高考地理中的泥碳问题

一、水循环与沼泽的形成理关系原理

二、泥炭的形成过程

A植物残体积累：泥炭形成的第一步是植物残体在湿地环境中积累。这些植物可能是苔藓、蕨类植物、灌木或其他湿地植物。

B分解和堆积：随着植物死亡，它们的残体开始分解，但由于湿地环境中缺氧，分解过程缓慢。未分解的有机物在湿地中堆积，形成了泥炭的起始阶段。

C长期压实：随着时间的推移，堆积的植物残体受到上方层次的压力，逐渐压实并形成泥炭。这个过程需要几百到几千年的时间，泥炭层可以很深，甚至达到数米。

三、泥炭的形成条件

物质来源：动植物遗体等有机物质

气候条件：潮湿、低温阴凉、多雨

构造条件：构造沼泽要持续缓慢沉降

地理环境：有稳定的水体

注意：

①泥炭沼泽在较长的时间尺度内是不断沉降的，其沉降的速度与植物遗体堆积的速度相同时，泥炭层堆积越来越厚。

②当沼泽的沉降速度大于植物遗体的堆积速度时，植物会被水淹死，泥炭化作用终止。

③当沼泽基底沉降速度小于植物遗体堆积速度时，植物的遗体分解，同样泥炭化作用停止。

④所以泥炭层的堆积厚度在没有大的气候环境的变化影响时，主要受控于植物遗体堆积速度与沼泽基底沉降速度相同的时间长度。

四、泥碳湿地的功能
A泥炭湿地具有汇碳和储碳的功能‌。

泥炭地是由沼泽植物的残体在多水的缺氧条件下形成的，这些植物残体在分解过程中会积累大量的碳，形成泥炭。泥炭地中的植物残体、腐殖质等能够吸收和固定大量的碳，从而起到汇碳和储碳的作用，有助于减缓气候变暖‌。
B泥炭湿地对维持生物多样性和保持生态平衡至关重要‌。

作为湿地生态系统的重要组成部分，泥炭地在维持生物多样性方面发挥着举足轻重的作用。它们为许多动植物提供了栖息地，支持了丰富的生态系统服务功能‌。
C泥炭湿地能蓄水、调节径流、涵养水源、调节气候、吸附污染物质及有机养分的功能。

泥碳湿地在推动水循环方面起着重要作用‌。湿地作为自然界的水体调节器，能够储存和过滤水，自我调节能力強，帮助维持水循环的平衡，确保水资源的可持续利用‌。

D泥碳湿地有调节局部气候功能

泥碳湿地下垫面为水域，能增大本地局部地区大气的云量和降水量，增大湿度，减小气温日较差。

E泥碳湿地是生物栖息地，生物多样性丰富。有科研和旅游开发的良好条件。

例题分析

例一、泥炭腐殖化度受植物残体数量和微生物活性影响（适宜的温湿度利于提高微生物的活性，而厌氧环境会抑制其活性），泥炭分解速率越快，腐殖化度越高。干旱区山地-绿洲生态系统会影响泥炭腐殖化度的变化。下图为新疆乌鲁木齐市八家户泥炭地位置及腐殖化度随时间变化示意，A时期有较强的水动力环境。据此完成下面小题。

