气候变化下土壤有机碳源汇变化取决于土壤碳输入与输出之间的平衡。气候变暖通常加速土壤有机碳分解而导致碳损失；而变暖、大气二氧化碳浓度增加、氮沉降以及生长季节延长等会提高植物生产力，增加土壤碳输入，从而可能会抵消变暖导致的土壤有机碳损失。然而，在全球尺度上气候变暖与植物生产力协同变化对不同土层有机碳的长期影响及其调控机制的认识仍然存在很大的不足，妨碍了对气候变化下土壤有机碳动态的准确预测。

土壤体积密度是衡量土壤质量与生态功能的关键参数，广泛应用于土壤有机碳储量估算、水文模拟与生态模型中。然而，在区域乃至大陆尺度，受限于土壤体积密度的原位观测数据稀缺，研究通常依赖土壤转移函数根据其他土壤属性间接估算土壤体积密度。尽管土壤转移函数方法简单高效，但其通用性有限，预测精度易受样本异质性影响，尤其在异质性强、土壤有机碳储量低的地区表现较差。如何在大尺度上实现高精度、适应性强的土壤体积密度预测，是当前土壤建模与碳储量评估中的重要难点。

土壤有机碳是陆地生态系统最大的碳库，大部分储存在0.3米以下的土壤底层，对气候变化敏感。然而，在全球尺度上，气候变暖和降水变化往往协调发生，二者协同变化对全剖面土壤有机碳的影响尚未有基于观测数据的系统性评估。