土壤结构与下伏多年冻土

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1、1072009年5-6期土壤结构与下伏多年冻土土壤结构与下伏多年冻土*S.V.GubinandA.V.Lupachev（InstituteofPhysicochemicalandBiologicalProblemsofSoilScience,RussianAcademyofSciences,Institutskayaul.）翻译：李胜涛；校对：佟元清1072009年5-6期土壤结构与下伏多年冻土引言上部边界埋深（深度小于1m）较浅的多年冻土影响着成土过程的特征，并控制着土壤特殊特征与特性的发育。首先，多年冻土作为物理和地球化学

2、屏障限制了物质的纵向迁移，促进了物质横向的再分布。永冻层上部边界的动态特征是上部冻土层特殊形态形成的原因之一，反映了上部土壤与下伏冻土之间复杂的时空关系。受多年冻土影响的土壤与下伏多年冻土*SoilFormationandtheUnderlyingPermafrostISSN1064-2293,EurasianSoilScience,2008,Vol.41,No.6,pp.574–585.土壤形成过程与冻土间最活跃的相互作用发生于季节性解冻层{活动层}与下伏冻土的分界面。考虑到气候波动、特殊年份的天气条件、土壤过程的动态变化，

3、以及地表植被的动态变化，该分界面是不稳定的。在强解冻时期，分界面可能处于解冻状态，而在热量供给不足的年份，分界面保持冻结状态。在后一种情况下，该分界面将成为最上部多年冻土层的一部分。Shur对瞬变层（即最上部多年冻土层）进行了鉴别，该冻土层在强解冻时期将处于解冻状态。该冻土层的厚度和鉴别特征对于正确解释土壤数据而言尤为重要，而且，对于了解该层的年内动态和年际动态也是至关重要的。遗憾的是，大多数关于冻土影响区的土壤研究，是在土壤解冻仍未达到最大解冻深度的时期内开展的，也就是说，在开展研究期间，土壤剖面最底部区域仍然处于冻结状态。

4、应在最大解冻时期对该剖面的真实深度及其形态进行研究。在雅库特北部沿海低地，最大解冻时期从9月中旬一直延续到10月初。事实上，在最上层土壤冻结开始和雪盖形成之后解冻深度最大。通过分析在多年冻土层上暴露的长冻土壁，可以获得详细和信息丰富的有关活动层与冻土层之间接触带的图片。长冻土壁由于河流侵蚀与地热侵蚀而裸露出来，其长度可以达到数十至数百米。有关目前土壤剖面与这种暴露的下伏瞬变层之间接触带的分析表明，该接触带在横向和纵向上都具有极其复杂的低温构造。在北雅库特低洼地带，瞬变层下的多年冻土由冻结的粉质壤土构成。通常，这些粉质壤土在各自

5、层位内具有不同含冰量和低温成层构造。这些深度20-80cm的层位所包含的天然有机物(弱分解)与根系残留物也各不相同。在平坦的河间地，滑坡与泥石流可引起活动层中的物质局部迁移。随后，下伏多年冻土的解冻开始导致活动层局部更新。在这种情况下，几乎很难鉴别瞬变层。在研究区内，滑坡和泥石流并不活跃，因此，长冻土壁上的瞬变层和中间过渡层清晰可见。我们对这些层位总厚度的测量结果表明，在针叶林（2.3±0.9m，n=16）北部区域层位总厚度达2.5m，在冻原地带厚度近似1.5m(1.4±0.4m，n=28)。在长期暴露的冻土壁上可清晰地鉴别这

6、些岩层，这是因为这些岩层下伏有纯灰色晚更新世高含冰量的粉质壤土和厚冰复合沉积物冰楔。Shur认为，在全新世有利气候条件下受最大解冻影响的上部冻土层为中间过渡层，并对俄罗斯北极和亚北极不同地区这种地层厚度和低温结构数据进行了分析。总的来说，该结果与我们在北雅库特沿海低地1072009年5-6期土壤结构与下伏多年冻土获得的结果相似。在冻融扰动形成的中间过渡带底部积累的天然有机物中有效放射性碳的数据，处于距今8-9ka的时间范围内，因此，在全新世早期的冻土面处于该深度。该发现证实了有关基本环境在全更新世初期变化的假设：晚更新世冻土区

7、的地貌转变为现代带状地貌，晚更新世土壤的内成结构让步于全新世外成结构。需要强调的是，当前形成的中间过渡层厚度在反映全新世最大解冻时期活动层厚度时，是没有必要的。事实上，这个厚度可能由瞬变层中逐渐上升的冰块累积而增大。这其中可能包括厚层（超过15cm）纯冰透镜体或厚60-80cm、含冰量超过80%的，具有不规则低温结构的冻结沉积物。在平坦的河间地带，在具有明显内成土壤特征的晚更新世沉积物上的中间过渡带内，可以清楚地看到具有不同低温构造的沉积层分布。在中间过渡层底部（靠近与冰块复合物的接触面），形成了含冰量非常高的条带状冰结构。在

8、这种最低层位之上，形成了一个具有不规则低温构造的层位。在剖面上可看到位于这种不规则构造之上的栅格状低温构造（图1）。可以推测，所有这些地层都是全新世冻土解冻历史的表征。换句话说，每一个地层都是在特殊的环境条件下（包括气候特征、土壤、植被、地表地形等）形成的。但是，只有当中间过