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大兴安岭的冻土沼泽

2018-03-20 00:44:56 《森林与人类》 2018年12期

武海涛 杨萌尧

泥炭沼泽与冻土环境条件密切相关。大兴安岭是中国唯一的地带性多年冻土分布区。是泥炭沼泽形成和发育的强盛地带。

大兴安岭地区是中国高纬度地区重要的湿地分布区,具有泥炭地丰富、冻土发育、森林沼泽和藓类沼泽广泛分布等鲜明的特点。大兴安岭沼泽以泥炭沼泽为主,泥炭含量高,是重要的土壤碳库。同时,冻土和泥炭、苔藓等对气候变化响应敏感,因此大兴安岭也是对未来全球变化极为敏感的湿地分布区。

大兴安岭为何能形成泥炭沼泽

大兴安岭地貌属于中山、低山,海拔高度1000-1700米,相对高度500-1000米。北段保存着宽广而平坦的准平原面,在嫩江上游及其支流有平顶山或玄武岩方山。山形浑同,坡度较缓,冰缘地貌发达,形成河流阶地、热融洼地、雪蚀洼地、雪蚀槽谷、宽平谷地和冰锥、冰丘等,河谷宽阔,谷底平坦。这些平坦低洼的地貌是沼泽发育的基础。大兴安岭地区气候属于温带寒温带,年均温-5℃-5℃,年降水量300-500毫米。根河、伊勒呼里山以北地区年均气温-5℃以下,最低达-45℃以下,多年冻土发达,面积达80%以上伊勒呼里山以南、阿尔山以北地区,多年冻土呈岛状。

冷湿的气候不利于植物残体分解,这为泥炭沼泽形成提供了有利条件。冻土的冷生环境为泥炭沼泽的发育提供了良好基础。沼泽地植被层和下覆泥炭层具有独特的热性质,隔热保水,使冻土处于稳定或增生状态。冻土的阻水特性则使土壤水入渗困难,造成地表过湿,促进沼泽发育。冻土退化或消失反过来破坏沼泽存在的物质基础,导致沼泽退化或消失。沼泽湿地的多水及其结构的热物理特性,必然对其下伏的冻土产生重要影响,而冻土的融冻过程也对上部的沼泽施加作用。冻土与其上面的沼泽湿地具有一定的共生关系。

大兴安岭地区湿地分布具有明显的地理区域性。沼泽湿地在大兴安岭北段比大兴安岭南段多,尤其在伊勒呼里山脉北坡面积大、类型多。近分水岭附近的沟谷和河流上游的谷地较宽阔平坦,河流纵比降小,河曲发育,排水不畅。加上永冻土层普遍分布,形成不透水层,在平坦低洼的沟谷、河谷滩地和阶地、熔岩台地以及各种湖泊滩地上,沼泽分布广泛。阿木尔河、呼玛河、根河、甘河、南瓮河、诺敏河、多布库尔河中,片河、根河、呼玛河、阿木尔河的沼泽面积大。

南段的湿地主要分布于阿尔山以北伊尔斯林业局管辖的兴安林场,海拔1000米以上的熔岩台地、火山口湖和熔岩堰塞湖乃至山地北坡。由于海拔较高、气候冷湿,加之平坦低洼的玄武岩台地透水性差、排水不良,有多年冻土层发育,形成了各种森林沼泽、草丛沼泽和浅水植物湿地。

大兴安岭的沼泽如此多彩

大兴安岭湿地中沼泽湿地面积最大,是湿地的主体。沼泽湿地面积占湿地总面积的90%以上,湿地型草本沼泽和森林沼泽占沼泽湿地总面积的70%以上。

该区沼泽类型多,有森林沼泽、灌丛沼泽、草丛沼泽、藓类沼泽和浅水植物湿地等。森林沼泽类型多,有贫营养型、中营养型和富营养型沼泽。兴安落叶松-偃松-泥炭藓沼泽、必安落叶松-必安杜鹃-泥炭藓沼泽、扇叶桦-苔草沼泽和沼柳一沼苔草-泥炭藓冰丘沼泽是该区的特有类型。

大兴安岭不同地区的沼泽类型差异显著。伊勒呼里山的北坡沼泽类型多、面积大。各类沼泽广泛分布在分水岭附近的沟谷和河流滩地。贫营养型兴安落叶松一狭叶卡十香一中位泥炭藓沼泽面积大、分布广,如在盘古河上游的12-15支线问的沟谷,呼玛河上游的呼源、呼中和红锋沟谷,老槽上游的槽满,阿木尔河的图强,而且常与中营养型兴安落叶松-油桦一笃斯越橘一藓类沼泽、富营养型兴安落叶松-油桦-苔草沼泽呈带状沿沟谷或河谷有规律分布。

在盘古林场12支线的西克里河和11支线的别罕河、西瓦鲁提河、伊里楚坎河等河流与盘古河汇合的河问滩地,分布有该区的冻胀丘沼泽。冬季丘高2-3米,夏季融化,形成冰水湖和洼地。在洼地和尚未融透的冻胀丘上,分布着沼柳一沼苔草一泥炭藓群落,冰水湖中植物以沼委陵菜为主,伴生较多的水木贼和沼苔草等。

