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全球变暖背景下,冻土变化带来的冻土区碳收支和碳循环过程、变化及机理是面向国家碳中和的重要基础科学问题。多年冻土区是地球系统五大圈层之一——冰冻圈的重要组成部分,主要分布在高纬度地区和高海拔地区,对全球气候变化极为敏感,约占北半球地球陆地表面的25%。在过去几十年里,由于气候变暖,大多数永久冻土层地区都经历了加速融化过程,冻土退化可改变森林生态系统,土壤微生物活跃改变土壤呼吸,进而影响多年冻土区生态系统碳源/汇效应,对气候变化形成正反馈,从而加速全球气候变暖,引发一系列的水文、碳循环、生态环境和工程基础设施等问题,严重影响了人民生活和区域社会经济发展。中国东北部兴安型多年冻土（简称XAP）处于多年冻土与季节冻土的过渡区,位于环北极多年冻土的南缘,对气候和环境扰动更加敏感和脆弱;受纬度和海拔的共同影响,其变化和响应过程更加复杂多样,具有区域典型性和全球代表性,是研究多年冻土区退化的生态环境效应的独特敏感区域。在多年冻土退化背景下,XAP植被、土壤以及生态系统碳源/汇效应如何?是否发生了变化?目前还缺乏研究。本文在总结和评述国内外多年冻土变化对生态系统和碳循环影响研究的基础上,以XAP为研究区,基于气温、地面辐射、CO2浓度、土壤温度、土地利用覆被/变化数据等多元数据,采用野外观测、模型模拟、趋势分析、GIS空间分析、控制试验等方法,分析了XAP自然环境的变化特征,模拟了1982-2019年XAP生长季植被CO2吸收量、土壤呼吸CO2量和生态系统净碳通量,分析了其时空分布和变化特征,明晰了XAP生态系统碳源/汇效应的变化规律,并揭示了其变化的机制。本文的主要内容和结论如下:（1）1980年代以来XAP生长季气温显著升高,气温升高了0.565℃,空间上表现为全区域整体显著增温,增温速率平均为0.362℃/10a。三种类型冻土区均呈显著增高趋势,其中岛状融区多年冻土区增温速率最大,为0.403℃/10a。1980年代以来XAP生长季0 cm地表温度以及15 cm、20 cm、40 cm、80 cm和160 cm土壤温度均显著升高,升温速率介于0.392℃/10a-1.074℃/10a之间,地表温度升温速率最快,升高了2.689℃。三种类型冻土区均显著增加,其中岛状冻土区地表增温速率最大,为1.172℃/10a。1980年代以来XAP植被长势显著变好,植被发育期提前和结束期延后,67.378%的面积上表现为显著增加趋势,增加速率为0.032/10a,NDVI指数增加了0.089,不同类型冻土区植被长势均有80%以上面积显著变好。1980年代以来XAP土地利用/覆被发生了较大的改变。以耕地、林地面积增加,草地和其他利用类型减少为主要特征,其中耕地面积持续扩张,增加了21302.77 km~2。林地类型发生了明显变化,以针叶林转灌木林面积最大,为1991.72 km~2,集中分布在研究区东部偏北,其余林型间转变较小。反映了人类活动对XAP土地利用变化的影响,以及冻土退化对林地类型自然演替的改变。（2）1980年代以来XAP生长季植被持续保持为碳汇,且碳汇能力显著增强。1982-2019年XAP生长季植被CO2吸收量年平均值为7.144×1011kg,以0.444×1011kg/10a呈显著上升趋势,1982-2019年XAP植被CO2吸收量增加了1.687×1011kg,XAP全区域82.25%面积上植被CO2吸收量显著增加。岛状多年冻土区、岛状融区多年冻土区和大块连续多年冻土区植被CO2吸收量平均值分别为4.974×1011kg、0.997×1011kg和1.173×1011kg,且均为正值,持续保持为碳汇,且碳汇能力显著增强,变化速率分别为0.273×1011kg/10a、0.078×1011kg/10a和0.093×1011kg/10a,除岛状多年冻土区西南部的呼伦湖地区呈显著减少,其它类型冻土区植被CO2吸收量均显著增加。生长季各月植被CO2吸收量均显著增加,其中7月和9月增加趋势最明显。（3）1980年代以来XAP生长季土壤呼吸表现为碳源,且碳源能力显著增强。1982-2019年XAP土壤呼吸释放CO2量年平均值为0.786×1011kg,变化速率为0.48×1010kg/10a,1982-2019年XAP土壤呼吸释放CO2量增加了1.824×1010kg。岛状冻土区、岛状融区多年冻土区和大块连续多年冻土区土壤呼吸释放CO2量平均值分别为5.456×1010kg、1.100×1010kg和1.308×1010kg,变化速率分别为0.298×1010kg/10a、0.083×1010kg/10a和0.100×1010kg/10a,均持续保持为碳源,且碳源能力显著增强。1982-2019年XAP全区域82.29%的面积上土壤呼吸释放CO2量显著增加,显著减少面积占全区域面积的2.23%,显著减少区位于XAP西南部。1982-2019年XAP生长季各月土壤呼吸CO2量均为显著增加趋势,其中7月和9月增加最明显。（4）1980年代以来XAP生长季生态系统保持为碳汇,且碳汇能力显著增强。1982-2019年XAP生长季生态系统CO2吸收量年平均值为6.358×1011kg,增加速率为0.396×1011kg/10a,1982-2019年XAP生态系统CO2吸收量增加了1.504×1010kg。岛状多年冻土区、岛状融区多年冻土区和大块连续多年冻土区生态系统净碳通量平均值分别为4.428×1011kg、0.887×1011kg和1.043×1011kg,变化速率分别为0.243×1011kg/10a、0.070×1011kg/10a和0.083×1011kg/10a,均为显著增加趋势,均持续保持为碳汇,且碳汇能力显著增强。1982-2019年XAP生长季生态系统CO2吸收量呈显著增加的区域面积占全区域面积的82.11%,显著减少面积占全区域面积的2.36%,减少区域位于西南部的呼伦湖地区。1982-2019年XAP生长季生态系统各月CO2吸收量均为正值,且均显著增加。（5）XAP西南部NDVI减少很可能与冻土退化干扰了冻土区水热过程与草地植被生长的平衡关系,引发了草地退化,长势变差,由此降低了XAP西南部碳汇效应增加速率,地面辐射是降低XAP东南部碳汇效应增加速率的主要因素。综上所示,NDVI和气候变化是影响XAP碳收支变化的主要因素。