新疆生地所研究揭示中亚干旱区草地土壤矿物结合有机碳与颗粒有机碳的差异化调控机制

　　

????在全球气候变化与陆地碳循环反馈研究不断深入的背景下，干旱区土壤碳库的稳定性及其对气候变化的响应机制，已成为预测陆地碳循环与气候互馈关系的关键科学问题。中亚草原作为全球最大的连续温带草原带，其土壤碳库的动态平衡直接影响区域生态安全与全球碳收支。然而，土壤有机碳中具有不同物理化学性质和周转时间的两大关键功能组分——矿物结合有机碳（MAOC）与颗粒有机碳（POC），在多尺度环境梯度下的响应规律与调控机制，目前仍缺乏系统且定量的认识。这一认知缺口制约了准确评估干旱区碳汇功能的能力，也影响了针对性碳管理策略的制定。

????中国科学院新疆生态与地理研究所中亚生态系统监测与变化研究团队，依托覆盖中亚草原区355个草地样点的系统采样数据，集成可解释机器学习与广义加性模型，在多维环境梯度下定量解析了矿物结合有机碳与颗粒有机碳的主导驱动因子，并识别出其环境响应的关键临界点。

????研究结果显示，在干旱区土壤碳库中，矿物结合机制起主导作用，MAOC含量始终显著高于POC。净初级生产力是两者积累的共同关键驱动因素，但其作用路径存在差异：POC积累直接依赖于植物残体输入，而MAOC形成则受微生物转化与矿物界面稳定过程的调控，并对土壤pH和质地等理化性质更为敏感。POC的积累仅在植被生产力较高条件下才被显著促进，且当土壤容重超过一定阈值后，其积累效应由促进转为抑制。MAOC在表层和次表层土壤中的形成均依赖于较高的植被生产力输入，但在偏碱性土壤环境中，其积累受到显著限制。

????该研究系统阐明了干旱区土壤不同碳组分的多尺度调控机制，不仅为地球系统模型中碳循环过程的精确模拟提供了关键参数，也为针对不同水热与土壤条件制定差异化草地碳管理策略提供了科学依据。

????研究成果以“Multiscale drivers and tipping points regulating particulate and mineral-associated organic carbon across Central Asian grasslands”为题，发表在《Geoderma》。中国科学院新疆生态与地理研究所王光宇博士为论文第一作者，李耀明正高级工程师为通讯作者。该研究得到中国科学院新疆生态与地理研究所自主部署项目、国家自然科学基金、中国科学院国际合作项目等项目支持。

????论文链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117610?

图1：POC和MAOC驱动因子的相对重要性