1．八家户泥炭地的水源补给主要来自

A．山地降水 B．冰川融水

C．地下水 D．季节性积雪融水

2．A时期八家户泥炭地腐殖化度整体偏低的成因可能为

A．冷湿环境，植物生长繁茂，可供分解残体多

B．冷干环境，植物生长受限，可供分解残体少

C．暖干环境，水分不饱和，植物残体易分解

D．暖湿环境，水分过饱和，植物残体难分解

3．该区域A时期绿洲与泥炭地的整体演化表现可能为

A．绿洲繁盛，泥炭地扩张

B．绿洲萎缩，泥炭地扩张

C．绿洲繁盛，泥炭地收缩

D．绿洲萎缩，泥炭地收缩

参考答案1．B 2．D 3．C

试题分析

1．从题图可知，八家户泥炭地位于天山主峰-博格达峰附近，有丰富的冰川资源，冰川融水在夏季融化后，能够为泥炭地提供稳定的水源补给，B正确；八家户泥炭地位于新疆乌鲁木齐市，属于干旱区山地-绿洲生态系统。新疆地区气候干旱，降水较少，因此山地降水不可能是主要水源补给 ，A错；虽然地下水在某些地区可能是重要的水源，但在干旱区，地下水的补给量通常有限，C错。季节性积雪融水在春季融化后可以为泥炭地提供水源，但其水量和持续时间有限，无法与冰川融水相比，因此季节性积雪融水不是主要水源，D错。故选B。

2．由材料信息可知，“A时期有较强的水动力环境”说明当时气候温暖，冰川融水丰沛，八家户泥炭地有多条河流汇入，长期处于过饱和、缺氧状态。而缺氧环境会抑制微生物活动，使得植物残体难以充分分解，腐殖化度偏低，D正确，BC错；相比于冷湿环境，暖湿环境，利于植物生长，更为繁茂，A错。故选D。

3．依据材料信息“干旱区山地-绿洲生态系统会影响泥炭腐殖化度的变化”结合上题分析可知，A时期气候温暖，冰川融水丰沛，由于山麓绿洲更容易获取充足水源而得以繁盛；而泥炭地因距山麓地带较远，同时山麓绿洲繁盛会消耗大量水源，汇入沼泽泥炭地的水量有限，在干旱的区域，气候温暖，蒸发量加大，不利于沼泽泥炭发育，因此该区域A时期泥炭地的整体演化表现可能面积收缩，C正确，ABD错。故选C。

泥炭，又称为草炭、泥炭土、黑土、泥煤，是煤化程度最低的煤，也是腐殖煤系列最原始的状态。泥炭是在泥炭沼泽中堆积形成的，以后在上覆沉积物的压力及进一步菌解条件下，经过压紧和脱水变得更加坚固，成为褐煤，再继续受到地下温度和压力作用时，经煤化作用形成烟煤或无烟煤。

例二、泥炭是由植物残体在水分丰富、氧气不足的沼泽环境下长期积累形成的有机质沉积物。天然泥炭地是地球重要的陆地碳库，其碳循环特征和变化趋势会影响陆地系统碳源汇。下图示意泥炭地碳循环系统。据此完成下面小题。

1. 该系统中起着碳汇作用的环节为A. 植物呼吸作用

B. 微生物分解作用

C. 水体释放甲烷

D. 水体溶解有机碳

2. 天然泥炭地疏干排水后由碳汇转为碳源，其机制是

A. 植被光合作用增强

B. 土壤碳累积增加

C. 植被根系吸水减弱

D. 有机质分解增强

参考答案考

1. D 2. D

试题分析

1、植物呼吸作用，把有机物中的碳以CO₂形式归还大气，属于碳源，A错误；

微生物分解作用，分解植物残体释放CO₂、CH4，属于碳源，B错误；

水体释放甲烷，CH₄直接进入大气，其增温效应远强于CO₂，属于碳源，C错误；

水体溶解有机碳，碳以溶解态有机碳的形式滞留、蓄积在水体中，属于碳汇，D正确。

2、排水后植物可能因缺水而光合作用减弱，且光合作用增强是增加碳汇，A错误；

排水后分解增强，碳累积会减少，B错误；

植被根系吸水减弱是水位下降的结果，但不是导致碳汇转为碳源的直接机制，C错误；

疏干排水后，地下水位下降，土壤中氧气含量增加，好氧微生物大量繁殖，有机质分解作用显著增强，泥炭中的碳大量以CO₂释放到大气，泥炭地从碳汇变成碳源，D正确。

例三、在青藏高原多年冻土区，地下冰融化使上覆土体失去支撑而发生的滑塌现象称为热融滑塌。研究表明，滑塌体中裸露的泥炭层有机质含量高，质地松散，常诱发当地再次发生热融滑塌。热融滑塌会造成多年冻土出露地表，深刻影响当地自然环境。下图示意青藏高原局部地区的热融滑塌现象。据此完成下面小题。

