三江源區(qū)退化高寒草甸淺層土壤凍融作用特征

魏衛(wèi)東,劉育紅,馬 輝,李積蘭

(青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院,青海 西寧 810016)

凍融作用是由于晝夜、季節(jié)溫度小于0 ℃和大于0 ℃時水分發(fā)生相變使得一定土層土壤凍結(jié)和消融的自然現(xiàn)象。土壤凍融普遍存在于中、高緯度及高海拔凍土地區(qū),以非生物應(yīng)力方式,改變土壤水熱動態(tài)及土壤生物化學(xué)過程[1]。受全球氣候變暖影響,凍土區(qū)環(huán)境溫度波動加劇,多年凍土不斷退化[2],不僅凍融格局發(fā)生變化,而且這種變化通過改變土壤熱容量、土壤含水量等對區(qū)域乃至全球氣候變暖產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔肹3]。近年來,針對凍土及凍融作用對土壤因子影響的研究在土壤有機(jī)碳[4]、非生物脅迫[5]、土壤養(yǎng)分平衡[6]、土壤水分和鹽分的遷移[7]、土壤微生物活性[8]及土壤CO2通量特征[9]等方面已經(jīng)取得進(jìn)展。青藏高原高寒草甸作為重要的草地類型之一,廣泛發(fā)育的凍土是維持高寒草甸生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要基礎(chǔ),凍融作用塑造的寒凍土及協(xié)同進(jìn)化的草甸植被群落等構(gòu)成了獨(dú)特的高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)[10]。由于凍融作用在高寒草甸生態(tài)環(huán)境中意義重大,深受研究人員的關(guān)注。如高原土壤溫濕度的變化[11],高原濕地土壤凍結(jié)融化期間陸面過程特征[12],降雪對土壤凍融過程及其水熱分布的影響[13]。近幾十年來,地處青藏高原腹地、生態(tài)系統(tǒng)敏感而脆弱的三江源區(qū)高寒草甸在氣候暖干化趨勢明顯、草地超載過牧等自然和人為因素的共同擾動下[14-15],凍土環(huán)境發(fā)生著顯著變化,導(dǎo)致草地退化，草地生產(chǎn)和服務(wù)功能降低，高寒草甸生態(tài)屏障作用削弱[16]。據(jù)統(tǒng)計(jì),青海省高寒草甸退化面積為1 994.6萬hm2,占全省高寒草甸總面積的78.4%[17],草地退化形勢嚴(yán)峻,針對退化高寒草甸的研究和治理刻不容緩。高寒草甸的退化表現(xiàn)為草甸植被群落逆向演替,土壤理化性質(zhì)及過程等發(fā)生改變,這些變化耦合在一起,勢必影響高寒草甸陸地生態(tài)系統(tǒng)的熱量收支及平衡,不僅使退化高寒草甸凍融格局發(fā)生改變,也使高寒草甸凍融過程變得更為復(fù)雜。目前,針對三江源區(qū)退化高寒草甸凍融作用特征的研究鮮見報道,回答不同退化程度高寒草甸土壤凍融過程、凍融的時空變化特征、土壤溫度與氣溫的相關(guān)性等科學(xué)問題具有顯著意義,也可反映不同退化程度高寒草甸凍融格局的變化規(guī)律,為研究凍融在高寒地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)和反饋方面的作用提供支持和例證,也為高寒草甸其他生態(tài)環(huán)境問題研究提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究樣地位于青海省果洛藏族自治州達(dá)日縣窩賽鄉(xiāng)。達(dá)日縣平均海拔為4 200 m,高寒草甸面積為126.2萬hm2;達(dá)日縣屬高寒半濕潤氣候區(qū),無明顯四季之分,無絕對無霜期,牧草生長期約為120 d;多年平均氣溫為-0.5 ℃,最冷月均溫為-12.9 ℃,極端低溫為-34.1 ℃,最熱月均溫為9.1 ℃,極端高溫為23.2 ℃,年均降水量為595.0 mm,年均蒸發(fā)量為1 205.9 mm。高寒草甸植物群落以莎草科高山嵩草(Kobresiapygmaea)、矮嵩草(Kobresiahumilis)等為優(yōu)勢種,伴生種以菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、薔薇科(Rosaceae)、豆科(Leguminosae)等植物為主;高寒草甸發(fā)育的土壤為高山草甸土。

