【地理视野】什么是热融湖塘？你不知道的“肥岛效应”_科技创新

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【地理视野】什么是热融湖塘？你不知道的“肥岛效应”

发表时间：2024-12-11 15:30:59 来源：科技创新

热融湖塘是在富冰多年冻土地区，在多种因素（自然和人为）影响下，地下冰发生融化，活动层变厚，随后地表发生塌陷形成洼地，逐渐积水后所形成的的塘或池。湖水的潜热会促进融化周边冻土和地下冰，导致湖塘的扩张和加深。

①形成前：多年冻土层稳定，地下冰未融化。②初始期：地下冰或多年冻土受热融化，地表下陷，地表水汇聚。③成熟期：湖盆大量蓄水，向周围和下方冻土提供热量。向外，湖岸坍塌后退，湖面逐步扩大；向下，湖泊最深可达多年冻土层下限。④消亡期：持续扩张的热融湖可能与径流或相邻湖盆相遇，进而排水。一旦开始排水，湖泊即停止生长，被水生植物、泥炭、沉积物等填满，最终消失。三、热融湖塘对地理环境的影响

1.对岩石圈的影响①改变地表形态热融湖塘会导致多年冻土层融化，地表塌陷，湖岸坍塌后退，破坏冻土层的稳定。②改变土壤物理化学性质由于热融湖区土壤水分发生了变化，所以冻土的土壤质地、含水量、容重以及土壤养分都发生了强烈改变。

2.对水圈的影响①改变地表和地下水文状况在多年冻土区域地下冰起着隔水层的作用，全球变暖导致的多年冻土退化，必然会导致多年冻土区土壤水分的改变，进而改变地表水的产流和汇流过程。②影响局地水循环热融湖塘同时还会对局地水汽循环产生一定的影响。湖塘水体蒸发增加，形成水汽后在局部又会以降水的形式返回地面。如青藏高原大部分水汽来源是长距离的印度季风输送带来的，但热融湖塘也可以为局地水汽循环提供水汽。

3.对大气圈的影响热融湖加快了冻土的融化速度，使土壤中储存的碳大量释放，加剧了全球变暖。据研究之后发现热融湖塘是温室气体的一个重要来源。

4.对生物圈的影响热融湖塘经过一定时期后，水体中会出现许多浮游植物和沉水植物之类的水生植物。这些沉水植物对于湖水的营养盐和碳循环方面可能有着及其重要的作用。此外，冻土融化后，会将原来封冻的古老微生物、病毒等释放开来，影响生态环境。

5.对人类工程的影响热融湖塘的融化是连锁性的，一出现就会连成一片，就像多米诺骨牌一样，现在一些热融湖已经逼近了青藏铁路。大量热融湖塘的形成，导致工程路堤下冻土承载力下降。

灌丛周围的土壤养分向灌丛中心聚集,灌丛中心的土壤电导率、有机质、全氮、速效磷和有效钾较灌从周围高，叫“肥岛”效应。

灌丛“肥岛”是全球干旱ECO中的普遍现象，其发生和发展对干旱灌木、草原生态系统的结构和功能都具备极其重大影响，但其物种效应容易得到忽视。

对准噶尔盆地南缘柽柳和梭梭这两种不同地表形态灌木的冠下、冠缘和灌丛间地3种生境的土壤研究表明：

(1)柽柳和梭梭都存在“肥岛”现象，主要体现在土壤表层，其土壤性状与“岛”外土壤的差异随土壤深度增加而减弱；

(2)生物性限制土壤养分由“岛”内向外梯度递减，而非生物性限制土壤要素可能高于、也可能低于“岛”外土壤，或者两者无显著差异；

(3)从“肥岛”的空间尺度来看，柽柳“肥岛”的水平范围可能超出了本身冠幅覆盖区，而梭梭“肥岛”要小于本身冠幅覆盖区，其深度亦小于柽柳“肥岛”；

(4)相对于不同土壤要素而言，即使是同一物种，其“肥岛”也具有不一样的空间范围。

总的来看，研究区灌丛“肥岛”的发育有着非常明显的物种效应，相对梭梭而言，柽柳“肥岛”发育更广、更深，养分聚集更明显，其问题大多是柽柳的半球型树冠更利于保护和捕获凋落物，而较多的凋落物输入与土壤结构和土壤养分间的正反馈机制使柽柳冠下加速的生物地球化学循环能达到更广、更深的范围。

灌丛“肥岛”的发育是干旱景观中生物过程与物理过程交互作用的产物，全面揭示其形成机理，探讨其对干旱ECO结构、功能与动态的影响，需要更系统的研究。

典型例题一：（2021·黑龙江道里·哈尔滨三中高三月考）阅读图文资料，完成下列要求。

“肥岛效应”是指干旱半干旱地区的灌丛下方土壤养分富集，灌丛冠下土壤肥力高于灌丛间空旷地带，其强度与灌丛生长状况紧密关联。灌丛的植株、冠面越大，生长耗水量越多。从水源补给角度分析，荒漠化是地下水位下降、浅层土壤含水量减少的过程。下图为塔里木盆地北部荒漠化过程与肥岛效应强度变化关联模式图。