1．泥炭层对热融滑塌的形成有促进作用，是由于泥炭层

①吸收热量能力较强 ②易被流水侵蚀破坏

③减缓多年冻土消融 ④抗风化作用能力强A．①② B．①③

C．②④ D．③④

2．热融滑塌导致多年冻土出露，会使当地短期内

A．地表微生物活动减弱

B．温室气体的排放减少

C．土壤矿物质流失减缓

D．土壤有机质分解加快

参考答案

1．A 2．D

试题分析

1．裸露的泥炭层有机质含量高，颜色较深，吸收热量的能力较强，会促进多年冻土消融，地下冰加速融化使上覆土体失去支撑，促进热融滑塌的形成，①正确，③错误；泥炭层质地松散，抗风化作用能力弱，易被流水侵蚀破坏，诱发当地再次发生热融滑塌，②正确，④错误。综上所述，A正确，BCD错误，故选A。

2．热融滑塌导致多年冻土出露，会使当地短期内冻土加速融化，土壤温度升高，地表微生物活动增强，土壤有机质分解加快，温室气体的排放增多，D正确，AB错误；冻土加速融化形成径流，土壤矿物质流失速度加快，C错误。故选D。

热融滑塌一般指在厚层地下冰分布的斜坡区域，由人为活动或自然因素而造成地下冰暴露，在融化季节地下冰融化使其上覆的融土失去支承而在自重作用下发生塌落的现象。

例四、阅读材料，完成下列要求。

在地表水淹环境中，初级生产力水平较高，但植物分解速率较低，这使得未分解完全的植物残体逐渐积累形成泥炭，发育形成泥炭地，其发育形成往往需要几百甚至上千年的长期碳累积，地下水在其形成过程中作用显著。受20世纪50年代以来气候变暖和水循环影响，全球泥炭地的碳累积速率增幅明显。下表示意自全新世以来全球主要泥炭地区域及其累计速率变化。

(1)指出北方泥炭地形成发育的有利自然环境条件。

(2)分析地下水在泥炭地形成过程中的作用。

(3)简述20世纪50年代以来全球泥炭地碳累积速率增幅明显的原因。

参考答案

(1)纬度高，气温低，植物死亡后分解慢，有利于泥炭积累；地表水丰富，淹水厌氧环境下植物残体保存较好，易于形成泥炭；苔藓类等植物发育广，初级生产力水平较高，有机质来源丰富；蒸发弱，水分下渗少，地表水分积累多；陆地面积广，全新世以来长期处于稳定环境，利于泥炭积累等。

(2)地下水通过不断补给地面，形成稳定的地表水淹环境；使地表及地下长期处于过饱和湿润状态，土层通气不良，植物分解慢而积累成为泥炭；水体比热容大，地下水使得土壤维持相对稳定的温度环境，利于泥炭保存；为地表藻类等植物提供水分，维持较高的初级生产力，提供泥炭物质来源等。

(3)气候变暖，地表植物生物量增加，初级生产力水平提高；大气降水及冰雪融水增加，地表水分增多，适合植物残体积累形成泥炭的水淹环境增多等。

例五、阅读图文资料，完成下列要求。

在潮湿或地表积水的环境中，由于氧的缺乏，死亡植物体的分解缓慢形成有机物的积累现象，这些积累的有机物被称为泥炭，其吸附性能好，吸水能力强，可以蓄积大量的水分。神农架大九湖湿地是汉江一级支流堵河的发源地，其内有华中地区保存最为完好的亚高山泥炭地。研究发现，神农架大九湖泥炭地的固碳能力与植被关系密切。下图示意2016年神农架大九湖泥炭地CO2通量与CH4通量特征（CO2通量为正值表示生态系统碳吸收，CH4通量为正值表示生态系统碳排放）。

