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近幾十年來，全球旱區(qū)面積持續(xù)增加。旱區(qū)的擴大或加速陸地生態(tài)系統(tǒng)荒漠化，并使脆弱的旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)在氣候變化和人類活動加劇情況下變得更加脆弱。

土壤在陸地生態(tài)系統(tǒng)中提供了重要的功能和服務。土壤有機碳可改善土壤結構，保持水分和植物養(yǎng)分并促進土壤生物多樣性。有機碳是地球上最大的活性炭庫之一，而有機碳的變化可以影響大氣二氧化碳濃度和氣候變化。同樣，土壤氮在土壤生物地球化學以及植物和微生物生長中起到重要作用；土壤氮庫和有效性的變化可以改變生態(tài)系統(tǒng)的氮通量，影響溫室氣體排放。因此，研究旱區(qū)土壤有機碳和總氮的分布格局和變化規(guī)律，并解析其驅動因子，將有益于全面評估旱區(qū)土壤的功能以及對全球變化的反饋能力。

中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所研究員張元明團隊采用全球旱區(qū)129個國家12000個地點的數(shù)據(jù)，探討旱區(qū)土壤有機碳和總氮的分布特征，估算不同土地覆蓋類型中的有機碳和總氮儲量，剖析驅動其空間分布的因素，并預測全球旱區(qū)土壤有機碳和總氮在不同氣候情景下的趨勢。

結果表明，旱區(qū)土壤0-100cm的有機碳和總氮儲量分別達到419.5Pg和38.2Pg，其中上層0-30cm約占一半。不同土地覆蓋類型中，森林、灌叢和草地的有機碳儲量最高，而森林、裸地和農田的總氮儲量最高。

研究發(fā)現(xiàn)，有機碳和總氮空間格局變化的驅動因素因土層深度而異。年均溫度、pH值和干旱度指數(shù)是驅動0-30cm有機碳和總氮密度空間格局的主要因素，而土壤質地是影響60-100cm有機碳和總氮密度空間格局的重要因素。研究預測，在RCP4.5情景下，2020年至2100年有機碳和總氮儲量分別減少3.6%和4.0%，而在RCP8.5情景下，有機碳和總氮儲量分別減少5.9%和6.4%。

上述研究為評估旱區(qū)土壤多功能性及其對環(huán)境變化的響應能力提供了參考。

相關研究成果以Environmental drivers of soil carbon and nitrogen accumulation in global drylands為題，發(fā)表在Geoderma上。研究工作得到國家自然科學基金、新疆維吾爾自治區(qū)“天山英才”培養(yǎng)計劃和第三次新疆綜合科學考察等的支持。

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