東北地理所在氣候與地形對洲際土壤有機(jī)碳分布的控制作用方面取得新進(jìn)展
土壤有機(jī)碳(Soil Organic Carbon，SOC)在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，是全球最大的陸地有機(jī)碳庫。然而，關(guān)于中國東北黑土區(qū)(NEC)和北美密西西比河流域黑土區(qū)(MNA)SOC含量的空間分布格局及其與環(huán)境因子(氣候、地形等)的關(guān)系仍不清晰，制約了跨區(qū)域碳管理與精準(zhǔn)保護(hù)的科學(xué)支撐。
針對上述問題，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)遙感學(xué)科組的研究人員，以中美兩大典型黑土區(qū)為研究對象，構(gòu)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(jīng)度與緯度等環(huán)境協(xié)變量，并引入隨機(jī)森林和可解釋分析方法，系統(tǒng)識別SOC空間變異的主導(dǎo)氣候與地形因子及其尺度轉(zhuǎn)換閾值，形成面向不同尺度的SOC評估框架。
研究結(jié)果顯示，在NEC，SOC以30–40 g/kg區(qū)間為主(占地區(qū)面積的27.32%)，且在較低含量區(qū)間分布更為分散；而在MNA，同一含量區(qū)間占比更高(35.92%)。空間變異在尺度上存在差異：NEC在較細(xì)尺度(5–10 km)呈現(xiàn)更高的異質(zhì)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(diào)控SOC，而在較大尺度(>20 km)，氣溫與降水等氣候因素占據(jù)主導(dǎo)。就區(qū)域特征而言，NEC的SOC對氣溫高度敏感，在1℃至5℃之間出現(xiàn)明顯下降；而MNA在較低溫度范圍(?4℃至5℃)變化相對平穩(wěn)，只有當(dāng)溫度超過8℃后才出現(xiàn)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(dá)1700 m)處達(dá)到峰值；MNA則在中緯度(43°–45°N)與中等海拔(400–600 m)處出現(xiàn)峰值。上述發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了在黑土區(qū)開展SOC評估與管理時必須遵循尺度依賴與區(qū)域差異化的策略。
圖1. 中國東北黑土區(qū)(NEC)與美國密西西比河流域黑土區(qū)(MNA)土壤有機(jī)碳(SOC)對比
該研究發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域1區(qū)Top期刊Catena上，由農(nóng)業(yè)遙感學(xué)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(xué)基金(42401460)和黑土保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實驗室青年科學(xué)家創(chuàng)新基金(2023HTDGZ-QN-01)聯(lián)合資助。
論文標(biāo)題：
Climatic and topographic controls on soil organic carbon distribution across continents
發(fā)表期刊：
Catena
論文全文鏈接：
https://authors.elsevier.com/a/1llsE1Dk5AguSE
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