東北地理所在Nature Communications發(fā)表全球黑土區(qū)耕地土壤碳動(dòng)態(tài)研究成果
黑土區(qū)是全球重要的糧食生產(chǎn)基地和土壤碳庫(kù)，在保障糧食安全和調(diào)節(jié)陸地碳循環(huán)中具有重要作用。然而，在長(zhǎng)期耕作、氣候變暖和農(nóng)業(yè)活動(dòng)共同影響下，黑土區(qū)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量持續(xù)發(fā)生變化。以往研究多關(guān)注土壤有機(jī)碳的空間分布或單一驅(qū)動(dòng)因素影響，對(duì)于全球尺度黑土區(qū)耕地土壤有機(jī)碳如何響應(yīng)不同變暖速率、是否存在由碳損失向碳積累轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵閾值，仍缺乏高分辨率、長(zhǎng)時(shí)序的觀測(cè)證據(jù)。
近日，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)遙感團(tuán)隊(duì)在Nature子刊Nature Communications（IF=15.7），基于5500余個(gè)地面采集樣點(diǎn)和108萬(wàn)景長(zhǎng)時(shí)間序列遙感數(shù)據(jù)，圍繞全球黑土區(qū)耕地土壤有機(jī)碳（SOC）變化及其氣候響應(yīng)機(jī)制開(kāi)展研究。
研究發(fā)現(xiàn)，1990–2020年全球黑土區(qū)耕地表層SOC總體下降了5.59%，平均儲(chǔ)量由59.37 ± 21.30 MgC/ha降至56.05 ± 21.17 MgC/ha，但下降速率呈減緩趨勢(shì)。此外，發(fā)現(xiàn)了SOC由“損失”向“增加”轉(zhuǎn)變的非線性溫度變化閾值，即當(dāng)溫度變化速率超過(guò)0.0309 °C/yr時(shí)，SOC變化由凈損失逐漸轉(zhuǎn)向凈增加，研究團(tuán)隊(duì)將其定義為“SOC損益交叉閾值”。該研究為理解全球黑土區(qū)土壤碳循環(huán)過(guò)程、評(píng)估氣候變化下耕地土壤固碳潛力以及制定黑土資源保護(hù)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)管理策略提供了重要科學(xué)依據(jù)。
圖1 全球黑土區(qū)農(nóng)田表層SOC儲(chǔ)量時(shí)空變化的空間分布
圖2 SOC儲(chǔ)量變化對(duì)年平均溫度變化率的分段響應(yīng)及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制
農(nóng)業(yè)遙感團(tuán)隊(duì)特別研究助理孟祥添博士為論文第一作者，劉煥軍研究員為論文通訊作者。東北師范大學(xué)鮑依臨副教授、美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校Susan L. Ustin教授、農(nóng)業(yè)遙感團(tuán)隊(duì)羅沖副研究員、V.V.道庫(kù)恰耶夫土壤科學(xué)研究所Mikhail Semenov教授、吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)張新樂(lè)教授為本研究提供了重要支持。研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1500100）、黑土保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年科技創(chuàng)新基金（2023HTDGZ-QN-01）、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃（GZB20240737）聯(lián)合資助。
論文信息：Meng, X., Bao, Y., Ustin, S.L. et al. Nonlinear temperature change responses shape soil organic carbon loss-gain transitions in global Mollisol croplands. Nat Commun (2026).
論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-73759-w
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