近日,南京农业大学邹建文团队联合美国、德国、英国等多国学者,在《Communications Earth & Environment》发表题为Global patterns of stabilized soil organic carbon and their potential implications for climate mitigation的重磅全球研究。团队整合全球 2529 条土壤剖面实测数据,依托 XGBoost 机器学习算法,绘制首幅 1 米深度稳定土壤有机碳(SSOC)高精度全球分布图,精准量化全球稳定碳库规模与空间格局,揭示土壤本底属性的核心调控作用,首创土壤负碳潜力(SNCP) 新指标,为全球土壤固碳增汇、应对气候变暖提供关键科学依据。
科学问题
土壤是陆地生态系统最大有机碳库,稳定土壤有机碳(SSOC)被矿物保护、难以被微生物分解,可保存数十年至数千年,是抵御气候变暖的长效碳汇。但全球范围内,SSOC 的空间分布规律、总储量、核心驱动因子始终缺乏精准量化,地球系统模型因数据缺失存在巨大预测偏差;同时,学界缺乏统一指标评估土壤固碳稳定性与气候缓解潜力,难以支撑全球分区固碳策略制定,成为全球碳循环与气候治理的核心瓶颈。
核心发现
全球稳定碳库总量破千亿,占总土壤碳半壁江山
全球 1 米土层 SSOC 总量达1304.3 Pg C,约占土壤总有机碳的 50.4%;湿地生态系统是 SSOC 核心储库,贡献全球 48% 的稳定碳储量,冷温带地区(>30°N)成为稳定碳富集区。
土壤属性主导固碳格局,气候管理呈阈值效应
土壤理化性质解释 SSOC 空间变异的 77.5%~92.0%,是核心驱动因子;气候与人为管理仅起次要作用,且存在临界阈值,如农田土壤总有机碳超 308g/kg 后,稳定碳积累趋于饱和。
生态系统差异显著,湿地固碳能力碾压性领先
湿地 SSOC 密度(369.2 Mg ha⁻¹)是森林的 3.3 倍、农田 / 草原的 7.9 倍;农田、森林、草原的 SSOC 集中在 0~20cm 表层,随深度快速下降,而湿地 SSOC 剖面分布均匀。
首创负碳潜力指标,高稳定碳占比实现降排增效
团队提出土壤负碳潜力(SNCP,稳定碳占总有机碳比例),全球均值 50.4%;提升 SNCP 可显著降低温室气体排放,对作物产量无负面影响,还与人均 GDP 呈正相关,实现生态与经济双赢。
研究意义
研究绘制全球首幅高精度稳定土壤有机碳分布图,重构土壤长效固碳驱动理论,为地球系统模型提供核心参数,为全球气候缓解指明路径,优先保护湿地、冷温带稳定碳库,通过农田优化管理提升 SNCP,可高效实现长效固碳增汇。
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