阿爾泰山多年凍土區泥炭沼澤有機碳儲量估算及其影響因素

諶小慧，張 彥*，武 政，楊艷麗，陳昭一，劉元恭

(1.福建師范大學福建省亞熱帶資源與環境重點實驗室，福建福州 350007；2.福建師范大學地理科學學院，福建福州 350007；3.海南師范大學地理與環境科學學院，海南?？?571158)

多年凍土主要分布在北半球中高緯度的高海拔地區，約占北半球陸地面積的23.9%[1]。在低溫條件下，多年凍土有機質分解速度緩慢，有機碳含量高，是全球重要的碳儲存庫[2-4]。IPCC第六次評估報告(AR6)指出，在過去的三四十年，全球多年凍土區30 m 以上的凍土溫度都有不同程度的上升，在全球氣候變暖的背景下，多年凍土的厚度和面積明顯減小[5]。有研究表明，多年凍土退化與氣候變暖之間存在著正反饋效應，增溫會引起多年凍土消融，導致多年凍土中長期封存的有機碳釋放到大氣中，影響大氣碳平衡，并反作用于氣候變暖[6]。碳累積和碳釋放是多年凍土退化與氣候變化互饋效應中的重要過程[7]，揭示多年凍土區有機碳庫的變化過程，是維持凍土圈碳庫平衡和適應全球氣候變化所面臨的重要科學問題。

泥炭沼澤碳儲量約占全球土壤碳庫的30%，是全球重要的碳儲存庫之一[8]，其中分布在多年凍土區的泥炭地碳儲量約為277 Pg碳，約占大氣碳儲量的1/3，在全球碳循環過程中發揮著重要作用[3]。在全球增溫的背景下，多年凍土退化過程促使泥炭中的碳大量釋放出來[9-11]，其中高山多年凍土區泥炭地因低溫和生長季短暫等環境特征，對增溫響應尤為敏感[12-13]。全球氣候模型的預測結果表明，到21世紀末，北半球高緯度地區將會增溫7～8 ℃，多年凍土區泥炭地將損失25%的有機碳[14-15]。因此，深入研究北半球高山多年凍土區泥炭地有機碳儲量及其動態變化趨勢，對深刻理解全球氣候變化過程具有重要意義。然而，由于不同區域泥炭厚度、有機碳累積過程以及局地氣候特征的差異，導致對多年凍土區泥炭地碳儲存潛力的評估仍存在很大的不確定性[16]。因此，精準評估不同多年凍土區泥炭地的有機碳儲量并揭示其影響機理，對于準確預測凍土圈碳庫平衡及其對全球氣候變化的適應特征十分必要。

中國泥炭地有機碳儲量研究主要集中在華中地區的江漢平原和神農架大九湖[17-18]、西南高海拔地區的青藏高原[19-21]、東北地區高緯度的大小興安嶺[22-23]、長白山和三江平原[24-25]、西北地區的新疆天山[26]等地，為評估中國泥炭地碳儲量提供了重要依據。中國西北地區的阿爾泰山是典型的中亞干旱、半干旱高山區，也是對全球氣候變化最為敏感的自然過渡帶之一。高山區多年凍土分布廣泛，其中分布在海拔2 500 m左右的多年凍土區的泥炭資源最為豐富，泥炭層較厚，最深處約10 m，并伴有大量呈不連續狀分布的多年凍土凍脹丘群，屬于典型荒漠干旱中山帶多年凍土泥炭沼澤，也是阿爾泰山碳儲量最大的區域[27-28]。目前，對該區泥炭沼澤的研究主要集中在泥炭記錄的環境變化方面[29-30]，但是對泥炭有機碳密度和有機碳儲量的估算缺少相關數據，導致對該區泥炭沼澤有機碳儲存潛力的認識不足[31]。此外，由于不同區域泥炭碳儲量估算的深度分辨率具有不一致性[21,24,32]，導致中國泥炭沼澤碳儲量估算具有較大的不確定性。不同局地環境條件下的多年凍土區泥炭沼澤，其泥炭厚度、有機碳密度和單位面積碳儲量有何差異？不同深度分辨率計算對估算深層泥炭碳儲量有何影響？厘清以上科學問題，對于精準評估中國泥炭沼澤碳儲量及其影響因素具有重要意義。

