研究揭示气候与地形对洲际土壤有机碳分布的控制作用
文章导读
黑土碳库的密码藏在哪里？中美两大"粮仓"土壤有机碳分布格局首次被系统解码！研究发现：气候与地形对碳储量的控制竟会随观测尺度"变形"——小尺度看地形（坡度海拔主导），大尺度看气候（气温降水称王）。更颠覆认知的是：东北黑土每升温1-5℃碳含量断崖式下跌，而密西西比流域却在8℃以上才剧烈响应！30-40g/kg虽是共性区间，但东北碳值分散脆弱，北美则相对集中稳定。这份多尺度精准评估框架，正为全球黑土区碳管理按下"快进键"：碳管理策略必须量体裁衣，精准保护刻不容缓！
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土壤有机碳在全球碳循环中作用关键，但关于中国东北黑土区（NEC）和北美密西西比河流域黑土区（MNA）土壤有机碳含量的空间分布格局及其与环境因子的关系尚不明确，影响跨区域碳管理与精准保护的科学支撑。
中国科学院东北地理与农业生态研究所研究人员，以两大典型黑土区为研究对象，构建涵盖5km至50km分辨率的多尺度体系，整合环境协变量，并引入随机森林和可解释分析方法，系统识别土壤有机碳空间变异的主导气候与地形因子及其尺度转换阈值，形成面向不同尺度的土壤有机碳评估框架。
研究显示，NEC的土壤有机碳以30g/kg至40g/kg区间为主，且低含量区间分布更为分散；MNA同一含量区间占比更高。空间变异存在尺度差异：NEC在较细尺度异质性更高；MNA在较大尺度变异性更显著。在较小尺度，坡度与海拔等地形因素主要调控土壤有机碳，而在较大尺度，气温与降水等气候因素占据主导。区域特征上，NEC的土壤有机碳对气温高度敏感，在1℃至5℃之间出现明显下降；MNA在较低温度范围变化平稳，超8℃后显著降低。地理分布上，NEC的土壤有机碳在较高纬度与较高海拔处达到峰值；MNA在中纬度与中等海拔处出现峰值。
上述发现强调，黑土区开展土壤有机碳评估与管理，需遵循尺度依赖、区域差异化策略。
相关研究成果发表在Catena上，研究工作得到国家自然科学基金等支持。
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