黑土区是全球重要的粮食生产基地和土壤碳库，在保障粮食安全和调节陆地碳循环中具有重要作用。然而，在长期耕作、气候变暖和农业活动共同影响下，黑土区土壤有机碳储量持续发生变化。以往研究多关注土壤有机碳的空间分布或单一驱动因素影响，对于全球尺度黑土区耕地土壤有机碳如何响应不同变暖速率、是否存在由碳损失向碳积累转变的关键阈值，仍缺乏高分辨率、长时序的观测证据。

近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所农业遥感团队在Nature子刊Nature Communications（IF=15.7），基于5500余个地面采集样点和108万景长时间序列遥感数据，围绕全球黑土区耕地土壤有机碳（SOC）变化及其气候响应机制开展研究。

研究发现，1990–2020年全球黑土区耕地表层SOC总体下降了5.59%，平均储量由59.37 ± 21.30 MgC/ha降至56.05 ± 21.17 MgC/ha，但下降速率呈减缓趋势。此外，发现了SOC由“损失”向“增加”转变的非线性温度变化阈值，即当温度变化速率超过0.0309 °C/yr时，SOC变化由净损失逐渐转向净增加，研究团队将其定义为“SOC损益交叉阈值”。该研究为理解全球黑土区土壤碳循环过程、评估气候变化下耕地土壤固碳潜力以及制定黑土资源保护与农业可持续管理策略提供了重要科学依据。

图1 全球黑土区农田表层SOC储量时空变化的空间分布

图2 SOC储量变化对年平均温度变化率的分段响应及其驱动机制

农业遥感团队特别研究助理孟祥添博士为论文第一作者，刘焕军研究员为论文通讯作者。东北师范大学鲍依临副教授、美国加州大学戴维斯分校Susan L. Ustin教授、农业遥感团队罗冲副研究员、V.V.道库恰耶夫土壤科学研究所Mikhail Semenov教授、吉林农业大学张新乐教授为本研究提供了重要支持。研究得到国家重点研发计划（2021YFD1500100）、黑土保护与利用国家重点实验室青年科技创新基金（2023HTDGZ-QN-01）、博士后创新人才支持计划（GZB20240737）联合资助。

论文信息：Meng, X., Bao, Y., Ustin, S.L. et al. Nonlinear temperature change responses shape soil organic carbon loss-gain transitions in global Mollisol croplands. Nat Commun (2026).

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-73759-w