東北地理所在全球泥炭地形成途徑研究方面取得進展
泥炭地是重要的土壤碳庫，近萬年來持續發揮碳匯作用。自末次冰盛期以來，全球泥炭地不斷形成擴張，對大氣CH4和CO2的濃度變化產生了重要影響。泥炭地主要通過水體沼澤化(Terrestrialization)和陸地沼澤化(Paludification)兩種途徑形成。水體沼澤化指湖泊等開放水體逐漸被物質填充并積累泥炭的過程，可能經歷淺水湖泊—潛育沼澤—泥炭地的演變序列；陸地沼澤化則是指森林、草地等陸地生態系統因地下水位上升或排水條件惡化導致土壤長期飽和，最終在礦質土壤表面直接積累泥炭的過程。兩種形成途徑具有不同的初始生態系統、水文演變和植被演替過程，因而可能具有不同的氣候、地形因素控制作用和碳循環效應。然而，現有研究通常將泥炭地的形成視為統一過程，且受可獲取的觀測數據不足、空間分布不均的限制，對兩種形成途徑及其碳循環效應的差異關注不足。
為此，中國科學院東北地理與農業生態研究所大氣環境與生態演變學科組基于全球泥炭地基底年齡數據，系統分析了末次冰盛期以來兩種泥炭地形成途徑的環境控制因素、空間分布及碳循環效應差異。研究搜集了4253條全球泥炭地基底年齡記錄，過濾重復樣點和空間篩選后保留了1523條有效記錄。基于其中611條明確形成途徑的記錄并結合年均溫、年均降水、年均溫變化量、年均降水變化量以及海拔、坡度和坡向共7項環境因素建立隨機森林模型，對其余912條未明確形成途徑的記錄進行了預測。
研究發現，降水、海拔和溫度是控制泥炭地形成途徑的三個最重要環境因素，相對重要性分別為30.7%、29.5%和20.9%。相對更高的溫度、降水和相對更低的海拔更有利于水體沼澤化的形成。空間分布上，陸地沼澤化主要集中在中高緯度大陸腹地，如北美洲中部、哈德遜灣、西西伯利亞和西伯利亞中東部；水體沼澤化則更多分布于季風區以及受暖流影響的中高緯地區，如華北、華南、北大西洋和歐洲中西部(圖1)。
圖1 泥炭地兩種形成途徑的全球分布及8個主要分布區的環境因素特征
此外，冰蓋退縮、山脈走向、盛行風系統以及海平面變化等局部因素會導致部分區域的環境因素對兩種形成途徑的控制作用偏離全球規律。研究進一步重建了21 ka B.P.以來兩種形成途徑形成頻率的歷史動態。研究結果表明，水體沼澤化早于陸地沼澤化出現；新仙女木事件后，隨著氣候轉暖、增濕，兩類泥炭地快速形成。陸地沼澤化形成頻率在約11.0 ka B.P.達到6.8%的峰值，水體沼澤化則在約9.0 ka B.P.達到5.6%的峰值。進入中晚全新世后，氣候趨干，抑制了陸地沼澤化的形成，并在6.5 ka B.P.之后形成頻率快速下降，而水體沼澤化的形成頻率下降則較為緩慢(圖2)。值得關注的是，兩種形成途徑形成頻率的歷史動態與大氣CH4、CO2濃度變化表現出明顯的階段性對應關系，水體沼澤化的形成可能更有利于釋放CH4，而陸地沼澤化的形成則可能更有利于吸收CO2。該研究結果有助于進一步認識末次冰盛期以來全球泥炭地擴張與大氣溫室氣體變化之間的關系，也為未來泥炭地碳循環模擬中進一步考慮形成途徑差異提供了新的思路。
圖2 泥炭地兩種形成途徑形成頻率的歷史動態
相關成果發表于國際期刊Global and Planetary Change，東北地理所碩士研究生高云龍為第一作者。該研究工作得到國家自然科學基金重大項目(42494822)、國家自然科學基金(42301120, 42330509)、國家重點研發計劃(2023YFF0807201)、吉林省自然科學基金優秀青年基金項目(20250101022JJ)等項目資助。
相關論文信息：
Yunlong Gao, Jiangtao Gao, Jinxin Cong, Dongxue Han*, Guangxin Li, Guoping Wang, Bei Li, Chuanyu Gao*, 2026. Global peatlands formed via paludification since the Last Glacial Maximum are more conducive to absorbing CO2. Global and Planetary Change, 267, 105692. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2026.105692
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