多年冻土区存储大量有机碳，全球气候变暖导致多年冻土退化，将导致大量的碳释放，对气候变化具有正反馈效应。青藏高原是中低纬度面积最大的多年冻土区，气候变暖导致地温升高、活动层厚度增加和热喀斯特地貌快速发育，进而对生态系统碳循环具有重要影响。然而，目前青藏多年冻土区土壤有机碳储量如何，对气候变化如何响应还不清楚。

任务六专题5兰州大学资源环境学院牟翠翠教授与中科院西北生态环境资源研究院、美国杨百翰大学和德国汉诺威莱布尼兹大学等单位的科研人员合作，于2020年在《Earth-Science Reviews》发表了题目“The status and stability of permafrost carbon on the Tibetan Plateau”的重要研究成果。综合分析了过去青藏高原气温、多年冻土地温和热喀斯特地貌的发育过程，揭示了青藏高原多年冻土退化对碳循环过程的影响，全面评估了青藏高原多年冻土热状态变化及其对碳释放影响的生物地球化学过程，结果为进一步探讨区域和全球尺度上多年冻土碳的气候反馈效应及生态环境变化等研究提供了科学参考。

研究首先根据Web of Science数据，对过去几十年来北极和青藏高原多年冻土及碳循环的研究进行了定量比较，表明青藏高原多年冻土是气候变化研究的重要地区。通过对已有报道的采样点分布、土壤有机碳测定方法、多年冻土区面积的界定、土壤有机碳的空间扩展技术环节综合分析，指出青藏高原多年冻土区表层2 m土壤碳储量为19.0±6.6 Pg。这些土壤有机碳对气候变化敏感，容易被微生物分解，不同植被类型下土壤有机碳分解的温度敏感性系数为9.2±7.1。在高原尺度上，全球变暖增加了局部地区土壤碳的释放，但变暖又促进了植被生长，从而吸收更多的碳。综合青藏高原不同地区模拟升温及监测结果，发现干湿土壤条件下生态系统碳释放对升温的响应不同。目前青藏高原总体表现为碳汇，但未来气候变化可能增加多年冻土碳释放速率，减弱其碳汇功能。

本研究还重点分析了热喀斯特地貌对多年冻土碳循环的影响。已有的地球系统模式主要关注多年冻土缓慢升温过程。但是，在富冰多年冻土区，多年冻土退化会导致地表沉降、滑塌或热融侵蚀，形成热喀斯特景观。这些过程比较复杂而未被充分研究，因而还没有被纳入到耦合模型中，导致碳循环的评估具有很大不确定性。通过野外监测分析表明，青藏高原热融滑塌和热融湖塘发育是影响温室气体释放的重要过程，由于遥感技术限制，目前还缺少区域尺度扩展和整体反馈效应评估。为了降低多年冻土区土壤有机碳储量及其对升温响应的不确定性，未来研究需要进一步探索基于有机质来源和沉积过程对土壤有机碳分解释放的温度敏感性的影响，并量化多年冻土退化过程中养分的有效性在调节土壤有机碳动力学和生态系统恢复中发挥的作用。

该研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究项目（2019QZKK0605）（第一标注）的资助。