東北地理所在揭示水熱協同驅動下東北黑土有機碳庫演變機制方面取得新進展
土壤有機碳（SOC）是維持土壤健康和生態系統服務的核心組分，其對氣候變化的響應直接關系到全球碳循環反饋。然而，在氣候變暖與降水格局改變的復雜背景下，二者如何“協同”或“拮抗”地影響區域SOC儲量，尤其是二者復合作用下的非線性機制，仍是當前黑土研究中的“黑箱”。
為破解這一難題，中國科學院東北地理與農業生態研究所農業遙感學科組研究人員綜合運用多源大數據與貝葉斯優化的機器學習模型，構建了“時空替代+Meta分析”的混合框架，系統評估了東北黑土區SOC儲量對氣候變暖和降水變化的動態響應。
研究結果表明：（1）歷史演變呈“減-增-減”波動，總體表現為碳源：過去35年（1985-2020），東北黑土區表層SOC經歷了顯著的階段性波動，平均下降5.38 Mg C/ha，且碳損失區域面積近乎碳積累區域的兩倍；（2）驅動機制揭示溫度主導“負向”調節與-1°C關鍵閾值：氣候因子解釋了SOC變異的50%，其中年均溫（TAVG）是核心驅動力，當溫度突破-1°C閾值，升溫將觸發“級聯降解效應”放大碳流失，而降水則發揮協同增益作用；（3）未來情景顯示升溫主導命運，暖干化加劇碳損耗：未來模擬中升溫占據主導地位，“高溫+干旱”組合最為致命，在升溫4°C且降水減少50%的極端情景下，SOC損失率高達26.89%，且隨著溫度升高，降水的補償效應顯著減弱；（4）生態梯度呈現差異化響應，耕地最脆弱，濕地高度依賴水文條件，林地最穩：耕地是未來氣候風險高發區（暖干情景下損失達28.83%），林地抗干擾能力最強，而充沛降水（+50%）甚至可抵消濕地在4°C升溫下的負面影響 。
這項研究強調了在評估未來氣候變化對土壤碳庫影響時，必須充分考慮溫度與降水的非線性復合效應，尤其是在極端氣候情景下，耕地和濕地的差異化管理策略對于維持區域碳平衡至關重要 。
相關成果發表于地學領域一區TOP期刊Catena上。由中國科學院東北地理與農業生態研究所聯合培養碩士研究生秦祝元（第一作者）、劉煥軍研究員、孟祥添特別研究助理（通訊作者）等共同完成。研究得到了黑土保護與利用重點實驗室（中國科學院）青年科學家創新基金（2023HTDGZ-QN-01）、國家重點研發計劃項目（2021YFD1500100）、中國博士后科學基金（GZB20240737）共同資助。
論文題目：
Response of SOC stocks in Northeast China to climate warming and precipitation changes
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816225009841?dgcid=author
圖1東北地區關鍵環境因子對SOC儲量的非線性響應特征
圖2東北地區關鍵環境因子驅動SOC變化的級聯路徑與調控網絡
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吉公網安備22017302000214號