(1)指出2016年大九湖泥炭地固碳能力最强的月份，并分析该月固碳能力强的原因。

(2)简述大九湖泥炭地对维护水资源安全的重要意义。

叁考答案

(1)6月该月气温高，降水多，植被生长旺盛；植被的光合作用强，吸收的碳远大于植被呼吸和微生物活动排放的碳；此时降雨较多，泥炭地积水，不利于有机质的分解。

(2)吸水能力强，蓄水量大；涵养水源，调节径流；通过沉淀、吸附、吸收等作用，净化水质。

例六、阅读材料，完成下列问题。（12分）

大九湖国家湿地公园（下图）位于湖北神农架西南边陲，区内有亚高山草甸和多种蕨类沼泽，平均海拔1730米，气候冬长夏短，年平均降水量约1500mm，各月降水均匀。大九湖盆地石灰岩广布，落水洞逐步发育，溪流通过北侧落水洞群流到外部。大九湖国家湿地公园林地分布于盆地周边的高山上；灌草散布于高山基部；耕地、沼泽.等分布于中央盆地。大九湖湿地形成年代久远，中央盆地沉积了深厚的泥炭（泥炭是植物遗体沉入沼泽底部，由于潮湿等原因无法完全分解，残留的植物遗体多年积累而成）。因泥炭富含有机质，吸水能力强，吸附性能好，历史上当地农民多采挖泥炭用作种植肥料。

大九湖湿地公园成立前，正面临着湿地加速变浅变干的处境。湿地公园成立后，为了保护湿地，大九湖区经济从“湿地开垦”逐步过渡到“多元发展”的新格局。

(1)请从气候角度出发分析大九湖盆地泥炭沉积的有利条件。(6 分)

(2)试推测公园成立前大九湖湿地变浅变干的原因。(6分)

(3)说明当地农民大量采挖泥炭对生态环境造成的不利影响。(8 分)

(4)指出大九湖地区产业多元发展的方向。(6 分)

参考答案

（1）湖泊的静水环境利于泥沙沉积（2 分），上游河水经过了多个湖泊连续沉积（2 分），同时流域植被覆盖率高（2 分）（,这些都导致尼亚加拉河河水含沙量极低）。（满分 6 分）

（2）（气温升高，上游冰雪融水增多,）伊利湖水位上升（2 分）；冰川北退，下游河道通畅，水位下降（2 分），导致上下游水位落差增大（2 分）（,流速加快。）（满分 6 分）

（3）控制水流措施类：伊利湖出口修建水闸；引水分流；在尼亚加拉瀑布上游兴建水库等。（任答 2点得 4 分）

加固措施类：用混凝土加固崖壁；在跌水潭底部铺设缓冲物；用混凝土加固跌水潭底部等。（任答 2点得 4 分）（满分 8 分）

例七、阅读图文材料，完成下列要求。

在寒冷地区的高（台）地上，流水少量汇于局部洼地，同时带来氮磷等营养元素供洼地内湿（水）生植物生长。这些洼地中植物死亡残体分解缓慢且不彻底，以泥炭形式积累，形成典型泥炭湿地（图a），当泥炭堆积高于周围区域时，水流方向发生变化，湿地水中氮磷等营养元素缺乏，只能生长藓类等耐贫营养生物，积累成过湿的垫状泥炭藓层，形成雨养型泥炭湿地（图b）。

