东北寒区多年冻土退化对沼泽湿地碳循环关键生物地球化学过程的影响研究

东北寒区是我国沼泽湿地的主要分布区，是重要的碳库。在过去的40年里，气候变暖导致该区多年冻土大面积退化，其对沼泽湿地碳平衡会产生什么样的影响？驱动机理如何？目前尚缺少系统的研究，特别是野外对比观测研究尚属空白。本项目拟选取该区不同类型冻土带（连续多年冻土、大片多年冻土、岛状冻土及季节性冻土）沼泽湿地，采用时空互代法，通过野外对比观测与控制试验等，系统研究冻土退化和冻融作用变化对沼泽湿地主要温室气体排放、有机质分解、土壤有机碳组分、微生物活性和酶活性、土壤氮的可利用性和固碳能力等的影响，揭示不同土壤有机碳组分在冻土退化过程中的稳定性和对温度升高的敏感性、土壤碳库动态与氮可利用性变化的关系，及沼泽湿地土壤固碳潜力变化趋势等，为精确评价全球变化背景下高寒地区湿地碳收支和我国湿地碳管理提供基础数据和理论依据。

东北多年冻土区沼泽湿地是重要的碳库，但缺少气候变暖对土壤碳库稳定性影响的系统研究。本项目选取东北不同类型冻土区沼泽湿地，采用时空互代法，通过野外对比观测与控制试验等，系统研究了冻土退化和冻融作用变化对沼泽湿地土壤有机碳矿化、有机碳组分、主要温室气体排放及固碳能力等方面的影响，揭示了不同土壤有机碳组分在冻土退化过程中的稳定性和对温度升高的敏感性、土壤碳库动态与氮可利用性变化的关系，及沼泽湿地土壤固碳潜力变化趋势等。研究发现：（1）多年冻土区土壤有机碳具较高的温度敏感性，土壤碳库分解的潜在风险大，土壤中氮可利用性增加会改变相关酶活性而促进有机碳的矿化，进一步增大了土壤碳库的不稳定性；（2）沼泽湿地的多年冻土中具有CH4的高富集，冻融期沼泽湿地存在CH4 “爆发式”排放，立枯的维管束植物是沼泽湿地非生长季及冻融期CH4排放的主要途径；（3）不同冻土区沼泽湿地生长季主要温室气体排放模式存在着差异，冻融过程、活动层融深变化和水位是生态系统尺度上控制不同冻土区CH4排放的主要因子，而温度是区域尺度上有机碳矿化和含碳气体排放的关键因子；（4）多年冻土退化会显著促进湿地主要温室气体的产生与排放及DOC的输出，但生态系统NEE增大；（5）目前气候条件下，不同冻土区沼泽湿地仍是大气CO2重要的汇（58-152 g C m-2）。. 4年来，项目已发表学术论文59篇，其中SCI论文39篇，TOP期刊论文12篇，1人入选“国家百千万人才工程"，培养博士后3名，博士、硕士研究生10名。