2025届高考地理二轮专题复习 地理中的68种效应之12 水热空洞效应 学案

这是一份2025届高考地理二轮专题复习 地理中的68种效应之12 水热空洞效应 学案，共8页。
近10年间，在黑土滩形成过程与机制方面研究也较多，基本上都围绕黑土滩形成过程开展一系列生物学、非生物学的动力机制，重点探明黑土滩形成过程生物、物理、生态等变化，为黑土滩的治理提供了有价值的参考。尚占环等提出了黑土滩形成的“三阶段”观点，及杂草主动侵入、被动侵入机制，毒杂草稳定维持机制，分析了鼠类活动异化草地植被繁殖体库和土壤养分的作用机制。并以秃斑块变化为核心提出了从秃斑块到草毡层孤岛化、干化的过程机制。尚占环等提出黑土滩秃斑块的“水热空洞效应”假说，并在2016年获得国家自然科学基金资助进一步深入开展机制性研究。韩立辉等提出秃斑块在黑土滩形成过程中的“负肥力岛”机制，也就是土壤养分流失集中区，并认为秃斑块达到5ｍ2小大时，会造成与周边其他景观异质性降低。林慧龙等提出秃斑块的“热岛”效应机制。尚占环提出“黑土滩二次发生”问题，并研究了发生机制面临问题，指出“黑土滩二次发生”是青藏高原黑土滩治理的重大问题，必须得到重视，才能有效的实施“黑土滩”治理工作。曹广民等以草毡层变化为核心提出高寒草甸主动、被动退化的两种动力，并在整体上将矮嵩草高寒草甸退化分为4个时期［异针茅＋羊茅－矮嵩草群落、矮嵩草群落、小嵩草群落、杂类草“黑土型”次生裸地］，3个阶段（被动退化阶段、主动退化阶段、过渡阶段），同时根据草毡层碳储量分析出高寒草甸系统稳定的核心在于草毡层。曹广民研究团队上述研究是以草毡层为核心，但是该理论体系是跨生态、气候区的调查基础上形成的，因此是否具有普适性，也就是说任何青藏高原区域的矮嵩草草甸的退化是否都遵循这一过程，特别是草毡层的变化过程，需要更多实证。
因此认为黑土滩的秃斑块存在“水热空洞效应”，并有加速草地退化的作用。即在高寒草地中秃斑块是在地表形成了水热空洞，大量水热通过秃斑散失，引起秃斑区域、周边区域“根系－土壤－冻土”系统逐渐不稳定，进一步加速更多的草毡层干化、剥离，同时造成毒杂草侵入、蔓延。黑土滩秃斑块在致密的草甸内产生后，会导致草地退化速度加快，至“黑土滩”退化草地的形成。致密的草甸退化后，水热异常是引起草甸下垫面的“土壤－冻土”系统不稳定的因素。秃斑块的水热空洞效应主要应包括地表和土壤水分通过秃斑块的异常流动现象，热量在秃斑块裸露土壤中的异常收支（吸附、散失）。这两方面与秃斑块面积、形状、连通性，以及气象因素、土壤质地、秃斑周边鼠洞密度等变量都有密切关系，需要与周边草甸覆盖区域进行对比，才能更多的诠释秃斑块的水热空洞效应。秃斑块亦给啮齿动物在秃斑周边打洞、攻击草甸覆盖区域提供了有利条件，更加速了秃斑块的扩张。
图22 秃斑块扩张与“黑土滩”退化草地的形成过程示意图
注：a1是a2草甸区域开始出现的秃斑块，在草地退化初始较少。b1和b2是秃斑块在草地退化过程中逐渐增加，连通b1，使得草甸草毡层成为干化的“孤岛”（b2），最后草毡层彻底消失（c2）。
c1和c2是高寒草甸的草毡层几乎全部消失，毒杂草占据生境，形成“黑土滩”的退化草地，c1为暖季景观（毒杂草滋生的群落），c2为冷季景观（植被枯黄，黑色土壤裸露，故名“黑土滩”）。
图23 秃斑块的水热空洞效应及对“黑土滩”形成作用的假设示意图
注：蓝色和红色虚线表示水热运动，线条的粗细模拟通量值。A表示高寒草甸未产生秃斑块的水热收支状态。B表示秃斑块增加了水热散失的空洞作用、毒杂草侵入，造成“草甸-土壤-冻土”系统不稳定。C表示随着秃斑块逐渐扩张，更多的草甸草毡层干化、剥离，毒杂草群落增加，逐渐形成大面积的“黑土滩”退化草地。
【配套题目练习】
