青藏高原多年冻土区地表土壤水分是该区地表各圈层之间物质和能量迁移转化的重要媒介，准确的地表土壤水分时空信息有助于分析该区土壤冻融循环过程、多年冻土退化特征以及在探讨地表土壤水分对气候变化的响应等方面具有重要科学意义。现阶段，青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化，对区域土壤水分产生了显著影响。受限于该区高寒、缺氧以及恶劣天气的影响，青藏高原多年冻土区大范围的高分辨率土壤水分信息相对缺乏。为此，以青藏工程走廊沿线区域为研究区，以土壤水分的相关地表变量（地表温度、归一化植被指数、增强植被指数、坡度、坡向、高程、土壤质地、经纬度）为输入变量，以实测地表土壤水分为目标变量，基于随机森林回归方法分别建立了白天和夜间的土壤水分反演模型，得到了研究区2015～2018年5～9月地表土壤水分含量数据。结果表明：两个土壤水分反演模型均具有较好的反演精度，模型训练结果和验证结果与实测土壤水分含量的相关性均大于0.97，误差较小（RMSE=0.03 m3/m3），偏差接近于0 m3/m3，对各站点模拟结果较优，反演得到的地表土壤水分空间分布特征与植被分布特征一致，自东南向西北呈递减趋势。

多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解。为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮（铵态氮、硝态氮）含量分布特征，于2020年秋季（9月末）采集呼玛河流域三种类型多年冻土区（不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区）16个1 m深的土壤剖面，基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响。结果表明：土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区，土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区；在垂直剖面上，随着土壤深度的增加，土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势，且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系（P<0.05）。结构方程模型表明，植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素，年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱；冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素。研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑。

土壤碳库作为全球碳循环中最为重要的组成部分，是陆地生态系统中最大的碳库。冻土区土壤碳库是对气候变化反应最为敏感的碳库，气候的微弱变化都会对其浅层土壤有机碳产成巨大的影响，进而影响着区域景观和生态。氧化稳定性作为反映土壤有机碳抗氧化能力的指标，影响着土壤有机碳的数量与质量，受制于气候因素影响，其变异在高寒冻土区具有一定的规律性。为探究冻土的土壤有机碳及其氧化稳定性分布特征，基于实验数据与2011—2019年的气候资料，采用随机森林模型对土壤有机碳含量、不同氧化难易程度土壤有机碳组分和土壤有机碳氧化稳定性系数，以及环境变量（年均降水量、年均日照时数、年平均气温、海拔）进行多要素数字化制图并分析其控制性因素。结果表明：模型对三江源冻土区浅层土壤有机碳的解释度在54%以上，数字化制图能较好地反映土壤有机碳的分布情况；土壤有机碳主要受降水和日照时数的影响，温度次之；不同氧化难易程度组分空间分布各异，但氧化稳定性具有北高南低的分布特征；冷、干利于冻土区浅层土壤有机碳氧化稳定性的提升。

多年冻土是地球上不可忽视的潜在汞库.全球气候持续变暖加速了多年冻土的融化和退化,增加冻土中汞的释放风险.树木年轮作为一种有效生物代用记录,能够记录长时间尺度环境汞的变化历史.本研究采集中国东北多年冻土区优势树种落叶松（Larix gmelinii Rupr.）和樟子松（Pinus sylvestris var. mongolica）年轮样品,建立了年分辨率的汞浓度历史记录.结果表明,过去170年树轮汞浓度平均值变化范围为0.36～3.96ng g-1;树轮宽度对汞浓度无显著影响.樟子松年轮汞浓度平均值显著高于落叶松,表明常绿树种在大气汞吸收累积上的优势并受到冬季汞沉降的影响.不连续冻土区落叶松年轮汞浓度在20世纪70年代呈现急剧上升趋势, 90年代到达峰值后快速下降.落叶松年轮汞在20世纪70年代之后更快的上升趋势以及更高的浓度反映了浅根系落叶松对冻土融化释放汞吸收的影响.樟子松年轮汞浓度呈现“双峰曲线”,峰值分别出现在20世纪30年代和80年代.不同类型冻土区的樟子松年轮汞浓度在20世纪30年代出现共同峰值,表明该时段有着相同的汞源,而随后岛状冻土区的樟子松年轮...

多年冻土区河岸森林湿地是水文、生态和生物化学过程的关键区域。本研究以河岸森林湿地及其与泥炭地的交错带土壤为对象,分析了腐殖质层和不同深度土壤理化性质、生态化学计量和微生物呼吸活性(微生物生物量碳、基础呼吸、微生物熵和代谢熵)特征。结果表明:与大兴安岭多年冻土区泥炭地和河岸森林湿地的交错带相比,河岸森林湿地土壤理化性质主要分异在20 cm土层以下,其总碳、总氮含量和碳磷比、氮磷比显著降低,生态化学计量特征的变化主要是由于氮含量变化引起的,说明河岸森林湿地土壤氮转移相对较快,存在氮限制;交错带湿地土壤中钠、镁、钾和钙含量主要在30 cm土层发生分异,而河岸森林湿地土壤中钠、镁、钾和钙含量主要在20 cm土层发生分异,其镁含量与土壤总碳、总氮和总磷含量显著相关,说明土壤镁含量是大兴安岭河岸森林湿地的重要营养元素;河岸森林湿地和交错带腐殖质层微生物呼吸活性高于其他层土壤,说明其易分解的碳组分含量高;河岸森林湿地和交错带土壤微生物呼吸活性与土壤理化性质、生态化学计量特征及营养元素的相关性存在差异,而河岸森林湿地土壤总氮含量与微生物呼吸活性显著相关,说明大兴安岭河岸带湿地土壤微生物活性受氮的限制。

