中高纬度地区是全球气候变化的敏感区域，近几十年来，该区年平均气温的增幅远高于全球平均增温幅度。中国东北地区地处中高纬度，是中国湿地的集中分布区之一，区域内湿地碳氮循过程对气候变化极为敏感。基于文献分析，归纳总结了温度升高对中国东北地区湿地温室气体通量的影响及其作用机制，梳理了湿地温室气体源汇功能的变化，在此基础上提出了当前研究中存在的问题并对未来研究进行了展望。总体来说，气温升高引起土壤温度升高、植物生长加快、微生物活性增强以及土壤理化性质的改变，从而影响湿地温室气体的吸收或排放。此外，气温升高可促使东北地区湿地由CH4的弱源向强源以及CO2由汇向源逐渐转变，但对N2O源汇变化的研究还存在较多不确定性。现有研究对东北地区湿地的覆盖还不够全面，缺少长时高频的监测以及多梯度、多因子交互作用的研究。未来应针对上述问题开展综合研究与分析，并进一步探究不同温室气体通量变化的相互影响机制。

基于主动冷却路基原理，提出能主动调控热量的寒区路基结构形式——含水调控层路基，即在寒区路基中埋置一定厚度的含水调控层，根据不同季节，通过调控层水、冰相变来调节外界能量输入，达到保护路基下冻土的目的。为分析含水调控层路基冷却效果，以五道梁地区普通路基为对象，考虑未来50 a气温上升2.6℃气候环境，研究分析了含水调控层路基的冷却效果，并确定了含水调控层路基调控水层的合理厚度。结果表明：在五道梁气候环境下，同普通路基相比，路基中设置含水调控层，可有效地调节外界热量或冷量的输入，具有明显保护冻土的作用；通过含水调控层水层厚度为0.4、0.6、0.8、0.9、1.0 m的对比分析，同普通路基相比，各水层厚度路基中冻土上限分别上升了1.46、2.66、3.56、3.86、4.16 m;当水层厚度为0.8 m时，路基中融化盘消失时间与水层厚度为0.9 m和1.0 m时相同，均为第45年。因此，在设置的五道梁气候环境下，调控含水层水层合理厚度应为0.8 m。

【背景】土壤微生物是土壤生物中的重要成分,参与了土壤生态系统中关键的生物化学循环过程。但是关于寒温带多年冻土土壤微生物的研究还比较薄弱。【目的】探究大兴安岭多年冻土土壤中微生物的多样性和种群结构。【方法】利用MiSeq高通量测序技术对黑龙江大兴安岭地区呼中保护区落叶松冻土和樟子松林冻土土壤样品进行测序。【结果】在落叶松冻土和樟子松林冻土土壤中,相对丰度最高的优势菌群的组成基本一致,在门水平有疣微菌门(Verrucomicrobia)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿菌门(Chlorobi)、Parcubacteria、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)10个细菌门类,其中,疣微菌门(Verrucomicrobia)在樟子松林土壤中的相对丰度较多,变形菌门(Proteobacteria)在落叶松林土壤中的相对丰度较多。通过α多样性分析可知,落叶松冻土土壤微生物的群落多样...

冻土是气候变化的敏感区,冻土中真菌对于预测冻土和气候之间的潜在反馈机制至关重要。本研究采用高通量测序技术对黑龙江省多年冻土和季节性冻土中真菌群落结构进行分析,结果表明:得到的454833条序列分属于6个门,40个纲,86个目,122个科。门水平上,真菌群落主要包括子囊菌门、担子菌门、毛霉亚门、芽枝霉菌门、捕虫霉亚门、壶菌门,以及分类未定或未明确菌门,其中子囊菌门优势作用明显,在多年冻土和季节性冻土中所占比例分别为81.23%和76.56%。属水平上,相对丰度前20位菌属中,只比对出Cladosporium、Mrakia、Fusarium、Mortierella、Solicoccozyma五个菌属。LEfSe分析发现,多年冻土中检测出特征种属20种,而季节性冻土中则未有特征性种属检出。Alpha多样性分析表明,多年冻土中真菌丰富度和均匀度平均值与季节性冻土无显著差异,多年冻土中真菌的Observed OTU指数比、Faith’s Phylogenetic Diversity指数比均显著高于季节性冻土(P <0.05)。

