青藏高原多年冻土区热融滑塌发育特征及规律

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。     

祁连山多年冻土区甲烷通量与甲烷微生物群落组成的关系

全球变暖可能导致多年冻土中的有机碳分解,向大气释放甲烷(CH4),但多年冻土的甲烷释放通量与微生物群落结构以及功能基因的丰度相关性还不清楚.于2019年6月～2020年1月,选择青藏高原北部祁连山多年冻土区,利用静态箱-气相色谱法对不同海拔地区进行CH4释放通量测定,并分析土壤理化性质、CH4功能微生物群落、功能微生物...     

长江源北麓河流域多年冻土区热融湖塘形成对高寒草甸土壤环境的影响

通过对长江源北麓河流域多年冻土区热融湖塘及湖塘影响周边条件下高寒草甸土壤理化性质的比较研究,结果表明:热融湖塘的形成对高寒草甸土壤环境产生了明显影响,热融湖塘形成对土壤质地、含水量、容重以及土壤养分等产生强烈改变,尤其表层土壤;土壤机质(SOM)、全氮(N)等化学物质和其他养分成分在不同退化的土壤中都有所改变.有机质和...     

贵州省正安县茶园土壤细菌群落的敏感性分析

本研究主要对正安县某两处茶园的土壤和茶树样品检测,探究影响茶叶元素含量的原因。利用16S rRNA基因高通量测序技术,解析茶园土壤细菌群落结构,结合土壤理化性质探究影响茶园土壤细菌群落的主要环境因子。研究结果如下:1SO42-是影响茶园土壤细菌群落的主要因素。茶园土壤细菌群落结构与SO42-含量的冗余分析表明,SO42-对茶园土壤细菌群落组成具有显著影响(p＜005)。2茶叶内重金属含量受细菌类群影响。茶树嫩叶更易受土壤细菌影响,假单胞菌属、热酸菌属、Subgroup_2、楸子岛杆菌属(Chujaibacter)和芽孢杆菌属等对嫩叶重金属含量影响显著。为茶叶品质检测提供新的评判依据,为通过SO42-调整茶园土壤细菌群落结构,降低茶叶内重金属元素含量提供新的研究思路。     

短期原油污染致使冻土活动层细菌群落显著改变——以加格达奇冻土活动层为例

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.     

青藏工程走廊典型热融灾害现象及其热影响研究

在全球变暖及人类工程活动的影响下,青藏工程走廊内的热融灾害普遍发育。研究走廊内各类热融灾害的发育现状及其对多年冻土的热影响对今后的工程规划和冻土环境保护具有一定的指导意义。本文通过大量的野外调查工作,总结了走廊内热融灾害的类型及其发育现状,并选取3种典型热融灾害进行现场地温监测,分析其对多年冻土的热影响方式和程度。研究结果表明:3种热融灾害对其发育区域及附近的多年冻土都产生了巨大的热影响,热融滑塌和热融沟主要影响浅层的地温状况,而热融湖塘的影响范围更大,其发育甚至会导致湖塘下部形成多年融区。此外,侧向热流计算结果表明,3种热融灾害全年都在向其周边的多年冻土放热,通过对比发现热融湖塘的侧向热侵蚀能力最强,其次是热融沟,侧向热侵蚀最小的是热融滑塌。     