基于此，以中國西北阿爾泰山3處典型多年凍土區泥炭沼澤為研究對象，分析不同局地環境條件下，泥炭剖面單位面積有機碳儲量的變化特征和差異，并結合局地氣候、水文、植被等因素，揭示局地環境對泥炭沼澤有機碳儲量的影響。同時，以2 cm 分辨率為基準，估算不同分辨率下多年凍土區泥炭的有機碳儲量，探討不同分辨率對評估泥炭沼澤有機碳儲量的影響。本研究可補充中國西北干旱半干旱多年凍土區泥炭沼澤有機碳儲量數據，有助于理解不同分辨率對估算深層泥炭碳儲量的影響，對準確評估全球泥炭沼澤有機碳儲量及其變化趨勢具有重要科學意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

阿爾泰山橫跨中國、蒙古國、俄羅斯和哈薩克斯坦四國，呈西北-東南走向，總長約2 000 km。中國新疆維吾爾自治區的阿爾泰山位于整個山系中段的南坡，長約750 km，地處46°33′35″N至49°10′45″N，85°31′37″E至91°1′15″E之間[27]。山區地屬溫帶大陸性寒冷氣候，冬季漫長(約200 d以上)，積雪厚1～2 m。夏季短暫冷涼，年平均氣溫為-3.6～-1.8 ℃，雪線以上冰雪恒凍，終年寒冷；年降水量為400～600 mm，呈現出隨海拔的升高而遞增，由西北向東南遞減的明顯變化趨勢，屬典型的干旱-半干旱氣候區[33]。山區內多年凍土面積達1.1×104km2，約占整個山區面積的10%，多年凍土下界分布在海拔2 200 m左右的中山帶山間沼澤化洼地以及陰坡海拔2 560～2 660 m的地帶，在2 800 m以上呈大片狀或連續分布[34]。大面積泥炭沼澤分布在2 500 m左右的中山帶島狀多年凍土區內，泥炭厚度較大，并伴有大量的多年凍脹丘群，屬于典型的中亞干旱區中山帶多年凍土泥炭沼澤(圖1)。多年凍土泥炭沼澤橫貫整個山脈，沿山脈西北-東南走向按溫度、降水和日照時長梯度均勻分布，分別為黑湖泥炭沼澤(采樣點1)、哈拉薩孜泥炭沼澤(采樣點2)和三道海子泥炭沼澤(采樣點3)(圖1)。三處多年凍土泥炭沼澤的地理位置、海拔高度、泥炭層厚度、區域溫度、降水量、蒸發量、日照百分率等的詳細概況如表1 所示。三處多年凍土區的局地溫度、降水、日照時長、凍土發育等條件存在明顯差異，由西北向東南方向，呈現降水量逐漸減少、蒸發量和日照強度逐漸增加的明顯梯度變化[33]，為全面和精確開展不同局地條件下，阿爾泰山多年凍土區泥炭有機碳儲量及其影響機理研究提供了理想區域。

圖1 阿爾泰山多年凍土區泥炭沼澤采樣點示意圖及全景圖Fig.1 Schematic diagram and panorama of sampling sites of permafrost peat bogs in the Altai Mountains

1.2 樣品采集

沿山脈西北-東南方向，按局地水熱條件的梯度變化，選取黑湖、哈拉薩孜和三道海子泥炭沼澤為研究對象。于2019 年8 月10 日至20 日，分別在3 處泥炭沼澤水文相對封閉的位置鉆取連續且完整的泥炭柱芯，泥炭深度分別為5.0 m、5.4 m 和1.0 m。為揭示不同間隔分辨率計算對評估泥炭沼澤有機碳儲量的影響，現場用不銹鋼刀對泥炭剖面進行1 cm 切割，將收集的樣品分別裝入標記好的自封袋中，并進行編號，及時帶回實驗室進行測定。