(1)分析寒冷的气候在泥炭湿地发育中的作用。

(2)简述典型泥炭湿地和雨养型泥炭湿地水流方向与生物量的差异。

(3)指出雨养型泥炭湿地发育的地形条件。

(4)说明雨养型泥炭湿地发育过程中，水中营养元素逐步减少的原因。

(5)分析垫状泥炭藓层高于周边地面但仍能处于过湿状态的原因。

参考答案

(1)气候寒冷，蒸发量少，形成冻土层，减少水分下渗，有利于水分积累；寒冷的气候抑制死亡植物的分解，有利于泥炭积累。

(2)典型泥炭湿地水从周边流向湿地，生物量较多；雨养型泥炭湿地水自湿地流向周边，生物量较少。

(3)高（台）地中的局部洼地。

(4)缺少周边汇水带来的营养元素；湿地水中的部分营养元素被植物吸收，植物死亡后被固定于泥炭中；部分营养元素随流水流出湿地。

(5)蒸发少；相对于蒸发，降水较多(降水频次高)；垫状泥炭藓层持水能力强。

例八、阅读图文材料，完成下列要求。

热融湖指由冻土融化形成凹陷积水而成的湖泊。北极地区对气候变暖具有“放大器”机制，导致北极地区热融湖数量快速增长。格陵兰岛超过80%的土地被冰川覆盖，其冰层平均厚度约2300m。泥炭层是指由泥炭化作用形成的粗腐殖质层，泥炭层中含有大量的水。研究表明，北极地区地表泥炭层的破裂会加速热融湖的形成与发展。下图示意北极地区热融湖的空间分布。

(1)北极地区热融湖空间分布具有显著的不均匀性，试描述其具体表现。

(2)分析格陵兰岛几乎没有热融湖发育的原因。

(3)说明地表泥炭层破裂促进热融湖发育并扩张的过程。

参考答案

(1)亚洲北部、北美洲北部热融湖分布较多；欧洲北部热融湖分布较少。

(2)下垫面以大面积、厚度大的冰川为主，缺乏发育热融湖的基础条件（冻土）；气候寒冷，冰川融化缓慢；即使形成局部积水，受冰盖辐射冷却影响，容易再次冻结。

(3)地表泥炭层破裂，隔热作用减弱，破裂处下方部分冻土消融，形成洼地；泥炭层涵养的水源向凹陷处流动，叠加冻土消融补给，使洼地积水；热融湖雏形形成，湖水储存的热量向四周传导，导致湖泊四周冻土塌陷，冻土表面泥炭层更易破裂，循环上述过程，热融湖实现扩张。

例九、泥炭是沼泽植物残体在过湿环境下未能被微生物完全分解而堆积形成。新疆阿尔泰山区盛行西风，第四纪冰期结束（距今约1.5万年）后陆续形成多处泥炭沼泽。受气候变暖影响，近近十年来阿尔泰山区泥炭沼泽面积迅速减少。2016年，阿尔泰山区泥炭沼泽正式成为国家湿地公园。下图示意阿尔泰山区两处泥炭沼泽（表1）从形成至今泥炭沉积速率的变化。

1.说明第四纪冰期结束后甲处泥炭沼泽的形成过程。

2.据图说明乙处泥炭层比甲厚的原因。

3.指出甲乙两处中近年来受气候变暖影响显著的一处，并简述判断依据。

4.简述在阿尔泰山区泥炭沼泽建设国家湿地公园的意义。

参考答案

1.气候变暖加剧蒸发，甲地湖泊水位降低，沼泽形成；沼泽植物繁殖，死亡后残体在沼泽底部沉积；气温较低且地表积水，微生物分解慢，植物残体不断累积。

2.与甲地相比，乙地形成时间较早；距今6千年前沉积速率较大。

3.乙地。乙地沉积速率较小；降水少、积水浅；乙地气温低，对气候变暖更加敏感等。

4.对大气的影响，如增加碳汇、净化空气等；对水的影响，如涵养水源、调蓄洪水、改善水质等；对生物的影响，如维护生物多样性、保护生态系统等；对文化服务功能的影响，如提供科研场所、提供休闲场所、保障居民健康等