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在全球变暖的大背景下，关于如何缓解大气中二氧化碳(CO2)浓度迅速上升已成为人们日益关注的问题。土壤是陆地最大碳库，土壤碳库的一个微小波动都会引起大气CO2浓度的剧烈变化，甚至显著影响全球气候。由于农业生态系统这一特殊属性，农田土壤有机碳(SOC)更加处于全球碳循环中一个显著的位置，也正成为学术界的一个研究热点。
本文采用数据整合和模型模拟的方法，研究了中国和澳大利亚区域农田SOC时空变化特征，并对澳大利亚小麦带SOC动态进行了情景分析。采用的模型分别为中国学者开发的Agro-C（Huang等，2009b）和澳大利亚学者开发的APSIM（Keating等，2003）。主要研究结果包括:
1)数据整合结果显示:在实施了包括秸杆还田、少免耕以及施肥（化肥和有机肥）等推荐管理措施后，中国大部分地区农田SOC含量会增加，尤其在华北和中国南方地区。当前，东北和西北大部分农田SOC仍处于减少的阶段，实施不推荐管理措施有助于增加SOC或至少可以降低其丢失的速率。而在华北和中国南方大部分地区的农田，由于经历悠久的耕作历史，SOC已处于一个较低且较稳定的水平，实施推荐管理措施则可以使土壤固定更多的碳。
2)校正后的APSIM模型总体能够较好地捕捉到位于中国华北三个站点（昌平、郑州和徐州）上各处理下小麦和玉米的产量变化以及SOC动态。区域模拟结果显示，华北平原（京津冀、山东和河南）农田0-30 cm土层SOC密度在1980-2010年间平均以～330 kg ha-1yr-1的速率上升;除河北省的北部、山东省中部和东部部分地区，其余大部分地区SOC密度在过去30年里都呈上升趋势。平均来讲，过去3个10年里华北平原农田SOC的上升速率分别为:6.44 Tgyr-1(1980s)、8.78 Tgyr-1(1990s)和10.52 Tgyr-1(2000s)，30年共增加了257.43 Tg，在京津冀、山东、河南，农田土壤有机碳分别增加了102.05 Tg、59.82 Tg和95.56 Tg。
3)校正后的Agro-C模型能够较好地模拟到澳大利亚干旱和兰干旱地区小麦带上各观测站点的长期SOC变化。区域模拟结果表明:澳大利亚小麦生产区农田0-30 cm土层SOC在1960—2010年间总体呈减少趋势。平均来讲，各个年代澳洲小麦生产区农田SOC密度分别为:27 Mg ha-1(1960s)、24 Mg haq(1970s)、22 Mg ha-1(1980s)、21 Mg ha-1(1990s)和20 Mg ha-1(2000s)。过去50年里SOC总共减少了156 Tg，且80％的SOC丢失发生在前30年。在2000s中期，SOC似乎到达了一个比较稳定的水平。总体来看，相对于初始SOC密度，在2000s，昆士兰州的平均SOC密度减少了13Mg ha-l，新南威尔士州减少了llMgha-1，西澳大利亚减少了10 Mg ha-1，南澳大利亚减少了8 Mg ha-1，而维多利亚州则减少了7 Mg ha-1。平均来看，在上述五个州的小麦生产区中，1960-2010年间农田SOC分别减少了12、48、53、26和17 Tg。
4)基于APSIM和Agro-C耦合模拟的结果，回归建立的Meta模型基本能较好地表征过程模型模拟的长期农田SOC变化。情景分析表明，在不缺肥和100％秸杆还田的情景下，长期（120年）来看澳大利亚小麦带土壤会成为一个净碳汇。农田0-30 cm土层SOC密度平均增加14.25 Mg C ha-1，总SOC库增加平均增加204 Tg，显示了较大的土壤固碳潜力。区域上，除了昆士兰州北部部分地区，其它大部分研究区域的SOC密度都呈上升趋势，以西澳大利亚西南沿海和其它东南沿海地区上升最多。
本文的研究表明:中国华北平原农田土壤有机碳在过去30年里持续增加;澳大利亚小麦生产区土壤有机碳在过去50年里显著减少，并且约80％的土壤碳丢失发生在前30年，而在后20年里SOC的下降趋势明显减缓。校正后的APSIM和Agro-C模型分别能够较好地模拟中国华北平原和澳大利亚小麦带上农田土壤有机碳变化。