文章信息：Yuanyuan Huang, XiaoDong Song, Ying-ping Wang, et al. (2024). Size, distribution, and vulnerability of the global soil inorganic carbon. Science, 384, 233-239. DOI: 10.1126/science.adi7918.
整理人：杨文，2023级硕士生
整理时间：2024年4月23日
Abstract:Global estimates of the size, distribution, and vulnerability of soil inorganic carbon (SIC) remain largely unquantified. By compiling 223,593 field-based measurements and developing machine-learning models, we report that global soils store 2305 ± 636 (±1 SD) billion tonnes of carbon as SIC over the top 2-meter depth. Under future scenarios, soil acidification associated with nitrogen additions to terrestrial ecosystems will reduce global SIC (0.3 meters) up to 23 billion tonnes of carbon over the next 30 years, with India and China being the most affected. Our synthesis of present-day land-water carbon inventories and inland-water carbonate chemistry reveals that at least 1.13 ± 0.33 billion tonnes of inorganic carbon is lost to inland-waters through soils annually, resulting in large but overlooked impacts on atmospheric and hydrospheric carbon dynamics.
摘要：全球对土壤无机碳（SIC）的大小、分布和脆弱性的估计在很大程度上仍未量化。通过汇编223593个基于现场的测量结果和开发机器学习模型，我们报告得出，全球土壤在顶部2米深处储存了2305±636（±1 SD）亿吨碳作为SIC。在未来的情景下，与陆地生态系统氮添加相关的土壤酸化将在未来30年内使全球SIC（0.3米）减少230亿吨碳，其中印度和中国受到的影响最大。我们对当今陆地水碳储量和内陆水碳酸盐化学的综合表明，每年至少有1.13±0.33亿吨无机碳通过土壤流失到内陆水域，对大气和水圈碳动力学产生了巨大但被忽视的影响。
图 SIC含量原始观测值的分布
（A）SIC > 0的样本位置的空间分布和（C）SIC = 0的样本位置的空间分布。请注意，显示了不同深度的样本，并且点的大小是任意的。（B）垂直土壤剖面上具有SIC > 0的样本的中位数、平均值（绿色三角形）和四分位数范围。（D）按土壤pH分类分组的所有样本的SIC含量的中位数、平均值（绿色三角形）和四分位数范围。（C）中的插图显示了不同土壤深度的样本数量（SIC = 0），（D）中的插图显示了具有SIC = 0（蓝色）和SIC > 0（紫色）的样本的土壤pH分布。
图 全球土壤0-2 m 土层内的 SIC 分布地图，空间分辨率为1 km
（A）SIC 的全球分布。（B 和 C）通过（B）南美和（C）非洲的例子详细说明 [（A）中的红色矩形]。该地图通过两个步骤生成：首先使用分类器（N = 223,593）预测 SIC 是否为零，然后使用回归模型预测非零样本的 SIC 大小（N = 128,648）。（D）接收器操作特征（ROC）曲线（绿色）显示分类模型（SIC > 0与SIC = 0）的性能，使用 10 倍交叉验证。A ∪ C = 1（紫色虚线曲线）表示分类器能够完美地正确预测这两个类别。（E）使用 10 倍交叉验证制作具有非零 SIC 值的样本的观察与预测的 SIC 含量。红线表示 1: 1 线，图例表示样本数量。
图 SIC的预测因素
表格总结了在预测SIC是否为零（类别，分类；左列）和SIC非零值（回归；右列）中，每个预测因子相对于最重要的预测因子（即pH）的重要性。（A - L）Shapley值对于分类（绿色）和回归（粉色）中最重要的六个预测因子的响应。面板以联合图的形式显示，主图中的颜色表示样本的密度（高密度，绿色或粉色），边缘图显示预测因子（顶部）和响应（右侧）的分布。表S2中提供了预测因子及其完整名称的描述。
图 与SIC相关的全球预算
(A)不同国家土壤pH值对SIC（0-0.3 m土层）的变化。青色柱状图（以Gt C为单位）表示在pH值较高（提高0.1和0.5个水平）的情况下SIC的增加，而红色柱状图表示酸化反应中的损失。我们按照SIC损失（pH值降低0.1）从高到低的顺序列出了前10个国家。(B)全球SIC储量（0-0.3 m土层，以Gt C为单位）对土壤pH值的响应。(C)现代全球碳预算的流程图（以Gt C /年 为单位），考虑了通过土壤的无机碳交换（材料和方法以及图S19）。由于包括了通过土壤的无机碳，导致改变的通量用棕色表示，而蓝色箭头表示从参考文献（37, 47-50）中得出的通量。方括号中是SIC对总通量的贡献（如果有多个贡献源）。我们使用“陆地生态系统”来指代不包括内陆水域的陆地。DOC，溶解有机碳通过淋溶和径流排放；R-DIC，岩石风化产生的无机碳侧向排放；PIC，总难降解颗粒无机碳的物理侵蚀；petrogenic OC，化石和古老土壤中的有机碳排放；侵蚀，水、风和耕作侵蚀导致的有机碳侧向排放。路径1代表岩石到土壤的无机碳通量，并通过R-DIC计算其对内陆水体的贡献；路径2代表源自陆地生物系统（例如呼吸作用）的SIC通量；路径3是外部无机碳输入到土壤中（例如石灰）；路径4和路径5是SIC与大气之间的碳交换。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi7918
节选转引：https://mp.weixin.qq.com/s/BmwX6g-1uLDrkYEt84t0Ug