1.2 樣地設(shè)置

在具有典型高寒草甸特征的窩賽鄉(xiāng)設(shè)置研究樣地(33°32′ N,100°01′ E),利用空間分布代替時間演替并依據(jù)任繼周[18]、周華坤等[19]關(guān)于草地退化程度劃分的方法,結(jié)合樣地土壤侵蝕、鼠蟲危害現(xiàn)狀等指標(biāo)進(jìn)行綜合評價,劃分為未退化(un-degradation,UD)、輕度退化(light degradation,LD)、中度退化(moderate degradation,MD)和重度退化(heavy degradation,HD)4個退化程度。研究樣地草地類型為高山嵩草草地,土壤為高山草甸土。每個退化程度研究樣地大小為30 m×50 m,均為陽坡,坡度為6°～9°(表1)。

表1樣地基本特征

Table1Basiccharacteristicsoftheplots

不同退化程度樣地海拔/m植被蓋度/%地上生物量/(g·m-2)物種數(shù)優(yōu)勢種 未退化(UD)4 20191.6±0.8561.3±11.218.6±1.3高山嵩草、矮嵩草 輕度退化(LD)4 19885.8±2.9492.2±36.826.6±1.6矮嵩草、高山嵩草 中度退化(MD)4 19663.6±3.1312.6±24.423.9±1.6美麗風(fēng)毛菊(Saussurea pulchra)、白苞筋骨草(Ajuga lupulina)重度退化(HD)4 20438.3±1.5169.5±23.513.5±1.1細(xì)葉亞菊(Ajania tenuifolia)、黃帚橐吾(Ligularia virgaurea)

1.3 測定項(xiàng)目與方法

2016年7月—2017年7月在不同退化程度研究樣地設(shè)置土壤溫度觀測點(diǎn)。土壤溫度按0～10、>10～20、>20～30和>30～40 cm 4個土層測定,由布設(shè)在土壤5、15、25和35 cm深度處的溫度傳感器(Onset-HOBO,溫度范圍為-40～100 ℃)完成。利用數(shù)據(jù)采集器每間隔2 h自動記錄溫度數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)記錄時刻自每日0點(diǎn)開始,全天共測定12次。2016年7月,在不同退化程度研究樣地隨機(jī)設(shè)置1 m2觀測樣方,重復(fù)6次,對每個樣方植物群落數(shù)量特征進(jìn)行測定,包括植被蓋度(多人目測平均法)、物種數(shù)和地上生物量(分物種齊地面刈割稱量)等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

共獲得2016年7月1日—2017年6月30日高寒草甸不同退化程度草地、不同土層一個完整凍融周期365 d土壤溫度數(shù)據(jù)。每日12次觀測數(shù)據(jù)均值為土壤溫度日值(以下簡稱土壤溫度)、每月逐日土壤溫度均值為土壤溫度月值。以土壤溫度開始持續(xù)(5 d)<0 ℃ 時表示土壤凍結(jié)(不考慮土壤鹽分等對凍結(jié)的影響),以土壤溫度開始持續(xù)(5 d)> 0 ℃ 時表示土壤消融[20],以此獲得高寒草甸研究樣地淺層土壤凍結(jié)日期、土壤消融日期和土壤持續(xù)凍結(jié)時間等數(shù)據(jù)。另外,以中國氣象局氣象數(shù)據(jù)中心提供的中國地面國際交換站氣象資料日值數(shù)據(jù)集達(dá)日站(區(qū)站號為56046,地理位置為33°45′ N,99°39′ E,海拔為3 968 m)的逐日平均氣溫資料作為該研究氣溫數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高寒草甸退化草地淺層土壤凍結(jié)消融時間

高寒草甸的退化使得不同退化程度草地淺層土壤在一個完整凍融周期內(nèi)開始凍結(jié)、開始消融的時間及凍結(jié)持續(xù)時間均發(fā)生相應(yīng)變化。

