泥炭地是全球最重要的陆地碳汇类型之一，长期积累的有机质形成了高含碳土体，储存着全球约三分之一的土壤有机碳，在维持气候稳定和生态平衡中发挥着关键作用。然而，受气候变暖、降水格局变化及人类活动增强等多重影响，泥炭地正经历面积缩减（水平退化）、地表下沉（垂直退化）与生态功能削弱（功能退化）等综合性退化过程。传统研究多聚焦于围垦、排水或火灾引起的面积缩减（水平退化），而对地表下沉（垂直退化）导致的泥炭压实、水文紊乱与碳释放关注不足。垂直退化改变了泥炭层的孔隙结构，削弱其保水与碳固定能力，进而威胁生态系统的长期稳定性。在缺乏对沉降累积效应的认识时，泥炭地于变暖背景下可能同时面临碳汇功能弱化、向碳源转变以及生态稳定性下降等多重风险。。

针对上述科学空缺，研究团队基于全国尺度泥炭地调查数据，结合多源环境变量，利用机器学习模型系统模拟了中国泥炭地的空间分布与碳储格局。模型结果显示，我国泥炭地总面积约2.3×10⁴ km²，土壤有机碳储量约3.67 Pg C，集中分布在若尔盖高原、大兴安岭、云南–贵州高原和柴达木–青海湖地区。在此基础上，研究团队整合气候、地形、植被、土壤及人类活动等五大类共 30 项环境因子，构建了集成机器学习框架，实现了我国泥炭地在气候变化情景下的垂直退化风险预测。该框架显著提升了全国尺度预测的精度与生态一致性，为评估气候变化驱动下的泥炭地稳定性与土壤碳库安全提供了科学支撑。

研究团队融合小基线集（SBAS-InSAR）时序干涉技术与机器学习模型，基于2017–2023年Sentinel-1卫星C波段雷达影像，实现了全国尺度泥炭地地表形变的高精度反演与预测，系统揭示了其空间格局与主要驱动机制。结果表明，我国泥炭地沉降现象普遍存在：若尔盖泥炭地平均沉降速率为−5.73 mm/a，最大沉降量超过−65 mm；草海泥炭地最大沉降速率达−39.91 mm/a；大兴安岭地区受多年冻土退化影响出现缓慢沉降，而长白山部分泥炭地则保持稳定。

图1 典型泥炭地地表形变

泥炭地垂直退化驱动分析结果表明，降水量（Pre，SHAP = 0.719）是影响泥炭地沉降的首要因子，净初级生产力 (NPP，SHAP =0.600) 、干旱指数 (SPEI，SHAP =0.554)和牲畜密度 (Livestock density，SHAP=0.427) 紧随其后。气候干旱化与放牧扰动的叠加是驱动西部泥炭地垂直退化的关键机制，而冻土退化则成为寒区泥炭地的新型驱动力。

图2 泥炭地沉降驱动分析

泥炭地垂直退化预测表明，在当前条件下，全国61.4%泥炭地存在沉降；在SSP5-8.5高排放情景下，沉降区比例将升至68.1%，约65%的泥炭碳储量（2.39Pg C）处于潜在不稳定区，表明未来气候变暖和人类活动将显著加剧碳库脆弱性。研究同时从水文角度量化了沉降的生态影响。当前沉降造成的年均蓄水功能损失约1.15×10⁸m³，在高排放情景下增至1.43×10⁸m³，相当于4.6万至5.7万个标准泳池的储水量。泥炭地水文功能的削弱意味着源区湿地对下游径流的调节作用下降，旱季基流减少、洪峰增强的风险上升。

该研究发表于Nature旗下地学领域旗舰期刊Communications Earth & Environment。研究由东北地理所薛振山副研究员、姜明研究员（通讯作者）、邹元春研究员、武海涛研究员、吕宪国研究员、美国罗德岛大学王野乔教授、李濡旭硕士、田恩朋硕士和张荣阳硕士共同完成。本研究得到国家自然科学基金（42430511,42494822,U2243230）和国家重点研发计划（2023YFF1304502,2022YFF1300900）的共同资助。

论文信息：

Xue,Z.,Li,R.,Jiang,M*. et al. Climate–human interactions influence widespread peatland subsidence and soil carbon stock vulnerability in China. Commun Earth Environ6,946 (2025).

链接：

https://doi.org/10.1038/s43247-025-02896-9