1.3 樣品測定與指標計算

為保證深層泥炭有機碳儲量估算的精度，采集的泥炭剖面樣品按2 cm 分辨率，測定其容重和有機碳含量，首先，將樣品裝入一定容積(V)的鋁盒(質量m)中，于105 ℃下烘干24 h 至恒重，稱量后，計算單位體積的烘干樣品和鋁盒總質量(M)得到泥炭容重，容重(D)計算公式為；稱取坩堝質量M1，將測完容重后的泥炭樣品裝入坩堝內，于馬弗爐550 ℃灼燒4 h，待其冷卻后稱量樣品和坩堝的總質量M2，計算得到土壤有機質(SOM)含量，再根據51.7%的轉換系數換算出泥炭有機質中有機碳(SOC)含量[35]，計算公式為：SOC=SOM×51.7%。

本研究中泥炭深層有機碳儲量(SOCS)的計算公式如下[36]：

公式(1)中，BDi(g/cm3)為第i層土壤的容重；SOCi(g/kg)為第i層土壤的有機碳含量；Di(cm)為第i層土壤的厚度。

根據測量學絕對誤差和相對誤差的概念，計算不同分辨率下泥炭剖面的容重、有機碳含量以及有機碳儲量的差異程度。分別以2 cm 間隔分辨率的泥炭容重、有機碳含量和有機碳儲量數據為基準值，分別計算4 cm、8 cm和16 cm間隔分辨率下各因子數據估算的相對精度損失。計算公式如下[37]：

公式(2)和(3)中，Δ為不同分辨率下某因子的絕對誤差，即精度損失值；S1為不同分辨率下某因子的均值；S0為2 cm 分辨率下的泥炭容重、有機碳含量均值以及碳儲量，將其作為基準值；δ(%)為相對誤差，代表不同分辨率下某因子與基準值的差異程度，即相對精度損失。

1.4 數據統計與分析

利用Excel 2016 軟件，進行數據分析；利用Origin 2023b軟件，繪圖。

2 結果與分析

2.1 泥炭剖面變化特征

黑湖泥炭剖面容重的變化范圍為0.08～0.23 g/cm3，常見值在0.1～0.2 g/cm3，平均值為0.16 g/cm3；有機碳質量比的變化范圍在382.6～490.9 g/kg 之間，平均值為458.9 g/kg；有機碳密度的變化范圍在3.57～10.24 kg/m2之間，平均值為7.17 kg/m2。在0～150 cm 深度，泥炭容重和有機碳密度不斷降低，有機碳含量明顯增加；在＞150～400 cm 深度，泥炭容重、有機碳質量比和有機碳密度相對穩定，平均值分別為0.16 g/cm3、464.7 g/kg和7.25 kg/m2；在400 cm深度以下，泥炭容重明顯增加，而有機碳含量和有機碳密度呈明顯降低趨勢(圖2a)。

圖2 阿爾泰山多年凍土區泥炭容重、有機碳含量和有機碳密度的剖面變化特征Fig.2 Variation characteristics of bulk density,organic carbon content and organic carbon density in the permafrost peat profiles of the Altai Mountains

哈拉薩孜泥炭剖面泥炭容重的變化范圍為0.04～0.27 g/cm3，平均值為0.11 g/cm3；有機碳質量比的變化范圍在334.3～491.8 g/kg 之間，平均值為455.0 g/kg；有機碳密度的變化范圍在2.02～10.08 kg/m2之間，平均值為4.99 kg/m2。在0～200 cm深度，泥炭容重和有機碳密度不斷降低，有機碳含量明顯增加；在＞200～400 cm 深度，泥炭容重、有機碳質量比和有機碳密度相對穩定，平均值分別為0.095 4 g/cm3，465.1 g/kg 和4.43 kg/m2；在＞400～540 cm 深度，泥炭容重明顯增加，有機碳含量明顯降低，有機碳密度相對穩定，有機碳密度的平均值為5.04 kg/m2(圖2b)。

三道海子泥炭剖面泥炭容重的變化范圍為0.17～0.41 g/cm3，常見值在0.2～0.3 g/cm3，平均值為0.27 g/cm3；有機碳質量比的變化范圍在89.0～361.8 g/kg 之間，平均值為241.1 g/kg；有機碳密度的變化范圍在4.31～12.20 kg/m2之間，平均值為7.35 kg/m2。在0～80 cm 深度，泥炭容重變化較小，從80 cm 深度開始容重明顯增大；有機碳含量和有機碳密度波動較大，并隨剖面深度增加呈現不斷降低的趨勢(圖2c)。

