我国粮食主产区主要分布于东部中温带至热带区域。不同气候带下水热条件差异显著，深刻影响着土壤有机碳形成、积累及其稳定性。将土壤有机碳分为颗粒态和矿物结合态两个物理库，能更好地表征有机碳的赋存形态、稳定性和固持潜力。因此，系统阐明不同气候带农田土壤有机碳库组成、饱和水平与固持潜力，对科学评估区域耕地质量现状、挖掘土壤固碳增汇潜力、优化农田管理措施具有重要意义。
中国科学院亚热带农业生态研究所流域农业环境研究中心陈香碧研究员小组从我国东部四个气候带（中温带-黑土、暖温带-潮土、亚热带-红壤和热带-砖红壤）采集240组邻近林地、旱地和水田土壤样品，采用粒径分级技术，量化了颗粒态有机碳（POC）和矿物结合态碳（MAOC）对土壤总碳的贡献，进一步采用边界线法估算了MAOC饱和水平及固持潜力。结果发现：土壤总有机碳含量以南方（亚热带和热带）低于北方（中温带和暖温带），且每个气候带总体表现为稻田>林地>旱地。所有土壤有机碳库组成均以MAOC（60%~77%）为主，但南方土壤MAOC对总有机碳的贡献（58%）低于北方（69%）。农业土地利用重塑了土壤有机碳库组成及其稳定性：与自然林地相比，水田土壤POC和MAOC含量均更高，但其碳库稳定性低（低MAOC/POC比值）；旱地土壤POC和MAOC含量均更低，但碳库稳定性强（高MAOC/POC比值）。基于土壤现时MAOC含量与黏粉粒含量的95th分位数回归结果发现，四个气候带农田土壤MAOC积累均尚未达到饱和，主要归因于农田土壤有机碳输入量不足，而非矿物活性位点限制。当前，土壤MAOC平均饱和水平约60%，但不同样本间土壤MAOC饱和水平变异较大，说明我国农田土壤固碳潜力大、提升空间可观。本研究强调，提升土壤有机碳库的管理策略必须因地制宜，充分考虑当地土地利用方式、气候条件、土壤碳库组成及其饱和水平。
该项研究近期以题为Actual and potential carbon sequestration in topsoils of eastern China发表在土壤学期刊Soil and Tillage Research上。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项（XDA0440404）、国家自然科学基金（42377348, 42177331, 42130716）、湖南省杰出青年科学基金（2024JJ2052）和中国博士后科学基金面上资助（2025M782508）等项目共同资助。
我国东部气候带农田土壤POC和MAOC与SOC的拟合关系
我国东部气候带农田土壤有机碳饱和水平及固持潜力概念图