Question

阅读图文材料，回答下列问题。

中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站（37°37’N，101°19’E，海拔3200m，下称“海北站”，地处祁连山东段北支南麓，属典型的高原大陆性气候。一年仅有冷暖两季，冷季漫长而寒冷，年平均气温-1.7℃，年降水量小于600mm，暖季草类植被茂盛。

土壤CO₂的释放是大气温室气体的重要地表生态源之一，是土壤微生物对土壤有机物质分解作用的结果。CO₂释放速率（mg·m^-2·h^-1）是指单位时间、单位体积土壤中释放的CO₂量，与地温关系最为密切。下面左图为海北站高山灌丛草甸土CO₂释放速率、气温、地表温度的日变化图，右图为海北站牧草不同物候期（5～6月为牧草返青期、7～8月为草盛期、9月为牧草枯黄期）高山灌丛草甸土CO₂释放速率的日变化图。

（1）分析海北站高山灌丛草甸土土壤肥沃的自然原因。

（2）描述海北站高山灌丛草甸土CO₂释放速率的日变化特征，并简述导致这种变化的原理。

（3）结合上图推测过度放牧对海北站高山灌丛草甸土CO₂释放速率的影响。

Answer

（1）该地暖季草类茂盛，为土壤提供有机质多；冷季漫长，气温低，土壤微生物活动较弱，有机质分解缓慢；降水较少，淋溶作用弱，利于有机质的积累与保存。

（2）特征：CO2释放速率从6：00开始逐渐增加，14：00后逐渐下降；最大值出现在14：00，最低值出现在6：00。

原理：日出后随太阳辐射增加，表层地温升高，土壤微生物活性增强，CO2释放速率增大；太阳辐射减弱后，地温气温均降低，土壤微生物活性减弱，CO2释放速率逐渐降低。

（3）过度放牧造成草地退化；地表植物生物量和地下根系生物量减少（土壤中有机质含量下降）；土壤微生物数量和种类也下降；最终导致土壤中CO2释放速率降低。

【解析】

本题主要考查自然地理环境的整体性原理、地理图表的描述与判读、人类活动对自然地理环境的影响等相关知识。综合性较强，难度较大，且文字材料内容较多，需要加强对文字材料中有效信息的整合与提炼能力，结合图示信息以及所学地理知识，灵活分析作答。

（1）该地区土壤肥沃的自然原因可从有机质的来源、有机质的分解以及有机质的流失三个角度加以分析。根据材料“该地区一年仅有冷暖两季，冷季漫长而寒冷，年平均气温-1.7℃，暖季草类植被茂盛”可知，该地暖季草类茂盛，为土壤提供了较多的有机质，而冷季漫长，气温低，土壤微生物活动弱，有机质的分解速度慢；根据材料“该地属典型的高原大陆性气候，年降水量小于600㎜”可知，该地降水较少，淋溶作用弱，有利于有机质的积累与保存。

（2）该地CO₂释放速率的日变化特征根据左图信息描述即可（注意起伏和极值）。根据图示信息可知，CO₂释放速率从6：00开始逐渐增加，14：00后逐渐下降（总体变化趋势），最大值出现在14：00，最低值出现在6：00（极值分布）。原因根据材料“土壤CO₂的释放是大气温室气体的重要地表生态源之一，是土壤微生物对土壤有机物质分解作用的结果”，并结合图示信息可知，CO₂释放速率与地表温度关系密切，其原因在于随着日出后太阳辐射增强，地表温度升高，土壤中微生物的活性增强，CO₂释放速率增大。随着太阳辐射的减弱，地温气温均逐渐降低，土壤微生物活性减弱，CO₂释放速率也逐步降低。

（3）根据右图可知，该地在草盛期CO₂释放速率较大，在返青期和枯黄期CO₂释放速率较小。且CO₂的释放速率与土壤中有机质的含量以及微生物的等因素有关。由此可以推测：过度放牧导致草地退化，从而导致地表植物生物量和地下根系生物量减少，土壤中的有机质含量减少，土壤微生物数量和种类减少，最终导致土壤中CO₂释放速率降低。