大兴安岭森林土壤有机碳储量巨大,同时受频繁的火烧影响,土壤黑碳储量也相当可观。本研究量化了大兴安岭森林土壤有机碳与黑碳的含量,分析了有机碳与黑碳在不同粒级内的分布,描述了黑碳与有机碳之间的关系以及黑碳在土壤碳库中的重要性,并以矿物结合态碳库为碳饱和容量估算了土壤的固碳潜力,进而探讨了土壤碳饱和理论。土壤颗粒的分级利用离心法,矿物结合态有机碳的量化采取物理分组与化学分离两种方法,黑碳的分析采用重铬酸钾氧化法,结果表明:(1)土壤有机碳表聚特征显著,表层有机碳含量与密度分别占剖面内的70.6%与58.9%。其中,棕色针叶林土有机碳含量最高,但由于其土壤浅薄,导致有机碳密度最低。灰色森林土基于下层有机质周转量大以及土壤发育深厚,有机碳密度最高。土壤有机碳在不同粒级内的分布比例表现为:粉粒>黏粒>细砂>粗砂,尽管粉粒组分有机碳比例最高,但有机碳与粉粒的相关性并不显著,而与黏粒之间表现出显著的相关关系,说明土壤黏土矿物为有机碳提供了有效的化学保护。物理分离方法过高估计了矿物结合态有机碳,因为矿物结合态有机物中的有机碳并未完全与矿物络合。综合而言,剖面内土壤有机碳密度约为16.47 kg·m-2,其中矿物结合态有机碳密度约占45%。(2)土壤黑碳的含量与密度随土壤深度的增加而显著降低,然而黑碳占有机碳的比例却呈现上升的趋势。比较而言,相对干润的气候条件提高了大兴安岭森林土壤固持黑碳的潜力。黑碳在各粒级内的分布表现为:黏粒>粉粒>细砂>粗砂,尽管表层黑碳主要分布于黏粒与粉粒组分中,但黑碳与二者之间的相关性并不显著,说明黑碳的生物化学惰性为表层黑碳的主要稳定机制。而深层黑碳除其自身抗性外,黏土矿物的化学保护发挥着重要作用。黑碳占有机碳比例随土壤深度而升高,表明黑碳在土壤中发生了垂直迁移,而该比例的升高源于细砂与粉粒组分中黑碳的增加,主要由于稍大黑碳颗粒与黏粒之间的相互作用。土壤矿物结合态有机物中黑碳占有机碳的比例约为24.9%,体现出黑碳在土壤稳定碳库中的地位。同时,黑碳与有机碳之间的显著相关性也说明了黑碳在土壤有机碳积累过程中的重要性。此外,颗粒有机物中黑碳占有机碳的比例达到了26.3%,说明颗粒有机碳并非绝对的属于活性碳组分。(3)表层土壤碳饱和水平约为95.8%,接近于饱和状态,而深层的碳饱和水平仅有19.5%,表明深层土壤固碳潜力巨大,约为当前深层土壤有机碳密度的1.91倍。相比而言,表层土壤的固碳潜力只有其土壤有机碳密度的2.7%。目前土壤碳饱和理论主要以黏粉粒矿物与微团聚体保护的有机碳为基础,然而生物化学稳定的黑碳于活性的颗粒有机质中的存在表明了颗粒有机碳在土壤碳饱和中的重要性。此外,基于黑碳的存在,大兴安岭森林土壤的固碳潜力将高于预估。