千年尺度下大兴安岭北部多年冻土泥炭地碳动态对有机质来源与火强度的响应机制

本研究针对气候变暖背景下多年冻土泥炭地碳库稳定性问题，通过重建大兴安岭北部HT和JT泥炭地过去千年的有机质（OM）来源与火强度历史，揭示了灌木主导的OM来源（贡献率78.8–88.2%）与中等火强度对碳积累速率（CARs）和稳定性的协同促进作用，为预测冻土区碳汇功能对气候-火灾耦合响应的长期规律提供了关键证据。

　　

在全球气候变暖背景下，多年冻土泥炭地作为地球系统中重要的碳库，储存着约144Pg（1Pg=10¹⁵克）的有机碳，但其稳定性正面临野火频发和植被演替的双重威胁。这些碳库一旦释放，可能加速温室效应，形成气候变化的"碳炸弹"。然而，关于火强度如何通过改变植被来源影响泥炭地碳动态的长期机制，科学界仍缺乏系统认知。中国东北大兴安岭北部作为全球连续冻土带的南缘，其泥炭地碳库对气候变化响应尤为敏感，是研究这一问题的天然实验室。

中国科学院东北地理与农业生态研究所的Jinxin Cong团队在《Global and Planetary Change》发表的研究，通过分析HT和JT两处泥炭地的沉积岩芯，首次揭示了千年尺度上有机质来源与火强度对碳动态的协同调控机制。研究采用¹⁴C年龄-深度模型建立年代框架，结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术解析热解碳（PyC）的化学特征来重建历史火强度，并通过有机质分子组成追踪植被来源变化。

FTIR光谱揭示火强度演变
JT泥炭地的FTIR PyC 1720/1050比值在900–750和650–550 cal. yr. B.P.（校准年前）出现高峰，反映这两个时期存在显著燃烧事件。1515/1050比值变化则表明，300–200 cal. yr. B.P.期间发生了研究时段内最高强度的火灾，这与区域气候记录中温暖干旱期吻合。

植被来源的火灾驱动转变
定量分析显示，灌木始终是主要有机质来源，在JT和HT泥炭芯中分别贡献88.2±14.6%和78.8±21.5%的有机质。值得注意的是，300–200 cal. yr. B.P.的高强度火灾导致JT泥炭地有机质来源从灌木向草本显著转变，这种转变使碳稳定性降低23%。相反，中等强度火灾通过促进灌木比例提升，使碳积累速率（CARs）提高至35 g C m^-2 yr^-1。

碳动态的双重调控机制
研究发现火强度与碳库稳定性呈非线性关系：随着火强度增加，碳积累速率呈先升后降趋势，而碳稳定性持续增强。这种"此消彼长"效应源于火灾对植被和热解碳的双重影响——中等火强度既能通过促进灌木生长增加芳香化合物输入，又能生成稳定的热解碳（PyC），实现碳积累与稳定的最佳平衡。

这项研究首次在千年尺度上量化了冻土泥炭地碳库对火-植被耦合作用的响应规律，为预测气候变暖背景下高纬度碳汇功能演变提供了新视角。研究强调，未来气候模型需纳入火强度阈值效应（约500–700°C燃烧温度），才能准确评估冻土区碳循环反馈。实践层面，该成果为通过调控火制度（如计划烧除）维持泥炭地碳汇功能提供了科学依据，对实现"双碳"目标具有重要指导意义。