摘要
西非农业土壤中的土壤有机碳（SOC）调控机制目前尚缺乏充分认识，因为气候、矿物学、养分和施肥管理等控制因素往往被单独评估。本研究利用来自西非八国农业用地的749个标准化观测数据（0–20 cm土层）评估了SOC的综合控制因素。气候预测因子包括年降水量（MAP）和年平均气温（MAT），而土壤学变量包括黏土、Fe和Al氧化物、阳离子交换量（CEC）、pH值和全氮（N）。管理指标包括作物残体保留、农家肥施用、化肥使用及侵蚀状况。采用分层回归、交互作用建模、方差分割以及带有SHAP解释的XGBoost方法评估加性、条件性和非线性控制因素。最终交互模型解释了SOC变异的75.9%，优于仅气候模型、土壤+N模型和仅管理模型。MAP是主导气候预测因子，而MAT无独立主效应。Fe氧化物、Al氧化物、CEC和N与SOC呈正相关，表明矿物稳定和碳-氮耦合的重要性。MAP×Fe氧化物、MAT×pH、MAP×作物残体以及MAP×侵蚀之间的显著交互作用表明SOC的响应取决于土壤和施肥管理条件。XGBoost证实了SOC-N强耦合关系，而排除N的敏感性模型仍保持较强的预测性能（R2 = 0.78），并识别出MAP、Al氧化物、Fe氧化物、pH和CEC为主要预测因子。方差分割结果显示，气候、土壤和管理领域均提供了独特的和共有的解释贡献。总体而言，西非农业土壤中的SOC变异最好由水分驱动的碳输入、矿物稳定、养分耦合以及管理背景等交互过程来解释。
亮点
- 降水是SOC变异的主要气候控制因素。
- Fe和Al氧化物、CEC和N表明存在矿物和养分调控作用。
- SOC的响应取决于气候-土壤-管理交互作用。
- XGBoost在SOC-N耦合之外证实了MAP和矿物的控制作用。
- 管理效应较弱但在不同降水梯度上呈情境依赖性。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
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