冻土区开发引起的冻土退化

冻土区开发引起起的冻土退退化

自然环境是人类赖以生存的物质基础，它可以给人类提供矿产、燃料、粮食和水，……，及人类生存所需要的一切。自本世纪以来，由于科学技术的迅速发展和工农业生产的需要，特别是人口的剧增，对物资需求也愈来愈多。于是，随之带来矿物、水源、能源消耗的增长。科学家们估计，自本世纪初以来，人类开采的矿物原料，远远超过几千年来开采量的总和。资源枯竭、能源危机逐渐变为全球性的问题。面临能源危机、资源枯竭的今天，人类还要生存下去，而且还要求物资更丰足，就必须面向海洋，走向边远寒区和极地。

事实正是这样，近30～40年来，美国、苏联、加拿大等国，为了解决能源危机，加紧开发北极及北极近海的石油及天然气，首先揭开了人类大规模开发多年冻土区的序幕。至此，广大冻土地区日渐成为人类生产及生活的场所。道路是冻土地区开发和建设的先驱，自五十年代以来，随着生产建设的发展和需要，寒区道路工程建设规模日渐扩大。据统计，到目前为止，全国寒区已建成公路13,000公里，铁路近3,000公里，它们与专用铁路和简易公路构成了纵横交错的寒区道路网，为寒区建设及生产发展作出了积极的贡献。这里应该提到的是青藏公路，它始建于1953年，1956年通车，由青海西宁至西藏拉萨，全长近2,000公里。格尔木至拉萨段长达1,200公里，其中有760公里穿过高原多年冻土区，路面平均在海拔4400米以上，是世界上寒区道路中海拔最高的公路，因此受到全世界的关注。1975～1982年，全线又改为沥青路面，并对某些路段作了取直加宽，使其达到2级公路标准，大大改善了运输条件和能力。青藏公路的建成，加强了藏族人民与祖国各族人民的密切联系，改变了西藏与内地交通阻隔的历史状况，为建设繁荣幸福的新西藏作出了巨大的贡献。它被藏族人民誉为“地上的长虹，幸福的金桥”。

建国以来，随着社会主义建设事业的日益发展，大小兴安岭地区的林业、矿业相继开发。公路、铁路向林区腹部伸展，林区人口逐年增加，工业与民用建筑与日剧增。与此同时，也出现了森林采伐、毁林开荒、排水疏干、植树造林、美化环境等多种人为活动。30多年来，大小兴安岭发生了翻天覆地的变化。如今已成为伐木、制材、造纸、林产加工等木材、林产品生产基地。这一切对加快祖国四化建设立下了汗马功劳。

在任何一个自然区域里，当人类未介入以前，动物、植物成分与太阳光照、大气、水、土壤等非生物成分构成一个自然生态系统。这个自然生态系统的各成分彼此不断地进行着能量交换和物质循环，维持着一种动态平衡。当外界干扰超过系统自身的调节能力，使系统内的物质循环和能量交换受到阻碍时，则必然导致自然生态平衡的破坏，自然环境开始恶化。

森林植被和多年冻土是寒区自然环境的两个主要组成部分。据报导，苏联的多年冻土面积为1100万平方公里，其中70%的冻土面积被森林覆盖。多年冻土地区占全苏木材总蓄积量的70%。东北大小兴安岭多年冻土区，是我国著名的林区。冻土面积约38～40万平方公里，冻土面积几乎全被森林植被所覆盖。这是寒区自然环境长期发展的结果。

东北大小兴安岭林区，十九世纪末以前人烟稀少，自然环境基本上未受人为干扰，保持着天然的生态平衡。

二十世纪初以来，由于铁路的修建，人口逐渐增加，铁路沿线地区的森林普遍遭到采伐。1931年，日本侵占东北以后，森林遭到掠夺采伐，森林南界线逐年向北退缩。据历史资料记载，十九世纪末森林采伐活动是在齐齐哈尔至嫩江之间进行，至本世纪40～50年代，这里的林木已绝迹，成为活野农田。再往北一些，滨洲线上的牙克石，蒙语称“喜挂图”，其意是森林的意思。当初必然是林木繁茂，古树参天；然而，今天不仅原始森林已经绝迹，就是次生林也寥寥无几了。

