黑土资源是保障全球粮食生产安全与区域生态平衡的核心载体，但在全球升温背景下，冻土深度变薄、冻融交替更为频繁，导致黑土物理结构改变以及土壤团聚体破碎，加之春季融雪集中产流对地表的剧烈冲刷，加剧了北半球黑土区土壤侵蚀风险。由于中国松花江流域、美国密西西比河流域及乌克兰大平原在地理环境与气候敏感性上存在差异，适应策略不同，亟需通过机理建模揭示冻融变化对黑土厚度影响的内在机理。本研究基于SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，通过改进动态CO₂ 投入算法以更精准地模拟未来气候情景；并进一步开发了基于热传导原理的三维土壤温度模块，充分考虑了雪层的保温与保护效应，更精细化地表征冬季土壤水分相变过程，显著降低了模拟的不确定性。研究进一步利用ERA5-Land日尺度不同深度土壤温度及积雪数据对模型进行率定，结果显示各子流域的 R²均在0.5~0.99之间，偏差控制在±20%以内，证明了模型在捕捉土壤水热动态及春季融雪过程方面具有较高的可靠性，在此基础上，系统分析未来土壤剖面温度与水分的垂直演变特征，以及土壤冻融循环和积雪深度的水平时空动态规律。运用改进的水土流失方程（MUSLE），量化冻土深度变薄、冻融侵蚀与春季融雪侵蚀对黑土厚度变薄退化的时空贡献，明确了现状与未来的风险等级分区，并针对不同区域提出差异化的调控与修复措施，为全球变暖背景下黑土资源的可持续保护提供了科学依据。
 

黑土区，SWAT模型，冻融循环，春季融雪，气候变化，水土流失