土壤冻融侵蚀是由于土壤及其母质孔隙中或岩石裂缝中的水分在冻结时,体积膨胀,使裂隙随之加大、增多所导致整块土体或岩石发生碎裂,消融后其抗蚀稳定性大为降低,在重力作用下岩土顺坡向下方产生位移的现象。
土壤冻融侵蚀
高寒地区由于温度变化,导致土体或岩石中的水分发生相变,体积发生变化,以及由于土壤或岩石不同矿物的差异膨胀,造成土体或岩石机械破坏并在重力等作用下被搬运、迁移、堆积的整个过程。
- 英文名称
- soil freeze-thaw erosion
- 所属学科
- 地理学
冻融侵蚀多发生在高纬度、高海拔、气候寒冷的区域,是除水蚀和风蚀之外的第三大土壤侵蚀类型。世界上冻土总面积约3500万平方千米,占地球大陆面积的25%。俄罗斯和加拿大是冻土分布最广的国家。冻融侵蚀在中国分布较广、面积较大,相对严重冻融侵蚀主要分布在东北北部山区,西北高山地区,青藏高原地区。作为高海拔地区水土流失加剧的重要原因,冻融侵蚀改变和破坏着土壤的物理性质,降低了土壤的生产能力。
冻融侵蚀按其冻融的作用和过程可分为冻融风化,冻融扰动和冻融泥流。①冻融风化。充填到冻土区岩土层孔隙中的水分,随气温下降而结冻、膨胀、破坏周围岩层或土层;气温上升,冻体融化,水分再次填充。周而复始,造成岩土体松动崩解。②冻融扰动。多发生于多年冻土活动层内,冬季活动层由地表向下冻结,底部因多年冻结层的阻挡,水分不能下渗,所以使活动层下部未冻结的含水层因受冻胀挤压而引起塑性变形,产生了各种不规则微褶皱、冰卷泥等现象。③冻融泥流。发生于几度至十几度斜坡上。当冻土层上部解冻时,融水使主要由细粒土组成的表层物质达到饱和状态,从而使上层土层具有一定的可塑性,在重力作用下沿冻融界面向下缓慢移动,形成年速不足1米的冻融泥流。冻融侵蚀作用一方面对地表物质进行破坏,另一方面又将风化物质搬运堆积,致使冻土区日趋和缓,向冻融夷平方向演化。
由于温度和地表物质的差异,冻融侵蚀引起冻土反复融化与冻结,从而导致土体或岩体的破坏、扰动、变形甚至移动。当温度在0℃上下变化时,土壤孔隙或裂缝中的水在冻结成冰时,体积膨胀(增大9%左右),因而它对土壤裂缝壁产生很大的压力,使裂缝加宽加深;当冰融化时,水沿扩大了的裂缝更深地渗入土壤的内部,同时水量也可能增加,这样冻结、融化频繁进行,不断使裂缝加深扩大,以致土壤崩裂,发生位移。
土壤冻融侵蚀主要分布于冻土地带。世界上冻土总面积约3.5×107平方千米。俄罗斯和加拿大是冻土分布最广的国家。中国冻土主要分布在东北北部山区、西北高山区及青藏高原地区,面积约2.15×106平方千米,占国土总面积的22.4%。
由于冻融侵蚀可以导致表土松散、位移,对于土壤的肥力有双方面的作用。一方面,冻融风化可以加速成土作用,增加表层的吸水性而产生增肥作用,另一方面,由冻融泥流而产生土层变薄,土壤沙化或砾石化的作用大大影响土壤肥力。由于植被的破坏,土壤有机质积累被打断,而且容易发生继发的淋溶现象,这些因素共同作用是降低土壤肥力。总的来说,冻融风化作用是增肥作用而冻融泥流是降低肥力。
扩展阅读
- 中国农业百科全书总编辑委员会土壤卷编辑委员会.中国农业百科全书编辑部.中国农业百科全书部:土壤卷.北京:中国农业出版社,1996.
- 崔宗培.中国水利百科全书.北京:中国水利水电出版社,2006.
- 张建国,刘淑珍.界定西藏冻融侵蚀区分布的一种新方法.地理与地理信息科学,2005,21(2):32-34.
- 王转,沙占江,马玉军,等.基于GIS的高寒草原区土壤冻融侵蚀强度及空间分布特征.地球环境学报,2017,8(1):55-64.
- 范昊明,蔡强国.冻融侵蚀研究进展.中国水土保持科学,2003,(04):50-55.