研究樣地淺層土壤凍結(jié)過程顯示土壤凍結(jié)始于10月31日,持續(xù)到12月3日,歷時34 d;草地退化程度不同,土壤凍結(jié)起始日期也不同,隨退化程度的加劇同一土層土壤凍結(jié)起始日期提前,HD樣地各土層凍結(jié)起始日期較UD樣地提前7～23 d;同一退化程度不同土層土壤凍結(jié)起始日期也不同,隨土層加深凍結(jié)起始日期延遲,且隨退化程度的加劇,0～40 cm土層土壤凍結(jié)時間縮短。研究樣地淺層土壤消融過程則表明土壤消融始于4月27日,持續(xù)到6月16日,歷時51 d;草地退化程度不同,土壤消融起始日期不同,隨退化程度的加劇同一土層土壤消融起始日期提前,HD樣地各土層消融起始日期較UD樣地提前18～38 d;同一退化程度不同土層土壤消融起始日期也不同,隨土層加深消融起始日期推遲,隨退化程度的加劇,0～40 cm土層土壤消融歷時縮短(表2)。

在一個凍融周期內(nèi),不同退化程度草地淺層土壤開始凍結(jié)至開始消融歷時為179～196 d,不同樣地土壤凍結(jié)持續(xù)時間由長到短總體依次為UD、LD、MD和HD,不同土層土壤凍結(jié)持續(xù)時間由長到短依次為>30～40、>20～30、>10～20和0～10 cm;HD樣地各土層自上而下凍結(jié)持續(xù)時間較UD樣地分別縮短11、10、14和15 d(表2)。

表2不同退化程度及不同土層土壤凍融時間

Table2Soilfreeze-thawtimeofdifferentdegradationdegreesanddifferentsoillayers

不同退化程度樣地土層/cm凍結(jié)起始日期消融起始日期凍結(jié)持續(xù)時間/d 未退化(UD)0～1011-0705-15190>10～2011-1705-26191>20～3011-2606-07194>30～4012-0306-16196 輕度退化(LD)0～1011-0505-11188>10～2011-1105-20191>20～3011-1605-27193>30～4011-2006-02195 中度退化(MD)0～1011-0305-05184>10～2011-0805-12186>20～3011-1205-17187>30～4011-1605-23189 重度退化(HD)0～1010-3104-27179>10～2011-0305-02181>20～3011-0705-05180>30～4011-1005-09181

2.2 高寒草甸退化草地淺層土壤溫度時空變化

土壤溫度等值線圖可以反映一定時間、空間尺度土壤凍融作用的發(fā)生時間、發(fā)生部位和發(fā)生范圍。不同退化程度樣地0～40 cm土層土壤溫度時空變化見圖1。

各樣地土壤溫度于8月25日—9月17日達(dá)到最高值,溫度范圍為7.5～12.0 ℃,UD、LD、MD和HD樣地各土層溫度最高值極差分別為0.7、1.1、1.9和2.5 ℃,反映出退化程度越嚴(yán)重,土壤溫度變化范圍越大;各樣地土壤溫度于次年1月18日—2月13日達(dá)到最低值,溫度范圍為-10.7～-5.9 ℃,UD、LD、MD和HD樣地各土層溫度最低值極差則分別為1.5、1.5、1.6和2.8 ℃,同樣反映出退化程度越嚴(yán)重,土壤溫度變化范圍越大。其次,各樣地土壤溫度從最高值降至0 ℃、從最低值升至0 ℃歷時呈UD>LD>MD>HD的變化趨勢,反映出隨著退化程度的加劇,土壤溫度的變化速率呈增加趨勢(圖1)。

不同退化程度樣地淺層土壤溫度空間分布不同。從土壤進(jìn)入凍結(jié)狀態(tài)空間變化來看,UD、LD、MD和HD樣地0～10 cm土層分別于11月7日、11月5日、11月3日和10月31日溫度降至0 ℃開始凍結(jié),隨后凍結(jié)鋒面下移,分別于12月3日、11月20日、11月16日和11月10日到達(dá)>30～40 cm土層;凍結(jié)鋒面自0～10 cm土層下移至>30～40 cm土層,UD、LD、MD和HD樣地分別歷時27、16、14和11 d。由此可見土壤溫度降低進(jìn)入凍結(jié)階段時UD、LD樣地0 ℃等溫線歷時長,變化相對平緩,MD、HD樣地歷時短,變化相對急劇(圖1)。另外,從土壤次年進(jìn)入消融狀態(tài)的空間變化來看,UD、LD、MD和HD樣地0～10 cm土層分別于5月15日、5月11日、5月5日和4月27日溫度升至0 ℃開始消融,0 ℃ 等溫線分別歷時33、23、19和13 d后到達(dá)>30～40 cm土層,同樣反映出土壤溫度升高進(jìn)入消融階段的0 ℃等溫線總體上變?yōu)閁D、LD樣地歷時較長,變化相對平緩,MD、HD樣地歷時較短,變化相對急劇(圖1)。土壤凍結(jié)、消融時0 ℃等溫線的變化規(guī)律同樣反映出草地退化越嚴(yán)重,土壤溫度變化速率就越大。

