退化永久冻土作用的测定方法简介

刘继业 王 岩 刘振波

退化永久冻土作用的测定方法简介

刘继业 王 岩 刘振波

本文简述了全球变暖对全球、北极和大、小兴安岭地区生态系统和植物群落的影响。在全球变暖的大趋势下，对退化永久冻土作用的2种测定方法进行简介及探讨了今后面对全球变暖的现实，关于永久冻土研究的方向和趋势。

永久冻土 测定

1 全球变暖对全球、北极和大、小兴安岭地区生态系统和植物群落的影响

由于人类使用化石燃料以及土地利用和土地覆盖发生变化，使得全球地表平均温度上升，从而导致了温室气体浓度升高。气候变暖预期对北方生态系统植被组成和生产力有很大的影响。变暖可以直接通过温度影响植物生长而影响植物群落，以及间接的通过改变土壤营养的可利用性而影响植物群落。

永久冻土土壤在北方和北极生态系统是重要的碳库。随着气候变暖，这个巨大的冷冻的碳库面临着解冻、分解的危险，向大气中排放温室气体。全球变暖能够引起永久冻土的消融，从而改变生态系统结构，改变水文环境。提高全球温度预期可能会加快冻土中冷冻着的有机物的分解，也可能导致正反馈，使更多的二氧化碳释放到大气中去。由于冻土地区生态系统对全球碳存储起着至关重要的作用，冻土地带植物群落因为全球变暖引发担忧，气候变暖导致的植物群落生态的转变将会影响大气圈与生物圈间二氧化碳的交换。

在大、小兴安岭地区，由于对气候变暖的敏感，永久冻土逐渐变薄，冻土带向北移。如果对进一步工业化、森林砍伐和农业发展不进行控制，永久冻土面积将进一步加速减少。永久冻土的退化是广泛而且是迅速的，会使生态系统由白桦树林到泥沼和沼泽的大面积转变。在白桦树林下有肥沃的土壤是被冰雪覆盖的，在永久冻土融化后，会被水生禾本科植物迅速占领，形成有机泥炭地。

2 退化永久冻土作用的测定方法

全球变暖对永久冻土退化的影响是巨大的，为了确定退化的永久冻土区生态系统是碳源还是碳汇，为了保护永久冻土，以及确定永久冻土对当今温室效应会产生怎样的影响，面对全球节能减排的号召，退化的永久冻土到底起到怎样的作用？要从以下几个方面进行：首先，测定植被和土壤的碳储量；其次，测定温室气体的排放通量。

2.1 实验样地设置

不同地区都有差异性，在一个区域内，分别选取五个类型的样地，样地间要有一定的过渡性，有对比、有重复，在选取样地时，注意微环境对实验结果的影响，提前做好准备与分析。不同样地以不同的影响因子为主要影响要素，选取样地和设计实验时合理区分规划。尽量选择典型的群落植被为主或占大多数面积的样地，保证所选取的样地具有代表性。

2.2 实验方法

测定植被碳储量，乔木层采用标准木解析法；灌木层和草本层则采用收获法。测定土壤碳储量，用土壤环刀进行分层取样，直至冻土层。

测量温室气体的排放通量，目前用的比较多的方法是涡动协方差的方法，该方法对所研究的生态系统有较小的影响，并且能够得到连续的气体通量的变化，但是其仪器内部摩擦会有误差，野外环境的不确定性对仪器精度的干扰以及仪器需要严格的地理、气象条件，并且仪器较昂贵，对于一般项目而言很难实现。选择静态气室法，是因为可以在较小的范围内进行气体通量的测量，可以实现在过渡地带的对比；其次尽可能的保持箱内外温度一致，减小误差。可以增加取样频率，进行全年测量，最大限度的得到连续动态的气体通量变化。

然而，永久冻土消融是一些直接的和间接的效应复杂的作用在一起导致的结果，在实验中是很难模拟的，通常我们通过监测我们认为最主要的影响因子，来判断其相关关系。如何确定影响因子？我们知道，退化的永久冻土有很高的甲烷排放量，在干旱季节，水淹沼泽比非水淹沼泽有更高的甲烷排放量，因此沼泽地的水位很重要。温度能够调控土壤中的微生物，温度的高低决定了甲烷菌产甲烷的速率，当然了，并非单一因素调控，但是，温度也作为很重要的因子。一般情况下，我们认为，温室气体的排放通量是由于温度和降雨量协同作用影响的。

在实验过程中，我们要监测空气、土壤各个深度的温度以及水位，了解研究地区各个月份的降雨量情况。

在许多资料中对温室气体排放通量的测量仅仅在生长季，我认为，非生长季的温室气体的排放通量也相当重要，冬季雪被下仍然存活着微生物，雪被隔绝低温使雪被下的微生物正常生活。冬季在北方占相当长的时间，所以，非生长季对全年温室气体排放的贡献不容小觑。非生长季的降雪量与生长季的降雨量一样，对生态系统的结构、功能的影响是同样重要的。其融化后，对整个生长季的地下水位有至关重要的作用。因此，需要我们排除万难，在非生长季进行温室气体通量的测定。

3 讨论

如果研究地区的生态系统为碳汇，我们应该在此基础上加以保护，以此为样本，恢复被破坏的生态系统；如果研究地区生态系统为碳源，那我们必须采取强制措施停止继续破坏，否则，冻土中的碳将快速释放到大气中，带来不可估量的后果。

设计此实验想要确定冻土退化后的生态系统的碳源汇的问题，并以此为数据基础，预测全球变化在不加以干预的情况下，生态系统会发生怎样的变化，碳排放将达到多少，对生态系统将会有什么影响。

虽然当下没有很好的方法控制温室效应的加剧，但是我们应该通过不断的学习和探索，找到一条路，能够帮助我们解决全球变化带来的问题。发现一个固碳能力强的生态系统，并且能够使被破坏的生态系统向这种顶级生态系统恢复，不破坏生态系统的基础上，实现自然生态系统吸收城市生态系统排放的碳。

BriefIntroductionontheDeterminationMethodsoftheFunctionofDegradedPermafrost

LiuJi-yeWangYanLiuZhen-bo

This article outlines the impact of global warming on ecosystems and plant communities around the world, the Arctic, Greater Higgnan Mountains and Xiao Higgnan Mountains.In the general trend of global warming, two methods for measuring the effect of degraded permafrost are introduced and the future reality of global warming is discussed.The research directions and trends of permafrost research are also discussed.

permafrost； determination

2017-10-24

徐永飞

校对王 卉