泥炭地是重要的陆地碳封存生态系统，目前储存着644吉吨（Gt）的碳（Yu等人，2010年），这一数量凸显了它们在全球碳循环中的关键作用。在全球范围内，许多泥炭地形成于全新世期间的活火山区域（Ayris和Delmelle，2012年）。虽然火山喷发可以通过熔岩流和碎屑流直接覆盖周围的泥炭地，从而抑制其碳封存，但这种影响的区域通常限于喷发口周围10公里范围内（Payne和Egan，2017年）。实际上，火山喷发对自然生态系统更广泛的影响是通过火山灰的传输和沉积实现的，这种途径的影响范围明显更大（Hotes等人，2006年）。本研究将沉积厚度超过5厘米的厚层火山灰定义为“重火山灰沉积”（Hughes等人，2013年），这类火山灰层在全球泥炭地中广泛保存，可以作为追踪火山活动对泥炭地影响范围和频率的记录（Payne和Blackford，2008年）。然而，目前关于火山灰沉积对泥炭地碳封存功能负面影响的认识仍然有限。关于火山灰沉积后泥炭地碳封存能力恢复过程的研究也很少。这一研究空白可能会阻碍对全球受火山活动影响的泥炭地碳封存潜力的准确评估。
自20世纪以来，科学家们系统地监测了火山活动对自然生态系统的影响。在过去约100年中，观察到了多次火山喷发，其中一些喷发的火山爆发指数（VEI）达到了6级。这种大规模的火山喷发会对自然生态系统产生长达数百年甚至数千年的影响（Kilian等人，2006年）。长期记录是重建重大火山喷发及其后泥炭地恢复过程的唯一途径。然而，目前的相关研究仍然有限，主要集中在VEI低于6级的中等规模喷发上（Edwards等人，2004年；Gunnarsson等人，2015年）。因此，亟需澄清两个关键问题：首先，厚层火山灰沉积会破坏泥炭地的碳封存能力多长时间？其次，这种沉积如何影响泥炭地碳封存能力的恢复过程？
厚层火山灰层在全球泥炭地中广泛保存，为了解火山活动对这些生态系统的影响范围和频率提供了线索（Payne和Blackford，2008年；Zhang等人，2022a，Zhang等人，2022b）。长白山天池火山（CTV，韩语称为Baegdusan/Paektusan，日语称为Baitoushan）是一座位于朝鲜民主主义人民共和国（DPRK）和中国边界上的大型板内火山（图1）。它被认为是该地区最具危险性的火山（Pan等人，2017年）。CTV的全新世喷发历史包括两次重大事件：一次是距今8.1千年的齐香山（Qixiangzhan，QXZ）喷发（Sun等人，2018年），另一次是发生在公元946至947年的“千年喷发”（ME）（Hayakawa和Koyama，1998年；Yun等人，2023年）。具体来说，ME的上层火山灰主要由流纹质浮石组成（ME-Tra），而下层火山灰主要由凝灰质浮石组成（ME-Com）（Pan等人，2017年）。这次喷发是过去约2000年来最大的爆炸性火山事件之一（Oppenheimer等人，2017年）。估计ME释放了48至98立方公里的喷发物质，形成了CTV火山口周围东部地区的两层厚而稳定的火山灰层（Yang等人，2021年）。这次重大喷发的火山灰甚至远至格陵兰岛（Xu等人，2013年）。在火山口附近30公里范围内的泥炭地中，厚层ME火山灰层保存完好。这些泥炭地可靠地记录了ME火山灰对泥炭地碳封存能力的影响及其后的恢复过程。鉴于ME喷发的巨大规模以及受影响泥炭地的数量众多（图1），其火山灰沉积的后果具有全球性意义。
在这项研究中，我们系统分析了ME火山灰对位于长白山天池火山东北方向约30公里处的八块泥炭地碳封存能力的影响。首先，我们通过测量基本物理和化学指标建立了ME火山灰沉积后的地层结构。最后，我们计算并评估了每块泥炭地因ME火山灰沉积而导致的碳损失和恢复时间。通过这项研究，我们的目标是量化厚层火山灰层在喷发事件发生后以及随后几个世纪生态系统恢复过程中对泥炭地碳封存的长期影响。