大兴安岭多年冻土区不同林型土壤微生物群落特征

高纬度多年冻土区是全球变化的敏感区域,揭示不同林型土壤微生物群落的演变规律,对于理解气候变化对寒区生态系统的影响机制具有重要意义。以大兴安岭多年冻土区3种典型林型（落叶松林、樟子松林和白桦林）为研究对象,运用磷脂脂肪酸法（PLFA）系统研究土壤微生物群落结构间差异及与土壤因子的关系。结果表明：不同林型土壤中共检测到38种PLFA生物标记,含量较高的PLFA为16∶0、18∶0、19∶0和18∶2ω6c;各类群微生物中,细菌PLFA含量最高,占总磷脂脂肪酸的83.78%~90.55%,其次为真菌,放线菌最低;白桦林土壤总磷脂脂肪酸、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、真菌和放线菌的含量最高分别为22.03、5.13、4.90、1.88和0.77 nmol·g^-1,而樟子松林最低分别为14.25、2.75、2.75、1.34和0.51 nmol·g^-1。Shannon-Wiener多样性指数主要表现为白桦林 > 落叶松林 > 樟子松林。冗余分析结果为：土壤含水量、全氮、总有机碳与总磷脂脂肪酸、细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌呈显著正相关（P<0.05）;铵态氮、硝态氮、全磷与真菌和放线菌呈显著正相关（P<0.05）。大兴安岭多年冻土区不同林型间土壤微生物群落特征存在显著差异,土壤含水量、全氮和总有机碳是影响多年冻土微生物群落结构的主要因素。     

冀中地热区深部热水微生物群落组成及其功能预测

了解深部微生物群落组成和功能对探索早期生命起源和利用其独特功能均有重要意义.地热区深部碳酸盐岩岩溶-裂隙热储环境中微生物群落组成和功能特性仍然不清.为了探测冀中地热区深部热水微生物群落组成与功能特性,以浅层水和土壤为参照,利用冀中地热区地热科学钻探孔抽水试验,采集深部热水样,同时采集每个钻孔上方附近的大田农灌井浅层水和土壤样品,用于16S rRNA基因高通量测序,并使用PICRUSt软件进行功能预测.结果显示冀中地热区深部热水含有38个菌门,541个菌属,以细菌为主(97.5％),古菌很少(2.5％),特征性菌群主要是厚壁菌门Firmicutes、硝化螺旋菌门Nitrospirae、热袍菌门Thermotogae和广古菌门Euryarchaeota,优势菌属包括硫酸盐还原菌,固碳作用、发酵作用和硫酸盐还原作用可能较强,而产甲烷作用和反硝化作用可能很弱.深部热水出现好氧嗜温菌,说明在大流量抽水条件下,深部热水受到富含变形菌门Proteobacteria浅层水的补给.本次研究揭示了冀中地热区深部碳酸盐岩岩溶-裂隙热储层含有种类丰富、功能多样的微生物群落,微生物群落特征可作为深部热水与浅层水水力联系的指示剂.     

多年冻土热融滑塌的地温变化及滑坡过程分析

随着青藏高原工程强度的提高,冻土区斜坡稳定性成为工程建设必须面对和解决的问题,其中最为严重也是较难防治的斜坡失稳是热融滑塌.针对典型热融滑塌进行的温度监测资料表明,在滑塌的影响下,其下多年冻土地温年变化幅度趋小而年平均地温升高,导致产生这一现象的原因在于每年进入多年冻土的冷能有所降低.滑坡溯源侵蚀范围监测资料表明,滑塌范围的扩展随地温的周期变化波动进行,并主要集中在7～9月,最大扩展范围出现在沿坡体倾向方向.热融滑塌的产生与多年冻土条件和外因力的诱发关系密切,工程治理要考虑引起滑坡消亡的基本条件.     

青藏高原多年冻土区斜坡类型及典型斜坡稳定性研究

冻土区斜坡稳定性是青藏高原工程建设必须面对和解决的问题之一. 介绍了青藏高原多年冻土区斜坡失稳的主要类型, 包括崩塌型、蠕变型、泥流阶地型、表土植被层蠕滑型及热融滑塌型等. 其中热融滑塌型对于高原环境、尤其是植被及工程的危害最为显著, 该类斜坡的诱发因素一般为工程开挖或工程活动对冻土的热扰动, 斜坡失稳的根本原因在于多年冻土融化后强度的减弱或丧失. 在分析了热融滑塌型滑坡失稳机理的基础上, 提出了滑坡治理的原则与工程措施方案建议.     