对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线DK221+150断面温度场进行实测,并对该断面温度场进行了二维有限元分析,研究季节性冻土地区铁路路基冻结深度变化规律及其影响因素,并拟合出冻结深度与热通量及持续冻结时间的函数关系。结果表明:该地区铁路路基最大冻结深度约0.3 m;路基冻结深度主要取决于浅层土体的热通量及持续冻结时间;当表层热通量降低至某一临界值后,土体冻结深度不再发展,冻土厚度开始逐步减少;冻结深度与热通量、持续冻结时间呈线性关系,随着冻结状态时间的延长,热通量的敏感性下降,持续冻结时间敏感性上升。

土壤热通量是地表能量平衡的重要分量,其估算方案在研究地表能量平衡研究中必不可少。利用青藏公路沿线5个站点0～20 cm的实测土壤层温、湿度及5 cm土壤热通量资料,以翁笃鸣气候学计算方案为基础建立了优化的5 cm土壤热通量计算方案。通过唐古拉和西大滩两个独立站点的检验结果表明,优化方案的结果相对于原方案有较大的改善,唐古拉和西大滩5 cm土壤热通量均方根误差值分别减小了3.2 W·m-2和4.8 W·m-2,而相对误差分别减小了61.9%和36.1%,即新方案能够较好地估算出青藏公路沿线多年冻土区5 cm土壤热通量。使用优化方案模拟了青藏公路沿线11个站点5 cm土壤热通量变化,结果显示,近十年青藏公路沿线土壤热通量呈现出增大的趋势,其中,5 cm土壤热通量增大了近1.0 W·m-2,而且各观测场的年平均土壤热通量值均大于0.0 W·m-2,表明就年尺度而言,热量有盈余,盈余热量用于加热下层土壤,引起活动层厚度增加,平均状况下土壤热通量每增大1.0 W·m-2,活动层厚度增大约...

在青海木里已知水合物发现区,利用west便携式土壤通量测量仪和Picarro公司的G2132-iAnalyzer甲烷碳同位素分析仪开展游离气甲烷现场测量技术试验。游离气甲烷含量特征值和地球化学异常空间分布特征显示,研究区已知水合物矿藏上方存在良好的游离气甲烷地球化学异常,异常展布受到控矿断裂和地下水合物矿藏的影响,具有对应关系。有机地化和甲烷碳同位素证实祁连山冻土区天然气水合物属于热解成因。研究区游离气甲烷地球化学异常成因主要为热解成因与微生物成因,冬季开展游离气甲烷试验能减少地表微生物作用的干扰。试验结果表明,游离气甲烷现场测量技术适用于木里地区天然气水合物地球化学勘查,能够指示水合物矿藏,其最佳采样时间为冬季,是天然气水合物勘查的有效补充技术。

研究青藏高原多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量有助于准确估算该区域的土壤CO2排放,对认识高原土壤碳循环及其对全球气候变化的响应具有重要意义.利用静态箱-气相色谱法和LI-8100土壤CO2通量自动测量系统对疏勒河上游多年冻土区高寒草甸土壤CO2通量进行了定期观测,结合气象和土壤环境因子进行了分析.结果表明:整个观测期高寒草甸土壤表现为CO2的源,土壤CO2通量的日变化范围为2.52～532.81 mg·m-2·h-1.土壤CO2年排放总量为1 429.88 g·m-2,年均通量为163.23 mg·m-2·h-1;其中,CO2通量与空气温度和相对湿度、活动层表层2 cm、10 cm、20 cm、30 cm土壤温度、含水量和盐分均显著相关.2 cm土壤温度、空气温度和总辐射、空气温度、2 cm土壤盐分分别是影响活动层表层2 cm土壤完全融化期、冻结过程期、完全冻结期、融化过程期土壤CO2通量的最重要因子.在完全融化期、冻结过程期和整个观测期,拟合最佳的温度因子变化分别能够解释土壤CO2通量变化的72.0%、82.0%和38.0%,对应的Q10值分别为1.93、6.62和2.09.冻融期(...