冻融作用是指由于季节或昼夜温度的变化，导致气温在0℃上下起伏，进而在表土及其以下一定深度形成的反复冻结和解冻的过程，是广泛存在于中、高纬度及高海拔地区的一种自然现象。冻融循环过程主要通过改变土壤的水热条件和理化性质使土壤微生物的数量和活性、微生物群落的组成和结构发生改变，进而影响土壤二氧化碳（CO2）和氧化亚氮（N2O）的释放。目前，针对冻融循环效应的大部分研究结果均表明，土壤冻融交替过程对温室气体排放和生态系统碳、氮循环有不可忽视的影响。尤其在当前气候变暖的大背景下，由于气候变化所导致的未来中高纬度地区生态系统的冻融周期的增加，特别是积雪的消减可能会加剧土壤冻结时的深度和严重程度，将会导致更频繁的冻融交替过程，这势必会对土壤碳氮循环关键过程产生深刻的影响。目前尚不清楚冻融频率的变化是否会增加或减少整个冬季和冻融期间的温室气体排放。为了阐明气候变化下冻融频率的增加对土壤温室气体排放产生的可能影响，本研究选择呼伦贝尔温带草甸草原为研究对象，通过采集原状土柱开展室内冻融模拟实验，测定了不同冻融频率条件下土壤CO2 和N2O 排放、以及土壤可溶性碳氮、铵态氮、硝态氮和土壤微生物量碳氮含量的动态变化，揭示了冻融频率增加对土壤性质以及CO2 和N2O 排放
的影响，并探讨了其主要影响机制和关键影响因子。主要研究结果表明：
     （1）土壤理化特性对冻融作用的响应有所不同。与未冻结土壤（对照）相比，温带草甸草原土壤可溶性碳氮、土壤微生物量碳、铵态氮和硝态氮含量均在冻融作用处理下显著增加（P<0.05），而土壤微生物量氮含量无明显变化。
     （2）随着冻融频率从3 次增加至7 次，温带草甸草原土壤微生物量碳氮含量显著降低了16.0%和10.9%（P<0.05），而土壤可溶性碳氮、铵态氮和硝态氮含量则呈逐渐增加趋势。冻融频率的增加对土壤微生物量碳氮含量有显著影响（P<0.05），但对土壤可溶性碳氮、铵态氮和硝态氮的影响不显著。
     （3）与未冻结土壤（对照组）相比，温带草甸草原CO2 和N2O 排放通量在冻融作用处理下显著增加（P<0.05），3 次冻融频率处理下的土壤温室气体累积排放量均高于对照组。但是，随着冻融频率从3 次增加至7 次，温带草甸草原土壤CO2 和N2O 的累积排放量分别减少了12.3%和49.5%，冻融频率的增加使得土壤CO2 和N2O 的累积排放量显著降低（P<0.05）。
     （4）冻融循环作用下的温带草甸草原土壤CO2 和N2O 的排放通量的变化规律与土壤理化特性以及微生物量之间具有显著相关性。逐步回归分析的结果表明，未冻结土壤的CO2 排放量主要受到土壤可溶性碳的影响（P<0.05），土壤N2O 排放量主要受到土壤微生物量碳的影响（P<0.05）；而经过两种不同冻融频率处理下的土壤CO2 排放与土壤微生物量氮之间存在显著正相关关系（P<0.05），土壤N2O 排放与土壤可溶性碳含量具有显著正相关关系（P<0.05）。