中国北方草原区捕捉器样品与表土样品花粉组合及其与植被和气候的关系

中国北方草原区捕捉器样品与表土样品中的花粉组合对比研究表明,两种取样方法获得的花粉组合相似性较好,乔木花粉含量多低于10％〖KG-*5〗, 灌木花粉含量多低于5％〖KG-*5〗,草本花粉含量多高于75％;共有的花粉种类占总花粉种类数的743％;蒿属和藜科是花粉组合的最主要成分;荒漠草原区常见麻黄和白刺花粉,典型草原区多为狼毒和莎草科花粉。花粉组合与气候关系的DCCA（降趋典型对应分析）分析结果显示,花粉组合与最冷月温度的相关性最显著,其次为年降水量。捕捉器样品与表土样品中的花粉组成也存在一定差异,表现为前者较后者出现更多的花粉类型,前者的蒿属、藜科花粉含量低于70％〖KG-*5〗,后者的则高于70％。荒漠草原区花粉通量低于典型草原区,反映典型草原区植被较荒漠草原区发育,花粉产量高于荒漠草原区。典型草原区表土花粉浓度也明显高于荒漠草原区（高一数量级）,除典型草原区植被发育、花粉产量高的原因外,荒漠草原区不利于花粉保存,也是造成花粉浓度低的另一个重要原因。花粉组合判别分析表明,捕捉器样品和表土样品均能较好地区分出荒漠草原与典型草原,但捕捉器样品交叉检验结果好于表土样品。     

基于遥感影像的祁连山区俄博岭热融滑塌发育特征

热融滑塌是山地多年冻土退化最直接的表现形式之一,通过解译祁连山俄博岭地区遥感影像,结合实地考察,对俄博岭热融滑塌的空间分布和时间变化进行了研究,明确了热融滑塌的发育特征。结果表明,俄博岭热融滑塌发育活跃,1997~2015年热融滑塌数量增加(11~13个),面积增大(7765~20605m^2),其中1997~2009年面积增加速率为679.9m^2/a,2009~2015年面积增加速率为780.2m^2/a。通过分析热融滑塌景观分布与地形因子的关系,发现俄博岭热融滑塌在海拔3570~3700m,坡度3°~10°的富冰多年冻土区北向斜坡发育;通过对典型热融滑塌溯源后退速率分析发现,1997~2009年其平均后退速率为2m/a,2009~2015年平均后退速率为5m/a,呈明显增大趋势,且其后退速率主要与坡度、地下冰含量和地表径流相关。     

青藏高原疏勒河上游不同类型冻土可培养细菌多样性特征研究

在气候变暖及人类活动的双重干扰下,疏勒河上游冻土发生了显著退化,如活动层厚度加大、植被退化等,而冻土退化对微生物的影响一直是科研人员关注的热点话题。以疏勒河上游不同季节（4月、6月、9月）、不同退化程度冻土为研究对象,研究了可培养细菌多样性特征。通过16S rDNA基因测序及构建系统发育树表明,研究区域可培养细菌归类为27个属,分属于α-变形菌门,γ-变形菌门,放线菌门,厚壁菌门和拟杆菌门,其中放线菌门为优势类群。从属水平来讲,可培养细菌以节杆菌属和微球菌属为主,其含量随冻土退化程度加深分别呈下降和升高趋势。土壤细菌多样性与环境因子的相关性分析表明,可培养细菌多样性与土壤含水量、总氮极显著正相关,与有机碳显著正相关。这些结果表明,伴随着冻土退化而发生的地上植被逆向演替过程中,青藏高原不同类型冻土间已产生较大的环境异质性如土壤碳氮及含水量,进一步可能导致冻土微生物多样性分异。研究结果为利用微生物综合评价青藏高原不同类型冻土的生态环境提供了数据基础。     