为了解大兴安岭多年冻土区森林小流域基流特征及其与降水和土壤水分的关系,利用电导率质量平衡法(CBM)进行基流分割,利用双累积曲线法(DCM)分析降水对径流组分的影响,利用交叉相关分析法(CAM)研究土壤含水量和径流组分之间的因果和时间延滞关系。结果表明:研究期流域基流流量为123.93 mm、地表径流量为65.43 mm,总径流量为189.36 mm。基流是河川径流主要补给来源,对年径流量的贡献高达65%。径流组分存在显著的季节性变化特征,其中5月份融雪径流期基流指数最低,为23%,基流随着降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐减少,同时,基流和土壤含水量没有显著相关关系;在生长季(7—9月份),基流指数均大于50%,其中8月份最高,达91%,基流随降雨历时的增加对总径流量的贡献逐渐增加,基流与土壤含水量存在显著相关关系(P<0.05)和延滞效应,说明流域森林土壤有良好的水分入渗、储存和排泄的水文功能。这些研究结果表明,大兴安岭多年冻土区森林小流域径流以基流为主要来源,森林土壤具有良好的水源涵养功能,起到了消洪补枯的作用。

大兴安岭北部是我国唯一的中高纬度多年冻土区，其水热特征分析对陆气能量交换、生态系统和气候变化等研究有重要意义。基于2011—2020年期间对大兴安岭森林生态站附近的湿地多年冻土开展的气温和0～2m地温和土壤含水量数据，对大兴安岭湿地多年冻土活动层的水热特征进行了分析。结果表明：湿地多年冻土活动层内地温的变幅随深度减小，且具有滞后性。融化期地表温度高于深层地温，冻结期相反。2012年、2013年、2019年和2020年的平均融化速率分别为0.49、0.61、0.47和0.56cm·d-1，向上平均冻结速率分别为1.34、2.12、2.58和1.65cm·d-1。向下平均冻结速率分别为1.69、1.02、3.32和1.00cm·d-1，最大融化深度分别为78.73、85.65、66.22和74.94cm。2012年5月—2013年5月期间，土壤未冻水含量随地温变化的拟合关系较好，相关系数大于0.90，且深层拟合效果优于表层。融化期土壤水分变化幅度大，与地温的相关性差，随深度增加相关性减弱。湿地充足的水分为多年冻土的双向冻结提...

多年冻土温室气体排放对全球气候变化有重要影响。采用静态暗箱—气相色谱法,于2016—2017年生长季（5—9月）,对大兴安岭多年冻土区兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）通量进行野外原位观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子。结果表明:3种林型土壤CO2通量范围为65.88～883.59mg·m-2·h-1;CH4通量范围为-93.29～-2.82μg·m-2·h-1;N2O通量范围为-5.31～45.22μg·m-2·h-1。整个生长季兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤均表现为CO2、N2O的排放源、CH4的吸收汇,土壤CO2和CH4通量在不同林型...

在气候变暖背景下,大兴安岭森林大火导致多年冻土退化,植被发生更新和演替,对森林生态系统服务功能造成重要影响。文中选取大兴安岭北部多年冻土区满归和阿龙山火烧区为研究对象,通过定量方法计算了林火后,固碳释氧效益损失;净化环境效益损失,包括吸收SO2和粉尘净化价值;水文效益损失,包括防洪和涵养水源效益;小气候效益损失;保护野生生物以及游憩效益损失。研究发现,满归和阿龙山火烧后,生态系统服务效益损失重大。其中,固碳释氧效益和净化环境效益损失较大,分别占总效益损失的42.34%和41.94%;水文效益和保护野生生物效益损失较小,分别为2.82%和0.80%;小气候效益和游憩效益居中,分别占8.61%和3.49%。即使针叶林生态系统恢复到阔叶林生态系统,净化环境效益损失仍然可达69.3%。由此看来,保护多年冻土区的针叶林,减少森林火灾的发生对维持多年冻土区森林生态系统的稳定性和可持续发展至关重要。

【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z15-轻度择伐15%、Z45-强度择伐45%、J-皆伐)（采伐试验已10 a）样地的土壤呼吸年净碳排放量（CO2与CH4）、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子（温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等）,并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z15和Z45)使其土壤CH4年均通量(0.07～1.53 mg·m-2h-1)提高5.7～6.4倍（P> 0.05）,皆伐却使其显著提高20.9倍（P <0.05）;2)采伐（择伐与皆伐）使其土壤CO2年均通量(84.94～106...