湿地冻土土壤各层温度年变化特征分析

赵希宽

(大兴安岭农林科学院，黑龙江嫩江源森林生态系统国家定位观测研究站,黑龙江 大兴安岭 165000)

湿地是陆地生态系统和水生生态系统之间具有独特水文、土壤、植被和生物特征的过渡生态系统[1]。冻土湿地是一种在高纬度或高海拔、在冷湿的环境下形成的一种特殊森林、沼泽湿地类型，分布于多年冻土的分布带上，土壤层下有多年冻土层，地表多泥炭藓和藓类的分布[2]。冻土湿地发育于冷湿的气候条件和冻土的综合作用下。研究表明，高纬度地区冻土与湿地存在着一种共生的关系[3]。大兴安岭作为我国典型的湿地冻土区域，研究湿地冻土土壤层温度变化，为该区域的湿地冻土变化提供科学依据，为更好的研究气候变化与湿地冻土的关系提供依据。

1 研究区自然概况

南瓮河国家级自然保护区，位于黑龙江省大兴安岭地区，地处大兴安岭支脉伊勒呼里山的南麓。地理坐标51°05′07″—51°39′24″ N，125°07′55″—125°50′05″ E。该区属低山丘陵地貌，地形起伏不大，地势为北高南低，西高东低，海拔高一般为500～800 m，最低海拔370 m，最高海拔1 044 m。气候属寒温带大陆性季风气候，冬季受西伯利亚寒流的影响，异常寒冷，晴燥少雪而漫长，长达9个月，年平均气温-3 ℃，极端最低温度-48 ℃。相反，温暖季节甚短，夏季最长不超过1个月，极端最高气温36 ℃，无霜期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 研究内容与方法

在南瓮河国家级自然保护区内湿地冻土生态系统进行选点，对该点冻土层进行不间断的观测温度变化。对选地的10 、20、40、80、110和140 cm 六个层次(分别记作T-10、T-20、T-40、T-80、T-110、T-140)的温度进行观测，选出在2月、5月、8月、11月的温度值进行比较，得出冻土区各层在不同温度时的土壤温度变化情况。

3 结果与分析

3．1 2月土壤各层温度变化

图1 2月温度变化

由图1可知，在2月的各层温度变化曲线图中，可以看到10 cm和20 cm处的土壤温度变化有起伏，呈先降后升的变化，80 cm、110 cm、140 cm处的温度呈逐渐下降趋势，40 cm处温度变化相对较小。土壤层温度随深度的变化呈上升趋势，土层越深温度越高。由于在2月温度较低，土壤传递温度的速度较慢，越接近地表温度越低。

3.2 5月各层温度变化

图2 5月温度变化

由图2可知，10 cm处的曲线图呈凹形上升趋势，温度变化值在-0.58～1 ℃之间，温度上升较快， 20 cm、40 cm、80 cm、110 cm、140 cm各层温度都呈上升趋势，其温度变化幅度为0.6 ℃、0.82 ℃、0.89 ℃、1.05 ℃、0.77 ℃。5月气温逐渐升高，地表温度升高，近地面温度升高较快，出现10cm处的温度变化幅度最大。随着土壤深度的加深，受气温影响变小，影响土壤温度变化的因素也有所改变，因土壤含水和微生物的影响，温度变化幅度而改变。在80 cm处温度低于110 cm处，因冻土在该深度内110 cm处的含水量高于80 cm处，出现温度相对升高的原因。

3.3 8月各层温度变化

图3 8月温度变化

由图3可知，10 cm 、20 cm、40 cm在8月的曲线变化呈波浪形，各层温度值为5.7～9.3 ℃、4.9～6.9 ℃、3.6～4.4 ℃。80 cm、110 cm、140 cm处的曲线呈上升趋势，温度变化值为-0.3～1.2 ℃、0.1～1.2 ℃、-0.7～-0.1 ℃。8月气温较高，近地表温度升高较快，太阳辐射影响土壤的深度加深。80 cm以下基本是永冻层，温度变化不大，80～110 cm之间的温度受含水变化温度呈下高上低现象。

3.4 11月各层温度变化

图4 11月温度变化

由图4可知，10 cm 、20 cm在11月的温度都是下降趋势，温度在逐渐降低，温度值范围为-6.7～0 ℃、-2.1～0.35 ℃。40 cm、80 cm、110 cm、140 cm在11月的温度变化较小，基本呈水平线，40 cm、80 cm、110 cm温度值在0～0.3 ℃、0.1～-0.1 ℃、0.7～0.9 ℃，140 cm处的温度都在0 ℃。11月气温逐渐下降，近地表温度下降较快，40 cm深度以下，温度基本在0 ℃，呈冻结状态，在110 cm处，出现反差，温度出现升高，在0 ℃以上。

4 讨论与结论

冻土各层的温度变化虽然在不同的天气有所变化，但整体变化对本月影响不大。2月气温开始上升，在近地表土壤温度有所回升，深层受气温影响变化不大，深层土壤温度主要受含水和微生物影响；5月温度回升较快，近地表温度回升也快，总体都呈上升趋势；8月气温达到年最高值，土壤温度也回升到0 ℃以上，土壤受太阳辐射影响较大；11月气温逐渐下降，受气温影响，土壤温度呈下降趋势，在近地表表现明显，土壤温度基本都在0 ℃以下。在气温回升到气温下降期间，110 cm深处的土壤温度受土壤含水量的影响，表现出高于80 cm处。

冻土土壤各层温度因影响因素的不同，变化规律有所不同，地表受太阳辐射影响较大，随气温变化而变化，土壤深层受含水和微生物活动影响，出现变化异常，主要表现在110 cm深处。总体上看，冻土各层土壤温度与气温的变化一致，在140 cm深处温度基本常年呈现在0 ℃以下，为永冻层。

[1] 张武，张雪萍，顾成林，等.大兴安岭不同冻土带湿地土壤动物群落与地温耦合关系[J].生态环境学报,2013(2)：263-268

[2] 吕宪国.东北山区湿地的保育与合理利用对策[J].湿地科学，2004,11(1)：114-116

[3] 张则有.我国冻土区泥炭沼泽形成的特征[J].国土与自然资源研究，1993,15(2)： 225-229