綜合不同退化程度樣地一個完整凍融周期內(nèi)土壤凍結(jié)、消融過程中溫度等值線隨時間在不同土層的變化趨勢來看,與LD、UD樣地相比,不同時間節(jié)點(diǎn)、不同土層HD、MD樣地溫度變化劇烈,變化幅度和速率增大,說明退化程度越嚴(yán)重,高寒草甸土壤越易降溫和升溫。

橫軸標(biāo)值為自2016年7月1日開始的累積時間。UD、LD、MD和HD分別為未退化、輕度退化、中度退化和重度退化草地。

從不同退化程度樣地各土層土壤溫度在一個凍融周期內(nèi)的月值波動來看,總體呈近似正弦曲線變化趨勢;隨退化程度的加劇,土壤溫度月值變化幅度增加;不同退化程度樣地各土層土壤溫度在9月和3月比較接近,反映出秋季、春季是不同土層土壤溫度的過渡交替期,9月之后至次年3月之前,不同土層溫度由高到低依次為>30～40、>20～30、>10～20和0～10 cm,3月之后至9月之前則相反(圖2)。

2.3 高寒草甸退化草地淺層土壤溫度與氣溫的相關(guān)性

土壤凍融作用是受區(qū)域氣候、局部小地形、地表植被狀況和土壤理化性質(zhì)等因素共同影響的,但是淺層土壤溫度的變化更易受到氣溫波動的影響,兩者存在相關(guān)性。

從退化高寒草甸土壤溫度與氣溫的相關(guān)關(guān)系來看,UD、LD、MD和HD樣地各土層土溫與氣溫的相關(guān)系數(shù)分別為0.646～0.876、0.751～0.901、0.821～0.930和0.854～0.951,呈HD>MD>LD>UD的變化趨勢,同一退化程度不同土層土溫與氣溫的相關(guān)系數(shù)由大到小依次為0～10、>10～20、>20～30和>30～40 cm。這反映出隨著草地退化程度的加劇,土溫對氣溫的響應(yīng)程度增強(qiáng),隨著土層由淺到深,土溫對氣溫的響應(yīng)程度減弱(圖3)。

3 討論

全球氣候變化引起的高緯度、高海拔地區(qū)凍土退化問題在具有氣候變化放大器特征、生態(tài)環(huán)境脆弱、大面積分布退化草地的青藏高原更加突出。這不僅使高寒草地退化與凍土退化耦合產(chǎn)生的效應(yīng)變得更加復(fù)雜,而且會作用于區(qū)域陸地-大氣系統(tǒng)的熱量平衡,對區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生顯著影響。

UD、LD、MD和HD分別為未退化、輕度退化、中度退化和重度退化草地。

UD、LD、MD和HD分別為未退化、輕度退化、中度退化和重度退化草地。

3.1 高寒草甸退化草地地表覆蓋與土壤凍融作用

在青藏高原高寒草甸,土壤凍融作用是維系草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。由于凍融作用是高寒草地凍土環(huán)境下地氣間能量遷移與變異的復(fù)雜動力學(xué)過程,除了與全球氣候變化相關(guān)聯(lián)外,還受到草地植被覆蓋、土壤理化性質(zhì)等的共同影響。筆者研究發(fā)現(xiàn),未退化草地植被覆蓋度為91.6%,重度退化草地植被覆蓋度為38.3%,高寒草甸退化程度越高,植被覆蓋度越低,植物種類就越少,土壤開始凍結(jié)和消融的時間也越早,凍結(jié)持續(xù)時間也越短,土壤溫度變化幅度和變化速率也越大,這與王俊峰等[21]、程慧艷等[22]的研究結(jié)果一致。因此,筆者研究認(rèn)為,草地退化引起地表植被覆蓋度降低是導(dǎo)致土壤凍融作用變化的原因之一。