2.2 泥炭剖面容重、有機碳含量和有機碳儲量的相對精度損失

2.2.1 容重的相對精度損失

以2 cm 間隔分辨率為基準，在4 cm、8 cm 和16 cm 分辨率下，哈拉薩孜泥炭剖面容重最低，且變化幅度最小，相對精度損失最低，為0.87%～4.10%；其次是黑湖泥炭剖面，容重的相對精度損失為0.70%～10.38%；三道海子泥炭剖面容重變化幅度較大，相對精度損失最高，為0.36%～15.81%。隨著分辨率的降低，黑湖和三道海子泥炭剖面容重估算的相對精度損失明顯增加，而哈拉薩孜泥炭剖面的相對精度損失變化不大(圖3)。

圖3 阿爾泰山多年凍土區泥炭剖面容重估算的相對精度損失Fig.3 Relative loss of accuracy in estimating bulk density of the permafrost peat profiles of the Altai Mountains

2.2.2 有機碳含量的相對精度損失

以2 cm 間隔分辨率為基準，在4 cm、8 cm 和16 cm分辨率下，黑湖和哈拉薩孜泥炭剖面有機碳含量的相對精度損失較小，分別在0.23%～1.43%和0.13%～2.13%之間；三道海子泥炭剖面有機碳含量的相對精度損失變化幅度較大，為0.67%～25.38%。隨著分辨率的降低，三處泥炭沼澤有機碳含量估算的相對精度損失逐漸增加，三道海子泥炭剖面有機碳含量的相對精度損失增加最為明顯(圖4)。

圖4 阿爾泰山多年凍土區泥炭剖面有機碳含量估算的相對精度損失Fig.4 Relative loss of accuracy in estimating organic carbon content of the permafrost peat profiles of the Altai Mountains

2.2.3 有機碳儲量的相對精度損失

以2 cm 間隔分辨率為基準，在4 cm、8 cm 和16 cm 分辨率下，3 處泥炭剖面的有機碳儲量及估算的精度相對損失如圖5所示。以2 cm間隔分辨率估算黑湖泥炭沼澤、哈拉薩孜泥炭沼澤和三道海子泥炭沼澤的有機碳儲量分別為3 585.6 t/hm2、2 697.1 t/hm2和734.9 t/hm2。以4 cm、8 cm和16 cm間隔分辨率估算黑湖泥炭沼澤有機碳儲量分別為3 626.0 t/hm2、3 638.5 t/hm2和3 706.4 t/hm2；哈拉薩孜泥炭沼澤有機碳儲量分別為2 681.1 t/hm2、2 683.2 t/hm2和2 721.5 t/hm2；三道海子泥炭沼澤有機碳儲量分別為733.8 t/hm2、791.3 t/hm2和895.3 t/hm2。隨著分辨率的降低，3 處泥炭剖面有機碳儲量的估算值逐漸增加。黑湖泥炭剖面有機碳儲量的相對精度損失在1.12%～3.37%之間，哈拉薩孜泥炭剖面有機碳儲量的相對精度損失在-0.59%～0.9%之間，三道海子泥炭剖面有機碳儲量的相對精度損失變化幅度最大，在-0.15%～21.82%之間(圖5)。

圖5 阿爾泰山多年凍土區泥炭有機碳儲量估算的相對精度損失Fig.5 Relative loss of accuracy in estimating organic carbon stock of the permafrost peat profiles of the Altai Mountains