一、单选题
（2018·山东济宁·二模）草地总生物量包括地上和地下生物量，其中地下部分分为活根和死根生物量。活根生物量比例可作为草地退化与否的敏感性指标。下图示意三江源地区某草地生物量分配构成，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表退化程度不同的三种草地，其中极度退化的天然草地被称为黑土滩。据此完成下列小题。
1．导致三种草地地上生物量低于地下生物量的主要原因是（ ）
A．强风B．低温C．干旱D．过度放牧
2．黑土滩、退化人工草地、未退化天然草地对应的序号分别是（ ）
A．Ⅰ、Ⅱ、ⅢB．Ⅱ、Ⅲ、IC．Ⅱ、I、ⅢD．Ⅲ、Ⅱ、I
3．针对黑土滩的治理，下列措施合理的是（ ）
①设置围栏禁牧②禁捕食草动物③设置草方格沙障④补播草种
A．①②B．②③C．③④D．①④
【答案】1．B 2．C 3．D
【解析】1．根据材料该地区表示三江源地区生物量示意图，三江源位于我国青藏高原地区，海拔高，气温低，冻土广布，植物死亡后地上部分比地下部分被微生物分解速度快，所以地上生物量比地下生物量少，B正确；强风、干旱和过度放牧在青藏高原地区与生物量的多少关系不大，ACD错误；故选B。
2．极度退化的天然草地被称为黑土滩，读图Ⅱ中活根生物量最少，所以Ⅱ应为黑土滩；因为人工草地退化前比天然草地植株密度大，所以退化后的人工草地死根生物量比天然草地的生物量大，活根生物量比未退化的天然草地少，即Ⅰ为退化的人工草地，Ⅲ为未退化的天然草地。故对应的序号分别是Ⅱ、I、Ⅲ。故选C。
3．三江源地区草地退化的主要原因是过度放牧、乱采滥挖等不合理的人类活动，治理黑土滩应从合理放牧，实行圈养，种植牧草；禁捕食草动物，可能会导致某些物种泛滥成灾，导致生态失衡；草方格沙障主要是治理风沙对交通设施的影响，该地区不存在。故①④正确，②③错误，故选D。
【点睛】草类根系部位生物量高，其主要原因为草类根系发达，根系部位水分条件较好，适宜生物生存，根系对土壤营养物质和凋落物具有吸收功能，根系部位适宜微生物生存，草地发挥着维持生物多样性，防风固沙，改善土壤结构，提高土壤有机质含量的作用。
（22-23高三下·全国·中职高考）果洛藏族自治州位于青海省东南部，地处巴颜喀拉山脉以北，平均海拔4330米，是我国重要的高原牧场。过度放牧会导致牧草难以恢复，形成裸露的黑色土地，被称为“黑土滩”。完成下面小题。
4．推测果洛高原牧场放牧的主要牲畜是（ ）
A．牦牛B．骆驼C．细毛羊D．水牛
5．“黑土滩”面积的扩大，将导致当地（ ）
A．降水量减少B．地表径流减少C．空气湿度降低D．下渗增多
6．为防止“黑土滩”扩大，牧民应当（ ）
A．延长牧场放牧时间B．变牧业为种植业
C．合理划区轮牧D．变游牧为定牧
【答案】4．A 5．C 6．C
【解析】4．果洛牧场位于青藏高原。牦牛是青藏高原的主要畜种，A正确；骆驼是荒漠地区的主要畜种，B错误；我国细毛羊主要分布在北方地区，青藏高原牧场基本不放牧细毛羊，C错误；我国水牛主要分布在南方地区，D错误。故选A。
5．降水量主要受大气环流影响，A错误；“黑土滩”面积扩大，即植被减少，下渗减少，地表径流增多，BD错误；“黑土滩”面积扩大，即植被减少，植被蒸腾作用减弱，空气湿度降低，C正确。故选C。
6．延长牧场放牧时间，会导致植被进一步减少，“黑土滩”面积扩大，A错误；当地海拔高，气候高寒，热量条件差，不利于发展种植业，B错误；合理划区轮牧，有利于草场恢复，减少或防止“黑土滩”扩大，C正确；变游牧为定牧后，定牧区域的草场得不到自然恢复，会导致植被进一步减少，“黑土滩”面积扩大，D错误。故选C。