在未退化及輕度退化高寒草甸,植被覆蓋度較高,群落中莎草科高山嵩草等植物為優(yōu)勢種,伴有禾本科等植物。由于無性繁殖旺盛,故地表下根系發(fā)達(dá),草氈層較厚,能夠改變土壤熱量的收支、傳遞從而對淺層土壤具有溫度調(diào)節(jié)作用。這表現(xiàn)為秋冬季能夠延緩熱量支出而保溫,春夏季能夠阻擋熱量輸入而降溫,使得一個凍融周期內(nèi)土壤溫度的變化幅度小且平緩。其次,未退化草甸淺層土壤含水量高于退化草甸,土壤凍結(jié)時,土壤水釋放潛熱,使得秋冬季節(jié)退化程度較輕的草甸土壤凍結(jié)時間推遲。再次,筆者在觀測期間發(fā)現(xiàn),高寒草甸地表枯落物覆蓋狀況也是引起土壤凍融作用發(fā)生變化的因素。在植被覆蓋度遠(yuǎn)高于退化草甸的未退化草甸,地上生物量較大,生長季結(jié)束后回歸地表的枯落物也較多,加之較高地表覆蓋度的下墊面在一定程度上減輕了風(fēng)蝕作用,更多的枯落物留存于地表,對土壤溫度變化產(chǎn)生一定影響。雖然筆者研究未涉及地表枯落物與土壤溫度間的關(guān)系,但李光南等[23]的研究結(jié)果表明,枯落物覆蓋延長了觀測層土壤凍結(jié)期,在土壤凍結(jié)階段具保溫效應(yīng),在解凍階段具隔熱降溫效應(yīng),且對淺層土壤的影響更明顯。高寒草地降雪及積雪同樣具有類似地表覆蓋物的作用,不同年份的降雪和積雪也是引起土壤凍融作用變化的因素。邊晴云等[13]研究發(fā)現(xiàn),在多雪年草地地氣間熱交換明顯較弱,1月多雪年土壤凈輸出的熱量較少雪年更少,使得多雪年5～40 cm土層土壤進(jìn)入消融狀態(tài)的時間推遲12～24 d;付強(qiáng)等[24]研究表明,凍結(jié)期積雪對土壤水熱的遷移有影響,隨積雪厚度的增大,土壤溫度的差異性減弱,融化期積雪則增加了水分入滲,能夠抑制土壤溫度的快速提升,這一結(jié)論與常娟等[20]認(rèn)為的積雪能夠抑制土溫的變化速率是一致的。這些研究結(jié)果實(shí)質(zhì)上表明積雪覆蓋具有與植被覆蓋相似的維持正常凍融狀態(tài)的作用。

3.2 高寒草甸退化草地凍融作用與草地環(huán)境

高寒草甸退化后,特別是重度退化草甸,土壤進(jìn)入凍結(jié)和消融日期提前,凍結(jié)持續(xù)時間縮短,土壤凍結(jié)、消融速度加快,秋末冬初更易凍旱,春末夏初降水稀少、牧草返青季節(jié)土壤蒸散量增加時,更易失墑而不利于植物生長,加劇草地退化的程度和速度。因此,在高寒草地環(huán)境條件下,凍融作用對草地水分涵養(yǎng)和維持草地生態(tài)系統(tǒng)的正常功能是重要的,而高寒草甸退化導(dǎo)致的土壤凍融作用的改變,不利于高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

筆者研究發(fā)現(xiàn),在各退化程度高寒草甸0～40 cm 土層范圍內(nèi),隨著土層的加深,土壤開始凍結(jié)和消融的日期推遲,凍結(jié)持續(xù)時間延長,土壤溫度受氣溫的影響逐漸減弱,土壤溫度的變化幅度趨緩,這一結(jié)果與李衛(wèi)朋等[25]的研究結(jié)果一致。當(dāng)然,筆者研究僅探討了0～40 cm淺層土壤的凍融作用特征,從更深土層來看,凍融作用的發(fā)生更加復(fù)雜,趙林等[26]對青藏高原五道梁多年凍土活動層的研究結(jié)果表明,在0～300 cm土層范圍內(nèi),9月下旬到10月中旬,從地表和300 cm土層深處開始多年凍土區(qū)特有的雙向凍結(jié)過程。在今后針對高寒草甸土壤凍融研究中,可以在更深土層開展工作。

3.3 高寒草地凍融作用與土壤化學(xué)性質(zhì)

