土壤有机碳（SOC）是维持土壤健康和生态系统服务的核心组分，其对气候变化的响应直接关系到全球碳循环反馈。然而，在气候变暖与降水格局改变的复杂背景下，二者如何“协同”或“拮抗”地影响区域SOC储量，尤其是二者复合作用下的非线性机制，仍是当前黑土研究中的“黑箱”。

为破解这一难题，中国科学院东北地理与农业生态研究所农业遥感学科组研究人员综合运用多源大数据与贝叶斯优化的机器学习模型，构建了“时空替代+Meta分析”的混合框架，系统评估了东北黑土区SOC储量对气候变暖和降水变化的动态响应。

研究结果表明：（1）历史演变呈“减-增-减”波动，总体表现为碳源：过去35年（1985-2020），东北黑土区表层SOC经历了显著的阶段性波动，平均下降5.38 Mg C/ha，且碳损失区域面积近乎碳积累区域的两倍；（2）驱动机制揭示温度主导“负向”调节与-1°C关键阈值：气候因子解释了SOC变异的50%，其中年均温（TAVG）是核心驱动力，当温度突破-1°C阈值，升温将触发“级联降解效应”放大碳流失，而降水则发挥协同增益作用；（3）未来情景显示升温主导命运，暖干化加剧碳损耗：未来模拟中升温占据主导地位，“高温+干旱”组合最为致命，在升温4°C且降水减少50%的极端情景下，SOC损失率高达26.89%，且随着温度升高，降水的补偿效应显著减弱；（4）生态梯度呈现差异化响应，耕地最脆弱，湿地高度依赖水文条件，林地最稳：耕地是未来气候风险高发区（暖干情景下损失达28.83%），林地抗干扰能力最强，而充沛降水（+50%）甚至可抵消湿地在4°C升温下的负面影响 。

这项研究强调了在评估未来气候变化对土壤碳库影响时，必须充分考虑温度与降水的非线性复合效应，尤其是在极端气候情景下，耕地和湿地的差异化管理策略对于维持区域碳平衡至关重要 。

相关成果发表于地学领域一区TOP期刊Catena上。由中国科学院东北地理与农业生态研究所联合培养硕士研究生秦祝元（第一作者）、刘焕军研究员、孟祥添特别研究助理（通讯作者）等共同完成。研究得到了黑土保护与利用重点实验室（中国科学院）青年科学家创新基金（2023HTDGZ-QN-01）、国家重点研发计划项目（2021YFD1500100）、中国博士后科学基金（GZB20240737）共同资助。

论文题目：

Response of SOC stocks in Northeast China to climate warming and precipitation changes

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816225009841?dgcid=author

图1东北地区关键环境因子对SOC储量的非线性响应特征

图2东北地区关键环境因子驱动SOC变化的级联路径与调控网络