3 討 論

3.1 阿爾泰山多年凍土區泥炭的變化特征

黑湖泥炭沼澤表層泥炭的容重和有機碳密度較大，在0～150 cm深度，隨著剖面深度的加深，二者都呈不斷減小的趨勢，有機碳含量則呈現出相反的變化趨勢(見圖2a)，這說明表層泥炭的分解度較大，導致其容重高，有機碳含量低，有機碳密度受容重影響較大。在＞200～400 cm剖面深度，泥炭的容重、有機碳含量和有機碳密度變化趨于穩定，是泥炭和有機碳穩定累積的主要階段。在400 cm深度以下，泥炭容重明顯增加，有機碳含量和有機碳密度降低，說明剖面底部泥炭分解度高，泥炭礦化嚴重。哈拉薩孜泥炭沼澤泥炭剖面有機碳變化特征顯示，0～30 cm 表層泥炭的容重和有機碳密度最高，隨深度增加，有機碳含量不斷降低(見圖2b)。這是由于多年凍土區泥炭凍脹丘的隆起導致表層泥炭分解度增加，且植被輸入量較少，導致泥炭丘頂難以形成新的泥炭層[38]。隨后，容重和有機碳密度不斷減小，有機碳含量趨于穩定，說明＞30～400 cm深度是該區域泥炭有機碳累積的主要階段。在400 cm深度以下容重和有機碳密度增加，有機碳含量較低，表明泥炭分解度大于累積率，使得有機碳累積減少。三道海子泥炭剖面容重和有機碳含量的變化特征差異較大(見圖2c)，在0～80 cm深度，泥炭容重高且波動較小，而有機碳含量和有機碳密度呈減小趨勢，且波動很大。

土壤容重和有機碳含量常被作為泥炭評估的重要指標，固碳潛力高的泥炭土通常具有較高的有機碳含量和較低的容重，而礦化嚴重的土壤一般具有較低的有機碳含量和較高的容重[39]。水文條件是導致泥炭容重和有機碳含量差異的主要因素之一，例如，永久性內澇造成的厭氧條件使得泥炭中的有機碳分解緩慢，而季節性水文變化導致的有氧環境則加快了有機碳的分解[40]。水位的變化還會影響泥炭中有機碳的含量和容重，泥炭地排水后水位下降，一方面會加劇泥炭分解，另一方面地表沉降以及泥炭的重力壓縮作用導致泥炭容重增加[41]。阿爾泰山多年凍土區的3 處泥炭沼澤中，黑湖泥炭沼澤泥炭容重較低，有機碳含量和密度較高，泥炭深度較深。因為該區域海拔高，降水充沛，水源補給主要來自高山融雪和地表徑流，淹水條件導致泥炭地植物殘體難以分解，從而促進了泥炭的堆積發育。因此，黑湖泥炭丘是3處泥炭地中密度最大的丘群，丘體多呈長形平行狀，泥炭丘發育穩定；哈拉薩孜泥炭沼澤有機碳含量高，容重和有機碳密度低，泥炭深度深，該區域植被凈初級生產力高，有機質積累快，但泥炭丘丘體坍塌嚴重，泥炭丘處于退化階段；三道海子泥炭沼澤有機碳含量低，容重和有機碳密度高，泥炭深度淺，三道海子區域年降水量最低，日照百分率和年蒸發量最高，泥炭沼澤嚴重干旱，泥炭分解度高，泥炭丘數量較少且形狀低矮不規則，加上過度放牧導致泥炭丘破壞嚴重，丘體坍塌不能成形，泥炭發育進入退化階段[27]。

3.2 不同深度分辨率對阿爾泰山多年凍土區泥炭有機碳儲量估算的影響

泥炭容重、有機碳含量和深度是評估泥炭有機碳儲量的重要因子。然而，由于不同區域土壤容重、有機碳含量和泥炭深度的不一致性，使得目前對全球泥炭地碳儲量的估算不夠精確[42]。例如，有研究表明，隨著深度的增加，泥炭的容重持續增加[43]，這主要由泥炭的重力壓縮作用所致。因此，若采用表層泥炭的容重估算整個泥炭剖面的碳儲量，會導致估算結果偏低[44]。還有研究發現，泥炭容重隨剖面深度的增加變化不大，深層泥炭的容重相對穩定，泥炭容重隨深度的變化對估算泥炭地有機碳儲量有著重要影響[45-46]。此外，泥炭深度在空間上的不一致，也會導致泥炭地碳儲量估算結果不準確。例如，有研究發現，泥炭深度從1 m增加到1.5 m，會導致區域泥炭地碳儲量被高估50%[47]，提高泥炭深度探測的精確性可以將泥炭碳儲量估算的不確定性從50%降低到4.3%[48]。

