泥炭地是重要的土壤碳库，近万年来持续发挥碳汇作用。自末次冰盛期以来，全球泥炭地不断形成扩张，对大气CH4和CO2的浓度变化产生了重要影响。泥炭地主要通过水体沼泽化(Terrestrialization)和陆地沼泽化(Paludification)两种途径形成。水体沼泽化指湖泊等开放水体逐渐被物质填充并积累泥炭的过程，可能经历浅水湖泊—潜育沼泽—泥炭地的演变序列；陆地沼泽化则是指森林、草地等陆地生态系统因地下水位上升或排水条件恶化导致土壤长期饱和，最终在矿质土壤表面直接积累泥炭的过程。两种形成途径具有不同的初始生态系统、水文演变和植被演替过程，因而可能具有不同的气候、地形因素控制作用和碳循环效应。然而，现有研究通常将泥炭地的形成视为统一过程，且受可获取的观测数据不足、空间分布不均的限制，对两种形成途径及其碳循环效应的差异关注不足。
为此，中国科学院东北地理与农业生态研究所大气环境与生态演变学科组基于全球泥炭地基底年龄数据，系统分析了末次冰盛期以来两种泥炭地形成途径的环境控制因素、空间分布及碳循环效应差异。研究搜集了4253条全球泥炭地基底年龄记录，过滤重复样点和空间筛选后保留了1523条有效记录。基于其中611条明确形成途径的记录并结合年均温、年均降水、年均温变化量、年均降水变化量以及海拔、坡度和坡向共7项环境因素建立随机森林模型，对其余912条未明确形成途径的记录进行了预测。
研究发现，降水、海拔和温度是控制泥炭地形成途径的三个最重要环境因素，相对重要性分别为30.7%、29.5%和20.9%。相对更高的温度、降水和相对更低的海拔更有利于水体沼泽化的形成。空间分布上，陆地沼泽化主要集中在中高纬度大陆腹地，如北美洲中部、哈德逊湾、西西伯利亚和西伯利亚中东部；水体沼泽化则更多分布于季风区以及受暖流影响的中高纬地区，如华北、华南、北大西洋和欧洲中西部(图1)。
图1 泥炭地两种形成途径的全球分布及8个主要分布区的环境因素特征
此外，冰盖退缩、山脉走向、盛行风系统以及海平面变化等局部因素会导致部分区域的环境因素对两种形成途径的控制作用偏离全球规律。研究进一步重建了21 ka B.P.以来两种形成途径形成频率的历史动态。研究结果表明，水体沼泽化早于陆地沼泽化出现；新仙女木事件后，随着气候转暖、增湿，两类泥炭地快速形成。陆地沼泽化形成频率在约11.0 ka B.P.达到6.8%的峰值，水体沼泽化则在约9.0 ka B.P.达到5.6%的峰值。进入中晚全新世后，气候趋干，抑制了陆地沼泽化的形成，并在6.5 ka B.P.之后形成频率快速下降，而水体沼泽化的形成频率下降则较为缓慢(图2)。值得关注的是，两种形成途径形成频率的历史动态与大气CH4、CO2浓度变化表现出明显的阶段性对应关系，水体沼泽化的形成可能更有利于释放CH4，而陆地沼泽化的形成则可能更有利于吸收CO2。该研究结果有助于进一步认识末次冰盛期以来全球泥炭地扩张与大气温室气体变化之间的关系，也为未来泥炭地碳循环模拟中进一步考虑形成途径差异提供了新的思路。
图2 泥炭地两种形成途径形成频率的历史动态
相关成果发表于国际期刊Global and Planetary Change，东北地理所硕士研究生高云龙为第一作者。该研究工作得到国家自然科学基金重大项目(42494822)、国家自然科学基金(42301120, 42330509)、国家重点研发计划(2023YFF0807201)、吉林省自然科学基金优秀青年基金项目(20250101022JJ)等项目资助。
相关论文信息：
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
