巴西塞拉多（Cerrado）是全球重要的农业前沿区，涵盖大面积农田、牧场及集成生产系统。历史性的土地利用转换已导致土壤有机碳（SOC）储量耗竭，因此制定战略性管理措施对土壤恢复与气候变化减缓至关重要。优化此类策略需精准解析该区域多样景观中调控颗粒有机碳（POC）与矿物结合有机碳（MAOC）稳定的环境驱动因子。研究人员通过系统荟萃分析结合结构方程模型，识别了不同土地利用类型（农田、牧场、集成系统、原生植被）、气候（年均温MAT、年均降水量减潜在蒸散量MAP-PET）、碳输入（净初级生产力NPP）及土壤属性（质地、pH）对POC与MAOC的控制机制，并量化了原生植被转为农业系统后的ΔPOC与ΔMAOC变化。结果显示，原生植被的MAOC含量较常规耕作与传统免耕农田平均高出7.3 g C kg−1土壤，POC含量较免耕农田高出3.4 g C kg−1土壤。POC储存受MAT与土壤pH负向调控（r2=0.18），而MAOC主要取决于粉粒与黏粒含量（r2=0.55）。原生植被转为农业系统后，ΔPOC与ΔMAOC响应差异显著：ΔPOC与NPP及土壤pH呈正相关（r2=0.21），表明通过提升土壤肥力增加植物生产力是维持土地利用变化后POC的关键。各系统中MAOC均低于其最大矿物学容量，无MAOC饱和限制证据。研究揭示了矿物保护在调控稳定SOC库中的作用，强调需制定因地制宜的策略以最大化植物碳输入并减少损失，从而缓解农业活动对SOC的负效应。
该研究发表于《Journal of Environmental Management》，聚焦全球重要农业区——巴西塞拉多（Cerrado）的土壤有机碳（SOC）动态机制。当前，全球土壤因不合理农业管理已累计损失大量SOC，而塞拉多作为热带稀树草原生态区，其原生植被向农业用地的快速扩张进一步加剧了碳流失风险。尽管现有研究已关注SOC总量变化，但对不同稳定性碳组分（颗粒有机碳POC、矿物结合有机碳MAOC）的差异化驱动机制仍缺乏系统性认知，尤其在高度风化的氧化土（Oxisols）中，温带地区提出的矿物饱和理论是否适用尚未明确。此外，以往研究多为单点试验，未整合气候、土壤性质与管理措施的跨尺度交互作用，难以支撑区域尺度SOC增汇策略的制定。为此，研究人员通过整合多源数据，旨在揭示POC与MAOC的存储规律及其对环境因子的响应机制，评估土地利用变化对碳组分的定量影响，并验证MAOC饱和理论在塞拉多地区的适用性。
为开展研究，研究人员构建了覆盖塞拉多区域的综合数据集，整合30项田间试验的SOC、POC与MAOC实测数据，涵盖4%-97%的粉黏粒含量、3.4-6.4的pH值、0.6-12.7 Mg C ha−1yr−1的净初级生产力（NPP）、19-28.3℃的年均温（MAT）及差异显著的降水亏缺（MAP-PET）梯度。采用系统荟萃分析方法量化不同土地利用类型（常规耕作农田、免耕农田、牧场、集成系统、原生植被）的碳组分差异，并通过结构方程模型解析气候、NPP、土壤属性对POC与MAOC的直接与间接控制路径，同时计算原生植被转为农业系统后的ΔPOC与ΔMAOC变化量，评估MAOC饱和赤字特征。
尽管不同土地利用类型的SOC总量无显著差异，但其组分存在明显分异：原生植被的SOC平均含量最高（28.3±12.2 g C kg−1土壤），其次为集成系统（25.2±8.6 g C kg−1土壤）、牧场（21.9±6.6 g C kg−1土壤）、免耕农田（20.7±15.1 g C kg−1土壤）与常规耕作农田（15.7±10.3 g C kg−1土壤）。其中，原生植被的MAOC含量（19.6±9.7 g C kg−1土壤）显著高于两类农田，POC含量较免耕农田高出3.4 g C kg−1土壤，表明农业活动对稳定碳库的损耗更为突出。
