研究背景
在北半球，多年冻土覆盖了约22%的陆地面积，封存着全球陆地最大的土壤碳库。然而，在全球变暖的驱动下，多年冻土正面临快速退化的严峻挑战。一旦这些被长期封冻的古老碳库随冻土融化而释放入大气，将触发剧烈的温室效应正反馈，从而进一步加速气候变暖。因此，系统探明冻土区碳储量及其稳定性特征，不仅是厘清碳循环机制的关键，更为预测气候变暖背景下全球碳平衡的动态演变提供重要依据。
基于此，哈尔滨师范大学臧淑英老师团队以中国东北大兴安岭高纬度多年冻土区南部边界为研究对象，通过机械钻探及物理化学分组法，研究了不同地表类型深层土壤碳的组分与稳定性。研究发表在《Permafrost and Periglacial Processes》期刊。结果发现，深层冻土（尤其是森林地带）富含高活性碳，面临极高的变暖释放风险。该研究为气候模型中冻土碳反馈机制提供了重要的实测数据支撑。
为什么选择大兴安岭？
1. 大兴安岭位于高纬冻土南部边界，可能代表未来多年冻土温度状况；
2. 冻土层储存大量有机碳，有助于理解温室气体释放与碳循环变化；
3. 多样化土地覆盖类型有助于研究不同生态系统中碳的变化；
图1.研究区域。
研究方法
研究设计：在大兴安岭的北极村和呼中地区选取了三种典型地表覆盖类型进行采样，通过机械钻探，获取了深度达7-8 m的土芯，并将土壤细分为活动层和多年冻土层进行对比；
森林沼泽；
干旱森林；
灌丛沼泽；
监测指标：
碳组分测定：分析了7种有机碳组分，包括：
活性碳库：溶解有机碳 (DOC)、微生物量碳 (MBC)、易氧化有机碳 (EOC)、轻组有机碳 (LFOC)；
慢速碳库：颗粒有机碳 (POC)；
惰性碳库：矿物伴生有机碳 (MAOC)、重组有机碳 (HFOC)；
环境因子：土壤pH、含水量 (GWC)、颗粒组成等理化参数；
值得一提的是，团队利用SF-3500多通道土壤气体通量测量系统（北京理加联合科技有限公司）结合激光气体分析仪对土壤CO2浓度的进行测量，实现多点、长期、自动化的土壤气体浓度测量，并配备土壤温度和水分传感器进行协同测量，通过自动记录数据，该系统为分析冻土区土壤CO₂浓度变化及其与土壤水热因子的关系提供了高精度、连续性的观测数据。
图2.研究了3类不同土地覆盖（森林沼泽、干旱森林和灌丛沼泽）下TC、SOC、SIC、HFOC、LFOC、MAOC的垂直分布规律。
图3.3种不同地表覆盖类型（森林沼泽、干旱森林和灌丛沼泽）下POC、EOC、MBC和DOC的垂直分布。虚线代表永久冻土层。
表1.研究了三种不同土地覆被下三个样点的活动层和冻土活动指数。
图4.三个不同土地覆盖地点活动层和冻土层土壤理化变量和碳组分的皮尔逊相关矩阵（r）。
研究发现
1.碳含量的垂直分布
Ø 三种土地覆盖类型土壤碳含量随深度增加而降低，活动层高于冻土层，主要因表层凋落物分解及有机质迁移积累所致；
Ø 冻土层局部出现碳含量高值，可能与冻融扰动带入富碳土层及低温抑制微生物分解有关；
Ø 灌丛沼泽活动层有机碳显著更高，得益于积水限氧、黏粒吸附保护及低pH抑制微生物的协同作用；
2.碳库稳定性
Ø 在森林沼泽和干旱森林的活动层中，碳库的稳定性较差，而在灌丛沼泽的冻土层中，碳库的稳定性较高；
3.驱动因子
Ø 关键因子：土壤pH值和GWC是与土壤有机碳浓度关联最显著的因素；
Ø 相关性差异：活动层中土壤碳组分与环境因子的相关性显著高于多年冻土层；
Ø pH 值影响：土壤pH与有机碳组分呈负相关（酸性土壤有利于SOC积累）；
结语
该研究通过分析大兴安岭不同植被覆盖下土壤碳分布与稳定性发现：多年冻土层虽有机碳浓度较低，但因冻土保护作用，部分碳储量得以稳定封存；而活动层土壤碳含量则随深度增加逐渐减少。研究进一步指出，植被类型显著影响碳库特征，其中湿润环境的灌丛沼泽土壤碳储量更高且更为稳定。这一认识不仅揭示了大兴安岭冻土碳的储库特征，也强调了森林与沼泽下冻土碳库对气候变暖的差异化响应，为预测未来气候变化及优化冻土碳模型提供了重要科学依据。
发表期刊：Permafrost and Periglacial Processes【影响因子：3.3】
研究单位：哈尔滨师范大学、黑龙江科技大学、青藏高原冰冻圈观测试验研究站等
研究地点：大兴安岭北极村和呼中地区
使用设备：SF-3500多通道土壤气体通量测量系统
DOI：https://doi.org/10.1002/ppp.70002