采用不同深度間隔分辨率估算泥炭地有機碳儲量，也會導致其碳儲量估算不精確。本研究發現，阿爾泰山3處多年凍土區泥炭剖面單位面積有機碳儲量不同，泥炭深度越深，碳儲量越大；在2 cm、4 cm、8 cm 和16 cm 間隔分辨率下估算的有機碳儲量存在明顯差異，分辨率越低，泥炭有機碳儲量的精度損失越大，導致評估的碳儲量數值越大(見圖5)。這說明泥炭地碳儲量精度損失的大小與泥炭深度有一定的關系，泥炭深度越深，精度損失越低，采用不同分辨率進行計算對深層泥炭碳儲量估算精度影響較大，分辨率降低會導致泥炭有機碳儲量估算值增高，因此，采用低分辨率計算會高估泥炭地的有機碳儲量。

3.3 新疆阿爾泰山多年凍土區泥炭有機碳儲量影響因素初探

與其他泥炭地相比，阿爾泰山泥炭沼澤泥炭深度相對較深，三江平原、長白山泥炭地泥炭平均深度相對較淺，若爾蓋泥炭地泥炭深度與北方泥炭地泥炭平均深度(2.3 m)較為接近(表2)。三江平原和若爾蓋高原泥炭地的容重都較高，有機碳含量低，而阿爾泰山泥炭沼澤的容重較低，有機碳含量高。不同的泥炭深度、容重和有機碳含量，導致不同區域泥炭地單位面積碳儲量存在顯著差異。三江平原地勢低平，年溫差大，其泥炭累積主要受東亞夏季風強度變化的控制，全新世中期夏季風的減弱以及降雨量的減少為泥炭累積提供了良好的水文地質條件，但在過去的500 a 中，夏季風的增強以及人為干擾的加劇導致三江平原泥炭累積速率降低[49]。長白山泥炭地與三江平原泥炭地均處于東亞季風區，中晚全新世時期，北半球夏季太陽輻射減弱、季節差異減少、東亞夏季風衰退導致該區泥炭大規模擴張[50]。但是，由于近代人為干擾嚴重，長白山區大多數沼澤都已退化為耕地，導致該區域泥炭地減少，碳儲量降低[24]。若爾蓋泥炭地位于高海拔地區，且泥炭形成時間較早，碳儲量豐富，其泥炭的形成和累積受全新世早期溫暖氣候以及強烈的夏季風影響，全新世晚期的干燥氣候導致若爾蓋泥炭分解度增加，另外，溫度也是影響若爾蓋泥炭地泥炭累積的主要因素[51-52]。

表2 不同區域泥炭地碳儲量估算Table 2 Estimation of carbon stocks in peatlands in different regions

阿爾泰山多年凍土區泥炭沼澤的固碳潛力明顯高于其他泥炭地(見表3)，主要由于多年凍土對高緯度泥炭地碳的動態變化具有較強的控制作用。一方面，多年凍土的存在，可調節泥炭地的水文條件，從而影響泥炭的性質和區域植被的發育[54]；另一方面，多年凍土的堆積為泥炭創造了相對干燥的條件，促進了泥炭丘的形成[55]，凍土中封閉的泥炭有機碳往往比封閉的礦物土壤有機質更不容易分解[56]。因此，多年凍土的存在大大增加了阿爾泰山泥炭地的固碳潛力。

