泥炭地储存了约30%的土壤有机碳，近半数北方泥炭地分布在中高纬度的多年冻土区。气候变暖加速多年冻土退化，促使热融湖形成。随着植被残体不断堆积，热融湖畔泥炭地逐渐形成并快速扩张。在此过程中，随着泥炭表面逐渐抬升，泥炭地由受地表水或地下水补给的矿养型泥炭地（fen），逐渐转变为主要依赖大气降水补给的雨养型泥炭地（bog）。这一转变通常伴随着植被由莎草占优势的草本泥炭地转向由泥炭藓和灌木占优势的灌丛泥炭地，并影响泥炭地土壤碳的化学组成及其稳定性。然而，在热融湖沼泽化过程中，植被演替如何影响泥炭地土壤碳化学稳定性仍缺乏清晰认识。

为此，中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态系统管理学科组以大兴安岭北部典型热融湖畔泥炭地为研究对象，在热融湖南北两岸不同植被群落采集了7根泥炭沉积柱芯，涵盖莎草、泥炭藓、灌木和乔木等植被类型。研究利用泥炭沉积柱芯中正构烷烃（n-alkanes）的组成及其特征指标，结合放射性碳（¹⁴C）定年，重建了热融湖沼泽化过程中泥炭地的fen-bog转换过程，并整合傅里叶红外光谱（FT-IR），评估了热融湖畔泥炭地fen-bog转换过程对泥炭土壤碳化学稳定性的影响。

图1 各泥炭沉积柱芯正构烷烃比值、芳香化合物含量及总氮变化

研究结果表明，热融湖畔泥炭地南北两岸的fen-bog转换并不同步，可能与局地地形有关。北岸莎草、泥炭藓与灌丛群落中，正构烷烃记录的n-C₂₃/n-C₂₉比值变化表明，泥炭地fen-bog转换主要发生在1960s-1990s，而南岸泥炭藓与灌丛群落柱芯记录的fen-bog转换主要发生于2000s（图1）。地势相对较高的北岸泥炭地可能较早减弱了与矿质水源的水文联系，而地势较低的南岸泥炭地受矿质水源的影响持续时间较长，因而fen-bog转换相对滞后。与此同时，北岸泥炭地植被开始演替的时间与已有研究记录的区域干旱时段相近，表明这一干旱事件可能加速了fen-bog转换过程。进一步研究发现，fen-bog转换过程中，泥炭植被群落的变化伴随着芳香化合物含量增加及总氮含量下降。利用线性混合效应模型（LMM），将泥炭柱芯身份作为随机效应，以考虑同一柱芯内样品的相关性和不同柱芯的基线差异，并在比较不同植被优势阶段时纳入总氮含量和正构烷烃n-C₂₃/n-C₂₉比值。结果表明，泥炭藓与灌木优势阶段的芳香化合物含量分别为32.7%与34.8%，均明显高于莎草优势阶段的29.9%。在考虑总氮含量和正构烷烃n-C₂₃/n-C₂₉比值后，植被优势阶段仍可独立解释芳香化合物含量差异的19.2%。

图2 热融湖畔泥炭地fen–bog转换及泥炭土壤碳化学稳定性提高

以上结果表明，热融湖沼泽化过程中，湖畔泥炭地fen–bog转换具有明显的时空差异，可能与区域气候、局地地形及水文条件的差异有关。随着fen–bog转换的发生，泥炭土中氮含量逐渐下降，且植被群落由莎草群落转换为泥炭藓和灌木群落导致了泥炭土中芳香族化合物含量明显增高，化学稳定性也随之升高（图2）。该研究结果有助于进一步认识多年冻土退化背景下热融湖畔泥炭地fen–bog转换及碳库演变过程。

相关研究成果发表于第四纪领域国际期刊Quaternary Science Reviews，东北地理所博士研究生高江涛为第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金重大项目(42494822)等资助。

论文信息：

Jiangtao Gao, Chuanyu Gao, Dongxue Han, Jinxin Cong, Yunlong Gao, Guangxin Li, Guoping Wang, Ming Jiang, 2026. n-Alkane records reveal fen-to-bog succession with increasing peat carbon stability during thermokarst lake terrestrialization. Quaternary Science Reviews 394, 110346.

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2026.110346

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 https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2025.113281