濕地凍土土壤各層溫度年變化特征分析

趙希寬

(大興安嶺農林科學院，黑龍江嫩江源森林生態系統國家定位觀測研究站,黑龍江 大興安嶺 165000)

濕地是陸地生態系統和水生生態系統之間具有獨特水文、土壤、植被和生物特征的過渡生態系統[1]。凍土濕地是一種在高緯度或高海拔、在冷濕的環境下形成的一種特殊森林、沼澤濕地類型，分布于多年凍土的分布帶上，土壤層下有多年凍土層，地表多泥炭蘚和蘚類的分布[2]。凍土濕地發育于冷濕的氣候條件和凍土的綜合作用下。研究表明，高緯度地區凍土與濕地存在著一種共生的關系[3]。大興安嶺作為我國典型的濕地凍土區域，研究濕地凍土土壤層溫度變化，為該區域的濕地凍土變化提供科學依據，為更好的研究氣候變化與濕地凍土的關系提供依據。

1 研究區自然概況

南甕河國家級自然保護區，位于黑龍江省大興安嶺地區，地處大興安嶺支脈伊勒呼里山的南麓。地理坐標51°05′07″—51°39′24″ N，125°07′55″—125°50′05″ E。該區屬低山丘陵地貌，地形起伏不大，地勢為北高南低，西高東低，海拔高一般為500～800 m，最低海拔370 m，最高海拔1 044 m。氣候屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季受西伯利亞寒流的影響，異常寒冷，晴燥少雪而漫長，長達9個月，年平均氣溫-3 ℃，極端最低溫度-48 ℃。相反，溫暖季節甚短，夏季最長不超過1個月，極端最高氣溫36 ℃，無霜期90～100 d。初霜始于9月中旬，晚霜到翌年5月中旬，年降雨量500 mm左右。

2 研究內容與方法

在南甕河國家級自然保護區內濕地凍土生態系統進行選點，對該點凍土層進行不間斷的觀測溫度變化。對選地的10 、20、40、80、110和140 cm 六個層次(分別記作T-10、T-20、T-40、T-80、T-110、T-140)的溫度進行觀測，選出在2月、5月、8月、11月的溫度值進行比較，得出凍土區各層在不同溫度時的土壤溫度變化情況。

3 結果與分析

3．1 2月土壤各層溫度變化

圖1 2月溫度變化

由圖1可知，在2月的各層溫度變化曲線圖中，可以看到10 cm和20 cm處的土壤溫度變化有起伏，呈先降后升的變化，80 cm、110 cm、140 cm處的溫度呈逐漸下降趨勢，40 cm處溫度變化相對較小。土壤層溫度隨深度的變化呈上升趨勢，土層越深溫度越高。由于在2月溫度較低，土壤傳遞溫度的速度較慢，越接近地表溫度越低。

3.2 5月各層溫度變化

圖2 5月溫度變化

由圖2可知，10 cm處的曲線圖呈凹形上升趨勢，溫度變化值在-0.58～1 ℃之間，溫度上升較快， 20 cm、40 cm、80 cm、110 cm、140 cm各層溫度都呈上升趨勢，其溫度變化幅度為0.6 ℃、0.82 ℃、0.89 ℃、1.05 ℃、0.77 ℃。5月氣溫逐漸升高，地表溫度升高，近地面溫度升高較快，出現10cm處的溫度變化幅度最大。隨著土壤深度的加深，受氣溫影響變小，影響土壤溫度變化的因素也有所改變，因土壤含水和微生物的影響，溫度變化幅度而改變。在80 cm處溫度低于110 cm處，因凍土在該深度內110 cm處的含水量高于80 cm處，出現溫度相對升高的原因。

3.3 8月各層溫度變化

圖3 8月溫度變化

由圖3可知，10 cm 、20 cm、40 cm在8月的曲線變化呈波浪形，各層溫度值為5.7～9.3 ℃、4.9～6.9 ℃、3.6～4.4 ℃。80 cm、110 cm、140 cm處的曲線呈上升趨勢，溫度變化值為-0.3～1.2 ℃、0.1～1.2 ℃、-0.7～-0.1 ℃。8月氣溫較高，近地表溫度升高較快，太陽輻射影響土壤的深度加深。80 cm以下基本是永凍層，溫度變化不大，80～110 cm之間的溫度受含水變化溫度呈下高上低現象。

3.4 11月各層溫度變化

圖4 11月溫度變化

由圖4可知，10 cm 、20 cm在11月的溫度都是下降趨勢，溫度在逐漸降低，溫度值范圍為-6.7～0 ℃、-2.1～0.35 ℃。40 cm、80 cm、110 cm、140 cm在11月的溫度變化較小，基本呈水平線，40 cm、80 cm、110 cm溫度值在0～0.3 ℃、0.1～-0.1 ℃、0.7～0.9 ℃，140 cm處的溫度都在0 ℃。11月氣溫逐漸下降，近地表溫度下降較快，40 cm深度以下，溫度基本在0 ℃，呈凍結狀態，在110 cm處，出現反差，溫度出現升高，在0 ℃以上。

4 討論與結論

凍土各層的溫度變化雖然在不同的天氣有所變化，但整體變化對本月影響不大。2月氣溫開始上升，在近地表土壤溫度有所回升，深層受氣溫影響變化不大，深層土壤溫度主要受含水和微生物影響；5月溫度回升較快，近地表溫度回升也快，總體都呈上升趨勢；8月氣溫達到年最高值，土壤溫度也回升到0 ℃以上，土壤受太陽輻射影響較大；11月氣溫逐漸下降，受氣溫影響，土壤溫度呈下降趨勢，在近地表表現明顯，土壤溫度基本都在0 ℃以下。在氣溫回升到氣溫下降期間，110 cm深處的土壤溫度受土壤含水量的影響，表現出高于80 cm處。

凍土土壤各層溫度因影響因素的不同，變化規律有所不同，地表受太陽輻射影響較大，隨氣溫變化而變化，土壤深層受含水和微生物活動影響，出現變化異常，主要表現在110 cm深處。總體上看，凍土各層土壤溫度與氣溫的變化一致，在140 cm深處溫度基本常年呈現在0 ℃以下，為永凍層。

[1] 張武，張雪萍，顧成林，等.大興安嶺不同凍土帶濕地土壤動物群落與地溫耦合關系[J].生態環境學報,2013(2)：263-268

[2] 呂憲國.東北山區濕地的保育與合理利用對策[J].濕地科學，2004,11(1)：114-116

[3] 張則有.我國凍土區泥炭沼澤形成的特征[J].國土與自然資源研究，1993,15(2)： 225-229