阿木尔河的青松林场、绿地林场及呼玛河的碧水林场等地的高河滩上,分布有柴桦-苔草沼泽和苔草沼泽组成的复合沼泽,河边常有柳丛。霍拉盆地分布有大面积柴桦一苔草群落,该沼泽有泥炭层110-120厘米,据碳14测年,该沼泽形成于约2400年前。在海拔900-1300米的山地沟坡缓坡上和局部低洼地段,有扇叶桦一苔草沼泽群沿坡面呈带状分布,镶嵌在森林问。在塔河中游,河曲发达的河滩常分布有灰脉苔草一修氏苔草群落和小叶章-苔草群落组成的草丛沼泽。

伊勒呼里山的南坡,贫营养沼泽兴安落叶松一泥炭藓群落币u泥炭藓群落分布于激流河上游分水岭附近的满归沟谷中。灌丛沼泽分布广泛、面积大,占据根河河谷整个河滩和阶地,形成灌丛沼泽优势景观,常与苔草沼泽、兴安落叶松一油桦一苔草沼泽沿河谷呈带状分布。

大兴安岭东坡甘河、南瓮河、诺敏河和塔河下游的河滩中,分布有大面积苔草沼泽,有修氏苔草群落和灰脉苔草一修氏苔草群落以及小叶章一苔草群落,尤其甘河和南瓮河整个河谷从上游到下游都分布有苔草沼泽。住苔草群落的外侧地势稍高、排水条件较好的季节性或临时性积水地段,分布有小叶章-苔草群落,有时与苔草-杂草类五花草甸复域分布。在山前臺地的溪流边过湿地段或局部积水小洼地中,常分布有小面积水葱群落或羊胡子草群落。

大必安岭南段,阿尔山伊尔斯林业局的兴安林场和天池林场的玄武岩台地、熔岩堰塞湖和火山口湖乃至山地阴部都分布有沼泽。兴安林场的摩天岭海拔1710米,坡度陡峻,其北坡1500-1690米问分布着兴安落叶松-偃松-尖叶泥炭藓沼泽。海拔1300-1500米的坡地地表过湿,分布着兴安落叶松-兴安杜鹃-粗叶泥炭藓沼泽,土壤为泥炭沼泽土,泥炭层厚度小于50厘米。在熔岩台地上,地表过湿、长年积水地段广泛分布兴安落叶松-狭叶卡十香-中位泥炭藓沼泽,土壤为泥炭土,泥炭层厚1-1.2米。堰塞湖边分布有苔草一泥炭藓沼泽。在森林沼泽与苔草沼泽之间,常分布油桦一苔草沼泽灌丛。各种沼泽在不同地貌和水分状况下有规律分布。

大兴安岭冻土湿地的变化

大兴安岭是中国唯一的地带性多年冻土分布区。大兴安岭冻土区湿地是住高纬度或高海拔冷湿环境下形成的一种特殊的森林沼泽湿地类型,冻土与湿地存在密切的关系,冻土的消融与退化对湿地的形成发育和分布具有重要影响。大兴安岭多年冻土较薄,对气温升高和外界干扰极为敏感,生态系统非常脆弱。

多年冻土对全球变暖的响应比较明显,冻土退化是近期多年冻土变化的主要趋势。东北多年冻土区位于欧亚大陆多年冻土区的东缘地带。过去40年,大兴安岭多年冻土区多年冻土南界不断北移。在大兴安岭北部阿木尔地区,湿地冻土区年均地温升高了0.7℃-2.1℃,30年来活动层厚度加深了20-40厘米。冻土厚度变化的基本趋势是自南向北、自东南向西北逐渐增厚。冻土类型也依次由岛状多年冻土经岛状融区多年冻土向连续多年冻土过渡。

在大兴安岭地区,已经发生和可预见的永久冻土解冻产生的负面影响包括:湿地沼泽大面积减少并向北缩退,森林火灾和森林病虫害发生频次增加,动植物(尤其是树木,因为树木寿命更长且不能移动)所受生态压力加大。大必安岭生态系统的生态服务功能退化,将直接导致自然灾害频发,如洪水、干旱、森林火灾和病虫害等。永久冻土解冻将进一步增加沼气等温室气体的排放,还将直接对与之共存的湿地的固碳能力产生负面影响。

以大兴安岭为代表的冻土分布区沼泽湿地集中,也是中国国有林区和湿地碳汇的关键集中分布区,对保障森林和湿地碳汇功能、缓解全球气候变化、实现中国生态义明建设的生态红线保障目标起到重要的后盾作用。在全国加强生态文明建设、国家正式出台湿地保护修复制度方案的大背景下,在阻止人类活动和无序开发破坏和占用湿地的同时,应该高度重视冻土退化和冻土区湿地对全球气候变化的适应机制、响应特征和管理策略及宏观调控的研究。

责任编辑/杨晶 任重远