1949年以来，为满足社会主义建设的需要，该区林木采伐量逐年增长，与此同时，矿业、交通运输、林产工业相继建立和扩大。采伐作业向林区纵深推进，目前采伐已近抵黑龙江边，未经采伐的原始林已屈指可数。长期以来，由于对森林采育规律认识不足，只顾要木头，而忽视了更新造林，结果形成过度采伐，也就是林木采伐量超过生长量，使大小兴安岭林区的自然生态环境发生相当大的改变。森林线与十九世纪末相比，北退了约150～200公里左右，森林覆盖率大幅度下降。据小兴安岭某林业局统计，该局管辖范围内，1957年的森林覆盖率为94%，到1980年已下降为10%。

森林采伐之后，冻土因推动保护层而开始退化。美国科学家埃斯特棱对森林气候曾进行过系统观测，在无林地表测得太阳辐射强度为0.99卡/厘米2?分；同时在树高15米的松林中，测得辐射强度为0.04卡/厘米2?分；在树高10～20米的云杉和白桦混交林中辐射强度为0.02～0.03卡/厘米2?分；在密闭云杉林中的辐射仅为0.07卡/厘米2?分或少于此值，由此看来，森林采伐后，太阳辐射强度可增大25～50倍，乃至百倍，自然会造成冻土退化。

调查表明，东北多年冻土南界以南及南界以北，现今无冻土存在的许多地方，在气候最宜期（距今7500～3000年）形成的黑土层和与其时代相当的黑灰色腐植质粉砂层（距今3010～1450年）里，存在着现代小冰期（距今200～300年以来，东北多年冻土南界北退大约100多公里（图28）。固然冻土南界北退不能完全说成是森林采伐和人为活动的结果，虽与此间气候的历史演变也有关系，但至少可以说，森林采伐及人为活动对冻土南界的北退起了促进作用。

在东北多年冻土区，由南而北，冻土的温度、厚度及稳定性都有所不同，在人为干扰下，冻土退化的表现形式和程度也不完全一样，冻土南界附近的岛状冻土区，冻土温度为0～-1.0℃，厚度一般只有5～15米。由于人为活动开始的时间早，并作用强度大，因而，这里的冻土退化明显。主要表现为冻土岛的缩小和消失。例如，南界附近的牙克石、加格达奇、大杨树等，在五十年代初，城镇开始兴建时，普遍发现有冻土岛，经过20～40年的城镇人为活动，所及范围内冻土岛消退殆尽。在加格达奇附近，1964年修建铁路时发现一冻土岛，当时的冻土上限是1.7米。1974年钻探发现，路堤的下冻土已经消失；距路堤32米处的冻土上限下降到6.0米。另外，在小兴安岭，某林业局作过这样的调查，五十年代冻土岛占全区面积的10.5%，八十年代冻土岛几乎不见了（表16）。

表16

小兴安岭某林区森林要伐引起的冻土退化年代森林覆盖率（%）冻土岛占全区域面积（%）19571960197019809476251010.55.82.30.05

大兴安岭北部地区，由于冻土温度为-1.5～4.2℃，冻土厚度为50～100米，冻土比较稳定，同时森林采伐时间较迟，因此，冻土退化呈显为最大季节融化深度加深，冻土温度升高。在地域上，冻土退化的程序是先山上后谷底；先阳坡，后阴坡；先粗粒土，后细粒土。

人为活动中，对冻土影响最大的是民用采暖建筑。观测资料表明，取暖房屋下面不仅冻土形成融化盘（图29），而且融化盘之下的地温逐年升高。阿木尔地区一民用采暖房屋，1976年11月开始使用，房屋下10米深处的地温为-3.7℃；1978年11月地温上升为-2.5℃。另一同时使用的民用采暖房屋其层下20米深处的地温仍逐渐年上升（图3