【点睛】我国土地荒漠化现象严重，不同地区应对土地荒漠化的治理措施不同。内陆河流和山麓冲积扇地区应合理分配河流上、中、下游水资源，发展节水农业。半干旱的草原牧区应合理放牧，加强草场管理。干旱的绿洲边缘地区应发展节水农业，营造绿洲防沙林。半干旱的农垦区周围应扩大林草比重，调整土地利用结构；做好防风沙措施。工矿区、居民点等基本建设区应复垦土地，恢复植被。
（21-22高二下·山东·阶段练习）所谓“黑土滩”，是近年来青藏高原上的高寒草甸因退化而形成的裸露化土地，治理过程中牧民在已播撒草种的土壤上抛撒干草，牦牛群沿着牧草抛撒的轨迹进入播种区啃食草料。下图为“黑土滩”形成示意图，据此完成下面小题。
7．关于“黑土滩”的形成叙述正确的是（ ）
A．秃斑块导致该地更加干旱B．气候变化是主要原因
C．杂草生长缓解了“黑土滩”的形成D．“黑土滩”地区水分条件差
8．牧民引导牦牛在土壤上来回走动的主要目的是（ ）
A．加强水分蒸发B．提高种子成活率C．利于土壤形成D．减少杂草生长
【答案】7．A 8．B
【解析】7．据图分析秃斑块和杂草的存在都导致了蒸发量上升，当地变得更加干旱。人类活动是主要因素，当地为草甸，水分条件好。A正确。
8．牧民引导牦牛在土壤上来回走动，土壤表面的踩踏痕迹形成无数小土窝，土壤和草种此时产生更紧实更自然的挤压和黏连；且土窝有一定深度，可以蓄水保水，为草种提供水分；土壤变紧实可减少雨水和风力侵蚀；牛的粪便可以为草种发芽后的生长提供养分；可以减少老鼠对草种子的啃食。主要目的是提高种子成活率，B正确。牦牛在土壤上来回走动，土壤和草种此时产生更紧实，不利于水分蒸发；土壤已经形成，对土壤形成影响不大；牛的粪便可以为草种发芽后的生长提供养分，利于杂草生长；ACD错误。故选B。
【点睛】牦牛在播种后的土壤上来回行走，使土壤的表层被践踏成无数的小土窝，若尔盖草原属于典型的高原山地气候，气候比较寒冷，牦牛的踩踏使得土壤和草种之间更加紧实，这种挤压和黏更类似于自然界的生态变化。并且在牦牛踩踏之后的小土窝中，这些土坑有一定的深度，由于该地区受风蚀作用影响显著，地表较为干燥，这些被牦牛踩踏后的小土窝可以起到蓄水保水的作用，为草种提供生长所需的水分。
二、综合题
9．（2022·广东深圳·一模）【环境保护】
高寒草甸因气候变暖、过度放牧、鼠害泛滥等原因严重退化，在风蚀等影响下形成黑褐色“秃斑”状裸露土地，称为“黑土滩”。四川若尔盖县的草原牧场，正经历着一场由政府主导、学术支持、牧民主动参与的“黑土滩”复绿行动。复绿过程中，牧民在已播撒草种的土壤上抛撒干草，牦牛群沿着牧草抛撒的轨迹进入播种区啃食草料（如图)。
说明牦牛在播种后的土壤上来回行走对提高草种成活率的作用。
【答案】牦牛踩踏土壤表面形成无数小土窝，使草种与土壤产生更紧实更自然地挤压和粘连；土窝蓄水保水为草种提供水分；土壤变紧实可以减轻雨水和风力侵蚀；牦牛的粪便（和踩入土中的牧草）分解后为草种发芽生长提供养分；可以减少老鼠对种子的啃食。
【分析】本题以四川若尔盖县草原牧场复绿为材料，涉及牧草种植的区位条件、自然地理环境的整体性等相关内容，考查学生调动和运用相关知识点解决问题的能力。
【详解】四川若尔盖县草原的牧草是高寒草甸，气候寒冷，牦牛的踩踏会使土壤的表面形成更多的小土窝，使草类的种子与土壤贴合得更加紧实。高寒草甸风蚀作用显著，被牦牛踩踏后的土地可以有效的减轻雨水和风力的侵蚀。被踩踏后的土壤也能有效的减少高寒地带老鼠对于种子的啃食，提高种子的成活率。高寒地区水资源较为匮乏，土窝相较于周围地势较低，存在集水环境，为牧草的生长提供水分。牦牛产生的粪便被分解后，也可以为牧草提供成长所需的养分。
10．（2021·河南开封·一模）阅读图文材料，完成下列问题。