本研究還發現，即使處于同一大區域氣候背景，阿爾泰山3 處多年凍土區泥炭沼澤單位面積有機碳儲量也存在顯著差異(見圖5 和表2)。黑湖泥炭沼澤單位面積有機碳儲量最高，為3 585.6 t/hm2，哈拉薩孜泥炭沼澤單位面積有機碳儲量為2 697.1 t/hm2，單位面積有機碳儲量最低的是三道海子泥炭沼澤，為734.9 t/hm2。黑湖和哈拉薩孜泥炭沼澤大約發育于10 000 a B.P[27]，而三道海子泥炭沼澤大約發育于1 600 a B.P，由于泥炭層厚度與泥炭發育年齡之間通常存在顯著的線性關系，因此，不同時期泥炭的發育過程會導致泥炭層厚度出現顯著差異[57]。三處泥炭沼澤有機碳儲量的差異還受到局地植被類型的影響，三道海子泥炭沼澤植被類型以草本為主，黑湖與哈拉薩孜泥炭沼澤的植被類型以蘚類為主，與泥炭蘚相比，雖然草本植物堆積的泥炭容重和有機碳含量較高[58]，但泥炭蘚類植物的儲水量較高，會導致地下水位持續升高并形成缺氧條件，使得泥炭分解速率降低，從而促進了泥炭有機碳的累積[59-60]。

此外，三處泥炭沼澤有機碳儲量的差異，還受到局地氣候以及水文條件的影響[61]。三處多年凍土區的局地溫度、降水、日照時長和凍土發育等條件存在明顯差異，由西北向東南方向，呈現降水量減少、蒸發量和日照強度增加的明顯梯度變化(見表1)。黑湖泥炭沼澤降水最充沛，水源相對豐富且蒸發量小，而且該泥炭沼澤位于哈納斯自然保護區內，受人為干擾較少，有利于泥炭累積，有機碳分解速率低；與黑湖和哈拉薩孜相比，三道海子泥炭沼澤降水較少，太陽輻射和蒸發量較大，加上強烈的放牧干擾，導致該區泥炭沼澤發育緩慢，凍土退化嚴重，有機碳分解度較大[27]。區域氣候和水文條件對泥炭累積具有重要影響，能夠導致區域泥炭沼澤泥炭累積與發育不同步，進而影響泥炭沼澤有機碳儲量[62]。

多年凍土對氣候變化的響應尤為敏感，氣候變化對多年凍土區泥炭累積有著重要的影響[63]。本研究中阿爾泰山不同多年凍土區泥炭沼澤有機碳儲量差異顯著，除受大區域氣候影響外，該區特有的小氣候、水文條件、凍土發育、植被類型以及地貌差異等局地因素，都會影響多年凍土區泥炭有機碳儲量的變化[64]。因此，今后在泥炭碳儲量估算的研究中，應更多考慮泥炭地的局地環境條件，為降低區域泥炭地有機碳儲量估算的不確定性提供更多參考信息。

4 結 論

對阿爾泰山多年凍土區3 處泥炭沼澤的泥炭深度、容重、有機碳含量和有機碳密度的研究發現，黑湖泥炭剖面容重低，有機碳含量和有機碳密度高，表層泥炭分解度大，＞200～400 cm 深度是黑湖泥炭和有機碳穩定累積的主要階段，剖面底部礦化嚴重；哈拉薩孜泥炭剖面有機碳含量高，容重和有機碳密度低，表層泥炭與底部泥炭分解度大，＞30～400 cm 深度是泥炭和有機碳穩定累積的主要階段，底部有機碳累積較少；三道海子泥炭剖面容重高，有機碳含量和有機碳密度低。

以2 cm 間隔分辨率估算新疆阿爾泰山多年凍土區黑湖泥炭沼澤單位面積有機碳儲量為3 585.6 t/hm2，哈拉薩孜泥炭沼澤有機碳儲量為2 697.1 t/hm2，三道海子泥炭沼澤有機碳儲量為734.9 t/hm2。不同分辨率估算的泥炭沼澤有機碳儲量差異顯著，分辨率越低，泥炭有機碳儲量估算的精度損失越大，導致泥炭碳儲量被高估，而且泥炭厚度越淺的泥炭沼澤受分辨率的影響越大。

與其他區域泥炭地相比，阿爾泰山泥炭沼澤單位面積有機碳儲量顯著高于其他泥炭地，具有巨大的固碳潛力。不同區域泥炭地的地理位置、氣候變化、水熱條件以及凍土發育等對泥炭地的固碳潛力有重要影響。此外，即使處于同一氣候背景下，阿爾泰山不同多年凍土區泥炭沼澤有機碳儲量存在顯著差異。由此推測，局地環境差異也是影響不同泥炭地有機碳儲量差異的主要原因。