土壤有机碳提升缓解全球变暖下作物减产的关键作用

本研究针对全球变暖导致作物减产的核心问题，通过整合9个全球网格作物模型和37个CMIP6气候模型数据，揭示了土壤有机碳（SOC）对玉米和大豆产量温度敏感性的调控机制。研究发现SOC改善可降低玉米0.5–1.1% ℃?1 、大豆1.3–2.5% ℃?1 的减产幅度，尤其在旱区效果显著，为气候变化下土壤改良策略提供了量化依据。

　　

随着全球人口预计在本世纪中叶达到90亿，粮食产量需增长59%至98%才能满足需求。然而，气候变化正以前所未有的方式威胁着农业生产。温度上升、降水模式改变和大气CO₂
浓度增加，导致热旱胁迫加剧、作物物候期紊乱，极端天气事件更使全球约三分之一的产量波动与之相关。尤其令人担忧的是，低纬度玉米主产区临近温度临界阈值，而现有研究对土壤在作物-气候互作中的作用关注不足。

内蒙古大学等机构的研究团队在《European Journal of Agronomy》发表研究，通过整合全球网格作物模型比较计划（GGCMI）的9个模型和37个CMIP6气候模型数据，结合随机森林算法，量化了1980–2010和2050–2080两个时期三种社会经济路径（SSP126/245/585）下土壤特性对作物产量温度敏感性的影响。研究创新性地揭示了土壤有机碳（SOC）作为关键缓冲因子的作用机制。

关键技术方法包括：1）基于GGCMI Phase 2的统计模拟器构建作物-气候响应关系；2）应用随机森林模型解析37个土壤参数对温度敏感性的贡献度；3）通过多情景对比评估SOC改善的缓解潜力；4）区分旱区与非旱区、现有品种与固定生长期新品种的响应差异。

气候与产量趋势
历史数据显示，1980–2010年间玉米和大豆生长季温度分别以0.28℃/decade和0.29℃/decade的速度上升，北美、欧洲等地升温显著。未来情景预测2050–2080年玉米生长季温度将升高1.4–4.1℃，大豆升高1.3–3.8℃，且SSP585情景下极端高温事件频率增加3–5倍。

作物产量对温度升高的响应
历史时期每升温1℃导致玉米减产2.3%、大豆增产3.0%，但未来情景下玉米将减产6.6–7.5%，大豆减产8.9–10.7%。土壤特性解释了51%（玉米）和59%（大豆）的产量温度敏感性空间变异，其中SOC是最关键因子。

结论与意义
研究首次量化SOC改善可降低玉米0.5–1.1% ℃^?1
、大豆1.3–2.5% ℃^?1
的减产幅度，尤其在旱区效果显著。这种缓冲效应在SSP585强变暖情景下减弱，但通过搭配固定生长期新品种可增强。成果为"藏粮于地"战略提供了科学依据，建议将SOC提升纳入气候智慧型农业体系，优先在旱区实施保护性耕作和有机改良措施。该研究突破了传统气候适应研究忽视土壤介导作用的局限，为多尺度粮食安全风险评估提供了新范式。