三江源国家公园是我国设立的第一批国家公园之一。它地处青藏高原腹地，平均海拔4700米以上，是全球气候变化反应最敏感的区域之一。长期以来，三江源地区面临严重生态恶化的困境，部分高寒草甸和湿地地区的草场植被严重退化，出现了大量斑块状的黑土滩，甚至演变为沙地。下图为三江源国家公园区域图和黑土滩景观图。
(1)分析部分高寒草甸和湿地地区草场出现黑土滩的原因。
(2)分析过度放牧对草原植被、土壤产生的影响。
(3)伴随全球变暖，三江源部分草甸和湿地生态持续恶化，请说明其生态恶化的演变过程。
(4)针对黑土滩生态困境，请提出合理的治理措施。
【答案】(1)气候变暖，降水量减少，草甸和湿地逐渐干涸，水位下降；植被退化，涵养水源能力下降，水土流失、土地沙化严重；人口增长迅速，超载过牧，草场利用不合理；旅游业的快速发展对生态环境的破坏；采挖中药材，对地表植被的破坏。
(2)草场压力增大，天然牧草生产力下降；牧草种类变得单一，优良牧草比例减少，质量下降；土壤变得紧实，性质恶化，加剧土壤盐碱化、沙化。
(3)气候日趋暖干（气候异常），草场质量和数量下降；植被退化，生物多样性减少，水土流失加剧、土壤肥力下降，形成了生产力水平极低的黑土滩；黑土滩持续恶化，土地沙化和盐碱化更加严重，逐渐演变为沙地或荒漠化土地。
(4)合理放牧（控制牲畜数量、实行圈养、围栏放牧或轮牧）；种植牧草；发展生态旅游；严禁滥采、滥挖；开展科学研究，通过技术手段治理；健全法律法规，守住生态红线。
【分析】本题以三江源地区的区域图为材料，涉及生态破坏的原因和治理措施，考查地理综合思维，知识的调动和运用能力。
【详解】（1）长期以来，三江源地区面临严重生态恶化的困境，部分高寒草甸和湿地地区的草场植被严重退化，出现了大量斑块状的黑土滩，甚至演变为沙地。说明该区域的生态环境恶化，导致水资源减少，出现土地沙化的现象，原因从人为和自然两个角度分析。随着全球变暖，气温升高，蒸发量大，降水量减少，草甸和湿地逐渐干涸，植被退化，涵养水源的能力下降，土地沙化严重。从人为角度分析，不合理的人类活动，例如超载放牧，采挖中药，导致地表植被破坏，生态环境恶化，出现土地沙化现象。青藏高原近些年为我国重要的旅游目的地，人类活动逐渐增多，生态环境压力增大，造成植被破坏。
（2）过度放牧，牲畜对草场的啃食超过植被的生长速度，草场压力较大。牧草恢复的速度较慢，优良牧草数量减少，牧草种类单一。没有植被对土壤的改善作用，土壤紧实，土质恶化。植被消失导致沙漠化，蒸发量增大，土地盐碱化现象加剧。
（3）生态环境的恶化主要从气候、地形、土壤、生物等角度分析。全球变暖首先造成的影响是，温度升高，蒸发量加大，导致气候趋于干燥。水分条件变差，植被退化，草场质量下降，生物多样性减少。水分和植被的减少影响了土质情况，导致土壤退化，出现黑土滩，土地沙化、盐碱化现象。全球变暖，冻土融化，土地退化。
（4）生态问题的治理措施需要从问题出现的原因分析。首先控制牲畜数量，合理规划载畜量。种植牧草，提高牧草的恢复力。严禁滥采滥挖，减轻对植被和土地的破坏。改变旅游开发方式，发展生态旅游，旅游资源做到兼具开发保护。制度方面，健全法律法规。科技方面，开展科学研究，通过技术手段治理。
11．（2022·全国·一模）【地理-选修6：环境保护】
“黑土滩”是青藏高原三江源地区特殊的土地退化现象，与近几十年人类活动有关，严重威胁着三江源区生态安全和草地畜牧业发展。该地区采用种子丸粒化技术（羊粪、粘土及种子按合理比例混合）治理“黑土滩”，取得了突出的成绩。下图为“黑土滩”形成过程示意图。
说明“黑土滩”的危害，并简析采用种子丸粒化技术能有效缓解“黑土滩”危害的原因。