（1）从土壤物质组成（结构）角度分析灌丛冠下土壤肥力高于灌丛间裸地的原因。

（2）运用地理环境整体性原理，结合模式图说明塔里木盆地北部荒漠化的过程。

（3）针对退化初始阶段的灌丛，从保障灌丛生长水量的角度提出较为合理保护措施。

（1）（与灌丛间空旷地带相比，）灌丛截留降水，（冠下遮阴）减少蒸发，（冠下）土壤水分含量高于周边；降风滞尘，截获沙尘；灌丛凋落物（及冠下动物排泄物）补给表层土壤有机质，土壤有机质含量高于周边。

（2）地理环境是各要素相互联系，相互渗透和相互影响的整体。受气候和水源的影响，灌丛化阶段，地下水位下降，浅层土壤含水量减少，根系更深的灌丛较（根系浅的）草甸能获取更多的水分，植被由草甸退化为灌丛；沙漠化阶段，灌丛大量消耗地下水，地下水位进一步下降，浅层土壤含水量进一步减少，灌丛死亡，植被由灌丛退化为荒漠。

（3）增加水量补给；适时适量引水灌溉灌丛；合理规划利用水资源，保证生态用水。

“肥岛效应”指干旱半干旱地区的灌丛下方土壤养分富集。肥岛效应强度与灌丛生长状况紧密关联。灌丛的冠面越大，蒸腾量越大，灌丛的植株越大，生长所需水量越多。灌丛未完全退化前，冠下水、土、肥数量均高于灌丛间空旷地带。从水源补给角度分析，荒漠化是地下水位下降、浅层土壤含水量减少的过程。塔里木盆地北部的荒漠化表现为草甸退化为灌丛再退化为沙漠的过程。下图示意塔里木盆地北部荒漠化过程与肥岛效应强度变化关联模式。

（2）描述该地荒漠化过程中灌丛化阶段肥岛效应的强弱变化，并从水源补给角度说明灌丛入侵的原因。

（3）从保障灌丛生长水量的角度，针对退化初始阶段的灌丛提出较为合理保护措施。

（1）与灌丛间空旷地带相比，灌丛能截留降水且遮阴，减少蒸发，因此冠下土壤水分含量高于周边；降风滞尘，截获沙尘；灌丛凋落物（及冠下动物排泄物）补给表层土壤有机质。

（2）灌丛化阶段肥岛效应增强。原因：灌丛化阶段，地下水位下降，浅层土壤含水量减少，根系更深的灌丛较草甸能获取更多的水分；

（3）适时适量引水灌溉灌丛；修剪灌丛，缩小冠面，减少蒸腾量；削减灌丛植株，控制灌从生长数量；铺设草方格，增加截水面积，减少土壤水分蒸发。

典型例题三：（2022·北京·）柽柳为落叶灌木或小乔木，在干早沙漠地区，柽柳灌丛与沙粒相互作用，可形成干旱沙漠区特有的生物地貌景观——柽柳沙包(下图所示)。读图甲，回答下列问题。谭老师地理工作室综合整理

土壤养分是由土壤提供的植物生长所必须的营养元素，图乙是柽柳沙包中土壤养分的分布特征(每隔100cm深度取样量测)。

柽柳沙包中的土壤具有“肥岛效应”，管花肉苁蓉寄生于多枝柽柳的根部，具备极其重大的药用价值，在国内外有非常广阔的市场需求。图丙为管花肉苁蓉景观图。

（3）你是否赞同在柽柳沙包附近大量种植管花肉苁蓉，请表明态度并阐述理由。

（1）柽柳在风沙层生长，在落叶季节时，叶子落到地面形成落叶层，在第二年生长季节，风沙埋没落叶层，年复一年循环往复，柽柳也在这一过程中不断长大。（2）在深度400cm时各种养分含量达到最低；有机碳含量变化大，总氮和总磷含量变化小；三种养分含量都随深度增加呈先降后升的趋势。（3）赞同。可通过柽柳沙包中比较丰富的养分，防止养分的浪费;药用价值高能增加经济效益。反对。该地地处沙漠附近，降水少，水资源短缺，管花肉苁蓉在生长过程中会吸收地下水，使地下水位下降，加剧水资源短缺，破坏生态环境，且该区域劳动力不足，交通等基础设施条件差。

注：本文由谭老师地理工作室综合自我们都爱地理、中学地理研究、中学地理课、匠心地理、轻轻松松学地理、高考地理、讲地又讲理、老丁侃地理、星球地理、如此这般学地理等各地理公众号或文中水印等，在此一并致谢！若引用不当可以每时每刻文末留言联系标注明确来源或删除，点击阅读原文，获取更多内容。