在退化高寒草地,土壤有機(jī)碳及其組分等已發(fā)生變化,不利于高寒草地碳匯。凍土環(huán)境改變后的凍融作用對土壤碳氮磷含量及循環(huán)產(chǎn)生影響[27],岳廣陽等[10]對青藏高原多年凍土區(qū)的研究發(fā)現(xiàn),土壤全氮、堿解氮含量隨凍土退化而明顯減少;XIN等[28]對青藏高原高寒草地土壤胞外酶的研究發(fā)現(xiàn),土壤胞外酶對溫度增高和氣候變暖不適應(yīng)。在土壤凍融環(huán)境改變后,尤其是頻繁的凍融交替能夠促使部分土壤微生物解體而釋放碳氮,成為存活下來的其他微生物的碳氮源,導(dǎo)致CO2、N2O釋放強(qiáng)度加大[29];SONG等[30]對青藏高原濕地CH4的研究認(rèn)為,非生長季CH4排放量占全年的43.2%,并且與土溫存在密切關(guān)系,吳方濤等[31]對高寒藏嵩草濕地生態(tài)系統(tǒng)的研究也得出土壤溫度等是影響CO2通量日交換大小的主控因子的結(jié)論。另有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)土壤有機(jī)碳庫充足時,CO2排放量更多地與消融期土溫相關(guān)[32],消融期土溫越高,土壤微生物和植物根系活性越大,產(chǎn)生的 CO2越多;當(dāng)消融期CO2排放量彌補(bǔ)了凍結(jié)期因微生物和植物根系死亡造成的CO2減少時,在年際尺度上則表現(xiàn)出凍融過程對 CO2排放的促進(jìn)作用。由此可見,凍土區(qū)凍融特征的改變,增加了CO2、N2O等溫室氣體的排放。在三江源高寒草甸區(qū),由于同樣存在草地退化導(dǎo)致凍融過程變化這一問題,因此,針對高寒草地生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放的變化,值得關(guān)注和深入研究。

4 結(jié)論

以三江源區(qū)退化高寒草甸0～40 cm淺層土壤為對象,探討不同退化程度高寒草甸土壤凍融作用發(fā)生的基本規(guī)律。在一個完整凍融周期內(nèi),不同退化程度樣地土壤凍結(jié)至消融歷時為179～196 d,凍結(jié)持續(xù)時間隨退化程度的加劇而縮短,不同退化程度草甸各土層土壤溫度總體呈近似正弦曲線的變化趨勢。

隨著高寒草甸退化程度的加劇,土壤凍結(jié)、消融起始日期提前,與未退化草地相比,重度退化草地各土層凍結(jié)、消融起始日期分別提前7～23和18～38 d;在0～40 cm土層范圍內(nèi),隨土層的加深,土壤進(jìn)入凍結(jié)和消融的起始日期延遲,凍結(jié)持續(xù)時間延長,完成凍結(jié)和消融用時縮短,土壤更快地進(jìn)入凍結(jié)和消融狀態(tài);不同退化程度樣地土壤凍結(jié)鋒面自地表向較深土層下移速度不同,退化程度越嚴(yán)重,土壤溫度梯度及變化速率越大,土壤更易升溫和降溫。土壤溫度與氣溫的相關(guān)程度隨著退化程度的加劇而增強(qiáng),隨著土層的加深而減弱,從未退化到重度退化,各土層土壤溫度與氣溫的相關(guān)系數(shù)分別為0.646～0.876、0.751～0.901、0.821～0.930和0.854～0.951;在各退化程度研究樣地,9月和3月各土層土壤溫度較為接近,是不同土層土溫的過渡交替期。

筆者研究結(jié)果有助于進(jìn)一步認(rèn)識全球氣候變暖背景下三江源區(qū)高寒草甸凍融作用與草地退化間的響應(yīng)與反饋規(guī)律,為解決依然嚴(yán)峻的高寒草地生態(tài)環(huán)境問題提供參考。今后在空間異質(zhì)性較大的青藏高原退化高寒草地進(jìn)行土壤凍融特征及機(jī)理的研究,可以通過多樣點(diǎn)、長時間尺度、較深土層來開展,以避免復(fù)雜的草地下墊面不同年份溫度、降水變異幅度較大等因素的干擾,將土壤水分、土壤理化指標(biāo)與土壤溫度相結(jié)合,利用水熱數(shù)據(jù)協(xié)同分析,從水熱動態(tài)、熱傳導(dǎo)等方面,結(jié)合原位觀測及水熱模型深入揭示凍融規(guī)律及發(fā)生機(jī)制,為高寒凍土地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)及資源利用提供依據(jù)。