北半球多年凍土區(qū)儲存著大量的土壤有機碳,氣候變暖加劇了多年凍土退化,多年凍土退化最明顯的特征是熱喀斯特。熱喀斯特會直接導致活動層及多年凍土層土壤有機質(zhì)暴露,并改變水文、植被和土壤生物環(huán)境條件,對生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)具有重要影響。熱喀斯特對碳循環(huán)的影響是評估多年凍土碳循環(huán)和氣候變化關(guān)系不確定性的關(guān)鍵問題之一。然而,在氣候變暖背景下熱喀斯特地貌的發(fā)育及其對碳循環(huán)影響有多大,目前對這個問題仍然缺乏足夠的認識。通過綜合比較第三極和北極熱喀斯特相關(guān)研究,分析了第三極和北極地區(qū)熱喀斯特地貌特征及其變化趨勢,闡述了熱喀斯特對植被演替、土壤碳損失和生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放過程的影響,并提出了未來熱喀斯特研究可能遇到的挑戰(zhàn)。認識熱喀斯特碳循環(huán)過程,是評估氣候變化對多年凍土碳循環(huán)影響的關(guān)鍵環(huán)節(jié),有助于加強多年凍土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與氣候變暖之間反饋關(guān)系的認知。

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圖2 多年凍土區(qū)受熱喀斯特影響的土壤碳流失示意[30]

在多年凍土區(qū)快速升溫背景下，第三極熱融滑塌分布廣泛且發(fā)育速率加速。量化熱融滑塌分布和發(fā)展，是開展熱融滑塌研究的基礎(chǔ)。在早期，由于缺乏有效的測量手段，熱融滑塌分布的研究主要是對范圍和形狀的總結(jié)與描述。王紹令[25]經(jīng)過現(xiàn)場實地測量和總結(jié)之前研究，根據(jù)表面形狀及地形特征，對第三極風火....

圖3 1997—2015年青藏高原祁連山區(qū)俄博嶺地區(qū)熱融滑塌發(fā)育過程（以2009年衛(wèi)星影像作為基準影像）。1997—2009年和2009—2015年滑塌最寬處分別增加了24m和30m，源頭分別后退了23m和29m

熱融湖塘作為典型的熱喀斯特地貌也在第三極地區(qū)快速地發(fā)展。第三極多年凍土區(qū)熱融湖塘多達幾千個，面積從幾十平方米到幾萬平方米不等，而在中部面積大于1000m2的湖塘則有上千個[39-40]，目前關(guān)于第三極熱融湖塘變化的研究主要集中于青藏工程走廊一帶[41-42]。在人類活動和氣候變....

圖4 熱融滑塌影響生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意[47]

相比于環(huán)北極地區(qū)，目前我們對第三極地區(qū)熱融湖塘碳循環(huán)過程的了解相對較少。第三極熱融湖塘水中溶解的溫室氣體及鼓泡氣體初步研究表明，其主要成分為二氧化碳[48]。熱融湖塘底泥有機質(zhì)的潛在分解能力較強，水中溶解的溫室氣體和水溶性有機碳含量較高，且溫度對水體溫室氣體的釋放具有重要影響[4....

圖5 多年凍土退化對土壤水分、溶解性有機碳和溫室氣體（CO2、CH4、N2O）釋放過程影響的示意，箭頭代表生長季節(jié)生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體交換方向和潛力[45]

圖4熱融滑塌影響生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意[47]2北極熱喀斯特及其對碳循環(huán)的影響

本文編號：4032311