東北地理所在Nature Communications發表全球黑土區耕地土壤碳動態研究成果
黑土區是全球重要的糧食生產基地和土壤碳庫，在保障糧食安全和調節陸地碳循環中具有重要作用。然而，在長期耕作、氣候變暖和農業活動共同影響下，黑土區土壤有機碳儲量持續發生變化。以往研究多關注土壤有機碳的空間分布或單一驅動因素影響，對于全球尺度黑土區耕地土壤有機碳如何響應不同變暖速率、是否存在由碳損失向碳積累轉變的關鍵閾值，仍缺乏高分辨率、長時序的觀測證據。
近日，中國科學院東北地理與農業生態研究所農業遙感團隊在Nature子刊Nature Communications（IF=15.7），基于5500余個地面采集樣點和108萬景長時間序列遙感數據，圍繞全球黑土區耕地土壤有機碳（SOC）變化及其氣候響應機制開展研究。
研究發現，1990–2020年全球黑土區耕地表層SOC總體下降了5.59%，平均儲量由59.37 ± 21.30 MgC/ha降至56.05 ± 21.17 MgC/ha，但下降速率呈減緩趨勢。此外，發現了SOC由“損失”向“增加”轉變的非線性溫度變化閾值，即當溫度變化速率超過0.0309 °C/yr時，SOC變化由凈損失逐漸轉向凈增加，研究團隊將其定義為“SOC損益交叉閾值”。該研究為理解全球黑土區土壤碳循環過程、評估氣候變化下耕地土壤固碳潛力以及制定黑土資源保護與農業可持續管理策略提供了重要科學依據。
圖1 全球黑土區農田表層SOC儲量時空變化的空間分布
圖2 SOC儲量變化對年平均溫度變化率的分段響應及其驅動機制
農業遙感團隊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。東北師范大學鮑依臨副教授、美國加州大學戴維斯分校Susan L. Ustin教授、農業遙感團隊羅沖副研究員、V.V.道庫恰耶夫土壤科學研究所Mikhail Semenov教授、吉林農業大學張新樂教授為本研究提供了重要支持。研究得到國家重點研發計劃（2021YFD1500100）、黑土保護與利用重點實驗室青年科技創新基金（2023HTDGZ-QN-01）、博士后創新人才支持計劃（GZB20240737）聯合資助。
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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