本書梳理了凍土環(huán)境生態(tài)學(xué)的研究意義和發(fā)展歷程,以氣候變暖加速多年凍土退化為背景,系統(tǒng)闡釋了多年凍土區(qū)植被、地貌、水文、碳循環(huán)和污染物遷移轉(zhuǎn)化。主要內(nèi)容涵蓋了多年凍土區(qū)氣候和植被特征、多年凍土變化和熱喀斯特景觀演變、凍土變化的水文過程和生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán),以及重要污染物的地球化學(xué)過程。
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國家重點研發(fā)計劃項目子課題負(fù)責(zé)人,第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究子課題負(fù)責(zé)人。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 凍土環(huán)境生態(tài)學(xué)研究意義 1
1.2 凍土環(huán)境生態(tài)學(xué)研究內(nèi)容 2
1.3 凍土環(huán)境生態(tài)學(xué)的發(fā)展與研究方法 2
參考文獻(xiàn) 3
第2章 多年凍土的形成和發(fā)育 4
2.1 多年凍土形成與發(fā)育條件 4
2.2 凍土制圖及分布 5
2.3 多年凍土與植被相互作用 7
2.3.1 植被對多年凍土的影響 7
2.3.2 植被對多年凍土變化的響應(yīng)11
2.4 積雪對多年凍土的影響 13
2.5 本章小結(jié) 20
思考題 21
參考文獻(xiàn) 21
第3章 多年凍土區(qū)氣候與植被變化 27
3.1 多年凍土區(qū)氣溫 27
3.1.1 氣溫的空間分布 30
3.1.2 不同類型多年凍土區(qū)氣溫的變化 32
3.2 多年凍土區(qū)降水 35
3.2.1 歷史時期年降水量空間分布 35
3.2.2 未來氣候情景下年降水量的時空變化 39
3.2.3 不同類型多年凍土區(qū)年降水量 43
3.3 多年凍土區(qū)植被 45
3.3.1 多年凍土區(qū)植被觀測 45
3.3.2 多年凍土區(qū)植被的空間變化 46
3.3.3 多年凍土區(qū)植被的時間變化 52
3.4 本章小結(jié) 58
思考題 58
參考文獻(xiàn) 58
第4章 多年凍土變化 60
4.1 凍土觀測與模擬方法 60
4.1.1 凍土觀測 60
4.1.2 凍土模型 62
4.2 觀測到的多年凍土變化 64
4.2.1 多年凍土監(jiān)測網(wǎng) 64
4.2.2 多年凍土溫度變化 65
4.2.3 活動層厚度變化 67
4.2.4 高山區(qū)和極地多年凍土變化 68
4.3 多年凍土模擬及預(yù)估 71
4.3.1 多年凍土分布現(xiàn)狀模擬 72
4.3.2 多年凍土面積變化預(yù)估 73
4.3.3 多年凍土溫度變化預(yù)估 77
4.3.4 活動層厚度變化預(yù)估 80
4.4 多年凍土變化的驅(qū)動因素 83
4.5 多年凍土變化的影響 85
4.6 本章小結(jié) 86
思考題 86
參考文獻(xiàn) 86
第5章 熱喀斯特地貌演變及影響 88
5.1 熱喀斯特湖 88
5.1.1 熱喀斯特湖的形成及發(fā)育過程 88
5.1.2 熱喀斯特湖的空間分布特征 90
5.1.3 熱喀斯特湖的時間演化規(guī)律 91
5.1.4 熱喀斯特湖的生態(tài)、環(huán)境及工程影響 94
5.2 熱融滑塌 96
5.2.1 熱融滑塌的形成及發(fā)育特征 96
5.2.2 熱融滑塌的時間演化規(guī)律及影響因素 98
5.2.3 熱融滑塌的生態(tài)、環(huán)境及工程影響 100
5.3 其他熱喀斯特地貌 100
5.3.1 熱侵蝕沖溝 100
5.3.2 熱融沉陷 101
5.3.3 北極海岸侵蝕 102
5.4 本章小結(jié) 103
思考題 104
參考文獻(xiàn) 104
第6章 凍土變化的水文過程 108
6.1 凍土水文的基本特點 108
6.1.1 凍土的水熱特征 108
6.1.2 凍土的凍融過程 111
6.1.3 凍土區(qū)地表水入滲特征 113
6.2 凍土凍融與產(chǎn)匯流過程 114
6.2.1 凍土凍融與產(chǎn)流 115
6.2.2 凍土區(qū)匯流過程 118
6.2.3 凍土退化對水文過程的影響 119
6.3 多年凍土區(qū)河流物質(zhì)輸移 121
6.3.1 河流溶解性有機碳及其養(yǎng)分物質(zhì) 122
6.3.2 河流顆粒性有機碳和沉積物 127
6.4 本章小結(jié) 128
思考題 128
參考文獻(xiàn) 129
第7章 凍土生態(tài)碳循環(huán)過程 130
7.1 凍土碳儲量和分布 130
7.1.1 陸地多年凍土區(qū)有機碳儲量 130
7.1.2 海底多年凍土碳庫儲量 134
7.2 凍土微生物群落和碳循環(huán)過程 136
7.2.1 微生物群落和適應(yīng) 136
7.2.2 微生物介導(dǎo)的碳循環(huán)過程 139
7.3 土壤碳庫組成和周轉(zhuǎn) 141
7.3.1 土壤碳庫組成和來源 141
7.3.2 土壤碳庫分解過程 143
7.4 多年凍土碳與氣候反饋 146
7.4.1 土壤碳庫損失 146
7.4.2 生態(tài)系統(tǒng)碳源匯 151
7.4.3 熱喀斯特碳循環(huán) 153
7.5 本章小結(jié) 166
思考題 166
參考文獻(xiàn) 166
第8章 凍土地球化學(xué)過程 171
8.1 凍融過程中的化學(xué)成分變化 171
8.1.1 凍融過程 171
8.1.2 淋溶過程 172
8.2 化學(xué)成分的來源與傳輸 172
8.2.1 化學(xué)成分來源 172
8.2.2 化學(xué)成分進(jìn)入凍土的主要過程 173
8.3 多年凍土退化的環(huán)境效應(yīng) 174
8.3.1 汞和其他重金屬 174
8.3.2 持久性有機污染物 179
8.3.3 石油類污染物 190
8.3.4 黑碳 194
8.4 本章小結(jié) 195
思考題 195
參考文獻(xiàn) 196