青藏高原多年冻土区土壤需氧可培养细菌多样性及群落功能研究

以青藏高原腹地不同植被类型多年冻土区土壤细菌为研究对象, 分析了可培养菌群数量、 多样性和生理代谢功能的变化及其与环境因子间的关系. 结果显示: 从沼泽草甸到高寒荒漠, 土壤水分、 总碳、 总氮含量逐渐降低, pH值升高, 可培养细菌数量在2.97×10⁶~2.88×10⁷ CFU·g^-1, 与含水量、 总碳、 总氮显著正相关; Actinobacteria(51.4%)和γ-Proteobacteria(31.7%)为优势菌群, α-protebacteria仅在沼泽草甸中有分布, β-protebacteria、 Bacterioidetes丰度与含水量、 总碳、 总氮间显著正相关; 自沼泽到荒漠, 菌群代谢活性和Shannon功能多样性指数降低, pH与Shannon指数显著负相关, 继氨基酸类碳源之后, 多聚物逐渐成为被细菌群落主要利用的碳源种类. 研究表明, 伴随冻土退化地上植被逆向演替的过程, 青藏高原多年冻土地下土壤微生物群落丰度、 遗传和代谢功能多样性均发生了不同程度的响应.     

多年冻土区斜坡稳定性研究综述

全球变暖、极端天气频发,引发的地质灾害对自然生态环境和人类生产生活造成了很大的影响。尤其对气候变化较为敏感的高温（年平均地温>-1 °C）和高含冰量多年冻土区,气候变暖以及人类活动导致的冻融地质灾害日益频繁。冻土退化条件下,土体结构和物理力学性质发生改变,黏聚力和抗剪强度降低,造成多年冻土区斜坡发生滑坡、崩塌、泥流等灾害。斜坡失稳加剧了多年冻土区脆弱生态环境的恶化,同时对建（构）筑物安全运营产生威胁。与非冻土区相比,多年冻土区斜坡稳定性研究主要针对高含冰量斜坡段,斜坡失稳模式主要以热融滑塌和活动层滑脱为主。热融滑塌由斜坡段地下冰暴露融化引起,而活动层滑脱产生的原因是冻土融化导致土体孔隙水压力过大,形成的超孔隙水压力降低了土体强度,造成斜坡失稳。此外,多年冻土区斜坡失稳模式还包括融冻泥流、崩塌以及蠕变滑坡等。通过综述近期多年冻土区斜坡稳定性研究进展,概括了多年冻土区斜坡失稳的模式、特征、影响因素、失稳机理、分析方法及防治措施等,并对未来多年冻土区斜坡失稳的研究重点提出建议。     

土壤的冷生构造及其对阿拉斯加土地利用的意义

Cryogenic structure (patterns made by ice inclusions) in seasonally frozen and permafrost-af-fected soils result from ice formation during freezing. Analysis of cryogenic structures in soils is essential to our understanding of the cryogenic processes in soils and to formulating land use management interpretations. When soils freeze, the freezing front moves downward and attracts water moving upward resulting in mainly horizontal lenticular ice formation. Platy and lenticular soil structures form between ice lenses in upper active layer. The reticular soil structure usually forms above the permafrost table caused by freeze-back of the permafrost. The upward freeze-back resulted in platy soil structure and the volume changes following the annual freeze-thaw cycle resulted in vertical cracks. The combined result is an ice-net formation with mineral soils embedded in the ice net. The upper permafrost layer that used to be a part of the active layer has an ice content exceeding 50% due to repeated freeze-thaw cycles over time. The mineral soils appear in blocks embedded in an ice matrix. The permafrost layer that never experienced the freeze-thaw cycle often consists of alternate layers of thin ice lens and frozen soils with extreme hard consistence and has relatively lower ice content than the ice-rich layer of the upper permafrost. Ice contents and thaw settling potentials associated with each cryogenic structure should be considered in engineering and land use interpretations.     

大兴安岭林区火灾后冻土环境的变化——以古莲河煤矿地区为例

本文通过对我国大兴安岭古莲河煤矿地区火灾后第二年冻土环境的野外调查表明,火灾后气温、地温、蒸发量及风速有明显的增加;湿度、含冰量、含水量有显著的减小。所有这些因子的变化导致了季节融化深度的增加。这些结论说明了森林火灾后冻土环境确实有较大的变化。此外,结合室内试验,本文还对火灾后最大季节融化深度(ξ_(max))进行了预测、由于植被与冻土关系的复杂性,本文对今后的工作提出了自己的看法,以便更完善地研究火灾后冻土环境的变化及对森林生态系统的影响。