摘要
土壤有机碳（SOC）可以在土壤中持续存在数天到数千年，但在受到干扰时仍容易流失，这取决于环境条件和稳定机制。了解影响其持久性和脆弱性的因素对于评估土壤碳封存能力以及因气候变化和土地利用变化可能导致的SOC损失至关重要。本文通过结合放射性碳测定的SOC年龄（系统年龄）和二氧化碳释放年龄（传输时间），以及生物可分解性（SOC分解能力）和热稳定性（残留可氧化碳含量，ROC）等指标，研究了五种土地利用类型下的SOC持久性和脆弱性。基于这些研究结果，我们开发了一个SOC脆弱性指数，并将其应用于代表温带和高山草原、森林、耕地以及人工泥炭地的19个地点的土壤样本中。传输时间和系统年龄从森林有机层的2年到人工泥炭地底土的5760年不等，并且在不同土地利用类型和土壤深度之间存在显著差异。传输时间通常短于系统年龄，表明土壤释放的二氧化碳主要来源于近期输入的碳，而土壤中的大量有机碳则具有更强的持久性。在森林、温带草原和耕地中，系统年龄与热稳定性和矿物反应性呈正相关，表明这些地区的SOC通过有机-矿物作用得到了更好的稳定。相比之下，高山草原和人工泥炭地的系统年龄长达数百年甚至数千年，尽管其热稳定性较低（<10%的ROC），这反映了这些生态系统中微生物分解活动受到寒冷和/或厌氧条件的抑制。结合高SOC储量（人工泥炭地中超过90 kg/m2），这表明这些土壤对能够缓解这些限制的环境干扰具有较高的脆弱性。我们的研究结果表明，将生物稳定性和热稳定性指标与放射性碳数据相结合，可以为评估环境变化引起的SOC脆弱性提供一个有力的框架。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性声明
本研究中的所有数据，以及用于建模系统年龄和传输时间的R脚本和输入数据集，均可在开放获取的Zenodo仓库中找到，DOI链接为：https://doi.org/10.5281/zenodo.18019584。
