大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳分子特征及土壤矿化温度敏感性

　　

摘要： 作为中国第二大冻土碳库,大兴安岭多年冻土区土壤有机碳(SOC)稳定性对全球气候变化具有重要调控作用。为揭示该区域SOC分子特征及与矿化过程的关联机制,本研究采集不连续多年冻土区和岛状多年冻土区表层(0～10 cm)森林土壤样品,利用傅里叶变换衰减红外光谱(FTIR)解析SOC官能团组成及分子多样性,并通过室内培养试验(10和20 ℃,持续9周)观测SOC矿化动态,进而探究其温度敏感性(Q₁₀)与分子特征的耦合关系。结果表明: SOC官能团组成及分子多样性在空间上分异显著,且受多年冻土类型主导。不连续多年冻土区的芳香族(C=C、COO-)及烷烃类(C-H)含量显著高于岛状多年冻土区,而醇和酚类(O-H)含量则显著低于后者;不连续多年冻土区SOC分子多样性亦显著更高,且多样性与土壤pH和最大持水量(WHC)显著相关。增温显著促进多年冻土SOC矿化,20 ℃下的累积矿化量较10 ℃增加2.1～2.3倍;大兴安岭多年冻土区Q₁₀值介于1.1～1.9,并与易分解组分[脂肪族(C-H)、酰胺类(N-H)]含量呈显著正相关,表明活性碳库的快速响应是驱动温度敏感性的关键。本研究首次阐明了大兴安岭冻土SOC分子特征与温度敏感性的区域耦合规律,为精准评估该区域冻土碳-气候反馈潜力提供了分子尺度的理论依据。