【答案】危害：秃斑块区增多，植被覆盖度降低（草毡层退化，植被覆盖率下降），生物多样性减少；出现冻融洼地（或冻土层融化变深）；毒杂草增生，草地生产力下降。原因：恢复植被是治理“黑土滩”的关键，恢复植被的重点是人工种植牧草；采用种子丸粒化技术可以提高高寒、水肥条件差地区的种子萌发率（种子丸粒化可以持续为种子和幼苗提供营养成分，改善种子萌生和生长环境），快速恢复植被（保证植被均匀恢复）。
【分析】本题主要考查荒漠化的危害以及治理措施等相关知识，考查学生获取与解读地理信息，调动与运用地理知识的能力，落实区域认知，人地协调观等学科核心素养。
【详解】根据图示信息可知，自A至C，草毡层被破坏、退化，出现的秃斑块区域，且秃斑块区域增多，区域的植被覆盖度降低，草甸面积明显下降，区域生物多样性减少。自A→C，毒杂草数量增多，对原生草类植被的破坏增大，草地的生产力下降。自A→C，冻土层也发生了明显变化，冻土层融化变深，出现了冻融洼地。根据材料信息可知，种子丸粒化技术是将羊粪、粘土以及种子按合理的比例混合，而青藏高原地区海拔高，气候高寒，水肥条件较差，羊粪等可以为种子萌发和幼苗生长持续提供营养成分，改善种子萌生和生长环境，从而提高在气候高寒地区种子的萌发率，促进植被恢复，而区域植被恢复是治理黑土滩的关键所在，通过植被恢复，种植人工牧草，提高区域植被覆盖率，促使生态环境逐步向原生环境演替。
12．（21-22高二下·广东梅州·期末）阅读图文材料，完成下列要求。
若尔盖地处青藏高原东北边缘，享有“中国最美的高寒湿地草原”的美誉，近些年来却深受黑土滩的困扰。“黑土滩”是指高寒草甸极度退化后形成的大面积黑褐色“秃斑”状裸露化土地。人为不合理的干扰利用是导致草地退化的主要驱动力，鼠类肆虐是草地退化的催化剂。复绿行动过程中，当地牧民在已播撒草种的土壤上抛洒干草，成群的牦牛沿着牧草抛撒的轨迹边吃草料边快步进入播种区。受到牛蹄的来回践踏，土壤表面形成无数小土窝。下图为黑土滩的形成示意图。
(1)说明鼠类肆虐是草地退化的“催化剂”的原因。
(2)说明小土窝的形成对提高草种成活率的作用。
(3)请为当地的复绿行动提出合理的措施。
【答案】(1)鼠类啃食牧草，导致草地退化；鼠类挖洞破坏草根系，导致草死亡退化；鼠类挖洞破坏土壤环境，导致土壤养分、水分流失,草地退化；老鼠与牲畜抢食草，加重草地负担。
(2)牦牛践踏土壤表面形成无数小土窝，使草种和土壤产生更紧实更自然地挤压和粘连；可以减少老鼠对种子的啃食；土窝蓄水保水为草种提供水分；小土窝可以减轻雨水和风力的侵蚀。
(3)退牧还草；选育栽种优质牧草品种；做好草地灭鼠工作；围栏禁牧，促进草原恢复；建立草原生态环境保护制度。
【分析】本大题以若尔盖草地退化为背景，涉及草场退化的原因、草场退化的治理措施等相关内容（知识点），考查学生对基本知识基本原理的理解掌握能力，考查学生区域认知和综合思维能力的地理学科素养。
(1)老鼠也以草为食,因此老鼠肆虐会大量的啃食草地,导致草场退化，并且畜牧业草场也在此处，会加重草场压力;老鼠大多穴居，打洞会破坏草的根系，使草地死亡，导致草场退化，挖洞还会破坏土壤环境，导致土壤养分、水分流失,进而导致草地退化。
(2)草种本身并没有能力自己钻进土壤，牦牛践踏土壤表面形成无数小土窝使草种和地面形成了初步结合，小土窝蓄水保水较好，可以为草种提供生长水分，同时可以减轻雨水和风力对草苗的侵蚀。
(3)由材料“人为不合理的干扰利用是导致草地退化的主要驱动力，鼠类肆虐是草地退化的催化剂。”可知，草场退化的主要原因是过度放牧和鼠害。复绿行动即草场恢复首先要退牧还草；对已经遭到破坏的草场进行围栏禁牧，促进草原恢复，同时选育栽种优质牧草品种；鼠类肆虐是草地退化的“催化剂”，所以要做好草地灭鼠工作；建立草原生态环境保护制度，充分做好草场的恢复工作。