典型森林流域——老爷岭流域为对象,在2022年5月28日—10月30日通过对流域内碳湿沉降过程及河流碳输出过程的动态监测,分析了降水和河流中各碳组分浓度与通量的变化特征及影响因素,并估算了流域内碳湿沉降对河流碳输出的贡献。结果表明:观测期内,老爷岭流域溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)和总溶解碳(TDC)湿沉降通量分别为1354.86、684.59和2039.45 kg·km-2;河流中DOC、DIC、TDC的输出通量分别为601.75、1977.30、2579.05 kg·km-2,颗粒有机碳(POC)、颗粒无机碳(PIC)、总碳(TC)的输出通量分别为125.13、21.99、2726.17 kg·km-2;流域内TDC湿沉降对河流TDC输出的贡献量为9941.89 kg,相对贡献率为17.6%;河流中DIC浓度表现出显著的季节性差异,降水引起径流量的增加使...
流域碳湿沉降与河流碳输出是全球碳循环的重要组成部分,对区域碳收支评估具有重要意义,然而在我国高纬度多年冻土区的相关研究仍然缺乏。本研究以大兴安岭多年冻土区典型森林流域——老爷岭流域为对象,在2022年5月28日—10月30日通过对流域内碳湿沉降过程及河流碳输出过程的动态监测,分析了降水和河流中各碳组分浓度与通量的变化特征及影响因素,并估算了流域内碳湿沉降对河流碳输出的贡献。结果表明:观测期内,老爷岭流域溶解有机碳(DOC)、溶解无机碳(DIC)和总溶解碳(TDC)湿沉降通量分别为1354.86、684.59和2039.45 kg·km-2;河流中DOC、DIC、TDC的输出通量分别为601.75、1977.30、2579.05 kg·km-2,颗粒有机碳(POC)、颗粒无机碳(PIC)、总碳(TC)的输出通量分别为125.13、21.99、2726.17 kg·km-2;流域内TDC湿沉降对河流TDC输出的贡献量为9941.89 kg,相对贡献率为17.6%;河流中DIC浓度表现出显著的季节性差异,降水引起径流量的增加使...
河流湿地温室气体排放对全球气候变化有着重要的影响.以大兴安岭多年冻土区河流湿地为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法,于2021年6—10月对河流湿地河心区、河滨植被区、灌丛沼泽区以及森林沼泽区的主要温室气体(CH4、CO2、N2O)通量进行观测,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:河流湿地不同采样点3种温室气体生长季平均通量都为CH4、CO2、N2O的“源”,且各个采样点CO2通量与N2O通量都呈现出随温度降低而下降的趋势,而CH4通量生长季期间并未发现相似动态变化.经分析,不同采样点生长季平均CH4通量差异显著(p<0.01),作为水陆混合采样点的河滨植被区CH4通量明显高于其他采样点;生长季平均N2O通量差异显著(p<0.05),距离河流水体较远的灌丛沼泽区和森林沼泽区N2<...
河流湿地温室气体排放对全球气候变化有着重要的影响.以大兴安岭多年冻土区河流湿地为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法,于2021年6—10月对河流湿地河心区、河滨植被区、灌丛沼泽区以及森林沼泽区的主要温室气体(CH4、CO2、N2O)通量进行观测,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:河流湿地不同采样点3种温室气体生长季平均通量都为CH4、CO2、N2O的“源”,且各个采样点CO2通量与N2O通量都呈现出随温度降低而下降的趋势,而CH4通量生长季期间并未发现相似动态变化.经分析,不同采样点生长季平均CH4通量差异显著(p<0.01),作为水陆混合采样点的河滨植被区CH4通量明显高于其他采样点;生长季平均N2O通量差异显著(p<0.05),距离河流水体较远的灌丛沼泽区和森林沼泽区N2<...
溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多,青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源,以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素,以位于青藏高原长江源区内8个流域(直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1~5)为研究区,通过对河流DOC观测、采样和分析,DOC输出通量计算,结合河流中δ13C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据,分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明:长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低,平均浓度在1.91~3.69 mg·L-1之间,年内不同季节间变化率较小,上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期,随径流量的增加而显著增加,而冬、春两季输出较少,DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92,与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t,完全融化期...
溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)在全球碳循环过程中起着重要的作用。目前关于泛北极多年冻土区DOC的研究较多,青藏高原多年冻土区DOC的研究较少。为探讨青藏高原DOC的时空动态、来源,以及对气候变化和多年冻土退化的响应及其影响因素,以位于青藏高原长江源区内8个流域(直门达、沱沱河、雁石坪、风火山1~5)为研究区,通过对河流DOC观测、采样和分析,DOC输出通量计算,结合河流中δ13C-DOC同位素的特征、流域水文特征、植被覆盖率、冻土覆盖率等观测数据,分析河流DOC输出的季节性变化规律和来源。结果表明:长江源多年冻土区河流DOC浓度全年较低,平均浓度在1.91~3.69 mg·L-1之间,年内不同季节间变化率较小,上游DOC浓度大于下游DOC浓度。河流DOC的输出主要集中在夏、秋两季完全融化期,随径流量的增加而显著增加,而冬、春两季输出较少,DOC通量与径流量之间的相关系数达到0.92,与径流量的变化趋势一致。直门达水文站和风火山流域DOC年输出量分别为42 539.67 t和137.33 t,完全融化期...
多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。
多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。