近年来,在全球气候变暖的影响下区域季节性冻土和多年冻土发生了显著改变。季节性冻土的冻融循环过程以及多年冻土的分布对寒区水文过程、植被生长、土壤微生物活性、农林业生产以及城市基础设施稳定性等方面都有着重要的影响。本文以我国重要的粮食生产基地-黑龙江省为研究区,基于站点实测数据、遥感数据以及全球气候模式等,采用数理统计和数值模拟方法开展了以下几部分研究:首先,从黑龙江省31个站点的逐日土壤冻结、表层土壤融化深度中提取土壤冻融过程变量,利用Mann-Kendall趋势分析、Sen’s slope及Hurst指数等方法详细分析了过去近60年来黑龙江省土壤冻融状态的时空变化特征。其次,基于遥感资料,结合土地利用转移矩阵创新性地探讨了不同土地利用类型下土壤冻融状态的变化差异。此外,基于第六次耦合模式比较计划（CMIP6）的11个全球气候模式（GCMs）,结合Stefan solution和A/Ta经验公式预测了未来（至2100年）黑龙江省冻土的变化情况。最后,收集积雪深度、土壤温度和湿度等数据,分析土壤冻融状态变化与环境因素的相关关系以及对农业生产可能带来的影响。研究结论如下:（1）在1960至2015年间,研究区季节性冻土的土壤冻融状态发生显著变化。主要体现在:区域平均冻结初日推迟了约10天,融化初日与融通日分别提前了约6天、27天,冻结期与融化期分别减少了17天、21天,土壤冻结持续期与实际冻结日数分别减少了约38天、34天,土壤最大冻结深度约减少了48cm。其中,融通日的变化率最大,多年平均持续冻结期与实际冻结日数相差约9天。空间上,黑龙江省中部和南部高海拔地区土壤最大冻结深度降低速度最快。（2）土壤冻融状态发生突变的时间与温度发生突变的时间具有较好的一致性。除冻结初日与融化初日外,土壤最大冻结深度、融通日,冻结期、融化期、冻结持续期以及实际冻结日数均在1988年发生突变,并于90年代后趋势明显。同时,约有2/3的测站冻土变量的Hurst指数显示出了强持续性,即未来黑龙江省土壤冻融状态将继续保持当前趋势。（3）在森林、草地、耕地和建设用地四种土地利用类型当中,黑龙江省森林和草地地区的土壤冻融周期更长,最大冻结深度更深。并且相对于耕地和建设用地地区,由于植被覆盖对温度及土壤表层水热状况的调节,土壤冻融状态受气候变暖的影响更小。而耕地地区相对裸露的地表对气候变化更加敏感,土壤冻融状态变化较大。建设用地由于城市热岛效应的存在,在四种土地利用类型中土壤冻融状态变化幅度最大。（4）历史时期,黑龙江省连续性在70%-80%和5%-30%之间的多年冻土区域缩减,连续性在30%-70%之间的多年冻土以及季节性冻土区域扩大。二十世纪60年代连续性在70%-80%、30%-70%、5%-30%之间的多年冻土和季节性冻土区域所占面积分别占黑龙江省总面积的8.43%、7.44%、21.89%和62.24%,随着时间的推移,多年冻土区域整体向北缩减,2000年后其分别占据研究区总面积的3.08%、11.39%、17.50%和68.04%。（5）基于全球气候模式对黑龙江省未来冻土状况的模拟研究表明:在SSP126情境下土壤最大冻结深度降低幅度最小,2060-2100年间全省平均最大冻结深度基本维持在158 cm上下不再继续降低。而在SSP245、SSP370、SSP585情境下,二十一世纪90年代的区域平均最大冻结深度相较于参考期间（1995-2014年）将分别降低18.33、31.25和43.20 cm。到2100年,研究区多年冻土区域在SSP126和SSP245情景下将分别减少47.36%和61.34%,在SSP370和SSP585情景下完全消失。多年冻土区域的变化相对于温度变化具有“滞后性”和“非线性”的特点。（6）温度是主导土壤冻融状态变化的主要因子。研究期间黑龙江省冻结指数显著下降,融化指数显著上升。冻、融指数与各土壤冻融状态变量之间均有着显著的相关关系。最大积雪厚度与最大冻结深度、融化初日存在显著的负、正相关关系,积雪厚度的变化会在一定程度上抵消温度升高对最大冻结深度和融化深度的影响。季节性冻土土壤冻融状态与融化期间土壤表层温度有着密不可分的相关关系,与表层土壤湿度之间并没有明显的相关关系。土壤冻融状态的改变对农业生产有着间接影响,有必要加强农业监测和充分结合属地知识,合理调控种植措施,使区域农业生产适应气候变化,实现可持续发展。综上所述,在过去的近60年当中,黑龙江省土壤冻融状态发生了显著变化,并且耕地地区变化更为明显。在全球气候将会继续变暖的背景下,黑龙江省季节性冻土特性和多年冻土的分布也将随之发生巨大改变,在高排放情景下,黑龙江省多年冻土区甚至会消失。土壤冻融状态与积雪,表层土壤温度密切相关,土壤冻融状态的变化对农业的影响可能是利弊相存的。本文的研究结果将为保障区域粮食生产安全、生态环境安全和实现可持续发展提供重要参考。