土壤系统作为陆地生态系统中最大的碳库，其对大气 CO₂ 平衡的调节作用受到广泛关注。长期以来，相关研究主要聚焦土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）的动态及其对气候变化和人类活动的响应，而土壤无机碳（Soil Inorganic Carbon, SIC）在全球碳循环中的作用被明显低估。与此同时，土壤盐碱化作为重要的土地退化过程，广泛分布于全球干旱-半干旱区及灌溉农业区，盐碱化显著改变土壤 pH值、离子组成和水盐运移过程，这些变化可能深刻影响无机碳的形成、迁移与稳定性。现有研究多局限于局地或单一土层，结论分散且相互矛盾，难以支撑对全球碳循环和土地退化协同效应的科学判断。然而，在全球尺度上，土壤盐分变化是否、以及在何种条件下影响 SIC 的储量和空间分布，仍缺乏系统认识。

中国科学院西北生态环境资源研究院干旱区生态安全与可持续发展全国重点实验室干旱区盐渍化研究站薛娴研究员团队首次对土壤盐碱化如何影响SIC储存进行了全球尺度的评估。研究整合了 94,515 个、覆盖 0-200 cm 土层的全球土壤剖面样点数据，并引入土地利用类型、土壤类型、气候区、地貌和土壤质地等多维分区方法，以降低空间异质性对统计关系的干扰。

基于全球尺度的大样本数据以及机器学习等方法，研究团队通过分区相关识别不同环境背景下电导率（EC）与 SIC 的关系特征，利用梯度提升模型（Gradient Boosting Machine, GBM）对全球土壤盐分和无机碳进行空间预测，并通过情景模拟分析盐分变化对 SIC 的潜在影响。

研究发现，在全球范围内，中亚、西亚、北非、北美西部和南美部分地区的干旱和半干旱地区，土壤盐碱化程度较高且拥有不成比例的大量无机碳储量。土壤电导率（EC，盐碱化的标准指标）在大多数环境条件下，与地表和浅层土壤（0-40cm）中的无机碳含量呈持续正相关。

在通过次区域分类考虑空间异质性后，这种相关性显著增强，表明此前报道的较弱的全球相关性可能是由环境异质性所导致的，而并非缺乏潜在的耦合关系。在草地、裸地和部分耕地等多种土地利用类型中，只要淋溶作用有限，盐碱化程度的升高就与较高的无机碳储存量相关。

进一步分析表明，这种正向响应并非始终存在。当EC增量超过中等水平（约 4 dS/m）或在 40 cm 以下的深层土壤中，盐碱度与无机碳之间的关系会减弱，甚至在某些地区出现逆转。这些模式表明，在高盐碱条件下，离子组成、酸碱度的变化以及水分输送的加剧会影响无机碳库的长期稳定性。

此外，研究团队利用未来气候情景模型，发现盐碱化对无机碳储存的影响会因社会经济发展路径的不同而有所差异。在高排放情景下，某些地区盐度升高可能在短期内促进无机碳积累，但这种效应很可能被土壤酸化和人类活动加剧所抵消，从而增加无机碳流失的风险。

“我们的研究结果表明，土壤盐碱化并不会导致无机碳储存量呈简单线性增加。”薛娴说，“相反，在很大程度上取决于盐度水平、土壤深度和环境背景。认识到这些制约因素对于准确评估盐碱土壤在全球碳循环中的作用至关重要。”

该研究在全球尺度上系统揭示了土壤盐渍化与无机碳之间存在有条件、有阈值的耦合关系，弥补了长期以来全球碳循环研究中对 SIC 及其驱动机制认识的不足。这些发现为全球碳评估提供了新的约束条件，并强调了将土壤化学过程纳入土地退化评估和碳中和战略的必要性。

该成果以The contribution of increased global soil salinity to changes in inorganic carbon为题发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。该研究得到国家冰川冻土沙漠数据中心项目和中央政府引导地方资金科技发展项目资助。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2522643123

EC和SIC样本数据的空间分布图及统计分布特征。（A）不同EC水平下样本的分布图。土壤盐度水平分类如下：非盐渍土（EC < 2 dS/m）、轻度盐渍土（2-4 dS/m）、中度盐渍土（4-8 dS/m）、重度盐渍土（8--16 dS/m）和极重度盐渍土（EC > 16 dS/m）。（B）SIC样本的分布图。（C）0-20 cm土层EC与SIC关系的散点图。（D）0-20 cm土层EC的统计分布图，该分类基于土地利用类型，与基于气候、质地、地貌和土壤类型的分类相比，更能有效地克服区域异质性问题。