東北地理所在氣候與地形對洲際土壤有機碳分布的控制作用方面取得新進展
土壤有機碳(Soil Organic Carbon，SOC)在全球碳循環中發揮著關鍵作用，是全球最大的陸地有機碳庫。然而，關于中國東北黑土區(NEC)和北美密西西比河流域黑土區(MNA)SOC含量的空間分布格局及其與環境因子(氣候、地形等)的關系仍不清晰，制約了跨區域碳管理與精準保護的科學支撐。
針對上述問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所農業遙感學科組的研究人員，以中美兩大典型黑土區為研究對象，構建涵蓋5–50 km分辨率的多尺度體系，整合氣溫、降水、海拔、坡度、經度與緯度等環境協變量，并引入隨機森林和可解釋分析方法，系統識別SOC空間變異的主導氣候與地形因子及其尺度轉換閾值，形成面向不同尺度的SOC評估框架。
研究結果顯示，在NEC，SOC以30–40 g/kg區間為主(占地區面積的27.32%)，且在較低含量區間分布更為分散；而在MNA，同一含量區間占比更高(35.92%)。空間變異在尺度上存在差異：NEC在較細尺度(5–10 km)呈現更高的異質性；MNA則在較大尺度(20–50 km)變異性更為顯著。在較小尺度(≤20 km)，坡度與海拔等地形因素主要調控SOC，而在較大尺度(>20 km)，氣溫與降水等氣候因素占據主導。就區域特征而言，NEC的SOC對氣溫高度敏感，在1℃至5℃之間出現明顯下降；而MNA在較低溫度范圍(?4℃至5℃)變化相對平穩，只有當溫度超過8℃后才出現顯著降低。從地理分布看，NEC的SOC在較高緯度(>47°N)與較高海拔(可達1700 m)處達到峰值；MNA則在中緯度(43°–45°N)與中等海拔(400–600 m)處出現峰值。上述發現強調了在黑土區開展SOC評估與管理時必須遵循尺度依賴與區域差異化的策略。
圖1. 中國東北黑土區(NEC)與美國密西西比河流域黑土區(MNA)土壤有機碳(SOC)對比
該研究發表在農林科學領域1區Top期刊Catena上，由農業遙感學科組科研助理李勇(第一作者)、助理研究員羅沖(通訊作者)和劉煥軍研究員等人共同完成。研究工作得到國家自然科學基金(42401460)和黑土保護與利用國家重點實驗室青年科學家創新基金(2023HTDGZ-QN-01)聯合資助。
論文標題：
Climatic and topographic controls on soil organic carbon distribution across continents
發表期刊：
Catena
論文全文鏈接：
https://authors.elsevier.com/a/1llsE1Dk5AguSE
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