Back to report · Publisher record

Shi et al. (2026). Diagnosing global soil organic carbon mapping discrepancies with interpretable machine learning: A comparison of soil type linkage and digital soil mapping

Page 1

Figures and page graphics, page 1

Diagnosing global soil organic carbon mapping discrepancies with 

interpretable machine learning: A comparison of soil type linkage and 

digital soil mapping

Gaosong Shi

b

, Zeyu Song

a

, Wenye Sun

a

, Zhongwang Wei

a

, Yanqi Liu

b

, Naikang Xu

b

,  

Jingyi Wang

b

, Anne Gobin

b

, Qingliang Li

c

, Wei Shangguan

a

,

*

, Yongjiu Dai

a

a

Guangdong Province Key Laboratory for Climate Change and Natural Disaster Studies, School of Atmospheric Sciences, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, 

China

b

Department of Earth and Environmental Sciences, University of Leuven, Celestijnenlaan 200E, 3001 Leuven, Belgium

c

College of Computer Science and Technology, Changchun Normal University, Changchun 130032, China

A R T I C L E  I N F O

Handling Editor: Dr Budiman Minasny

Keywords:

Soil organic carbon

Digital soil mapping

Global soil dataset

Interpretable machine learning

Southwest China

A B S T R A C T

Soil property maps are essential for characterizing soil spatial heterogeneity and are critical for supporting land 

surface modelling, agricultural management, and climate change research. However, substantial discrepancies 

among existing global soil property datasets often result from differences in mapping approaches, particularly 

between the conventional soil type-linkage (STL) approach and modern digital soil mapping (DSM). In this study, 

we use an interpretable machine-learning framework that integrates extreme gradient boosting, Shapley additive 

explanations, and partial dependence plots to investigate the consistency and environmental sensitivity of soil 

organic carbon content (SOC) predictions with environmental factors. We compare two representative global 

maps: the Global Soil Dataset for Earth System Modeling (GSDE), based on STL, and SoilGrids 2.0 (SG), generated 

using the DSM framework. The primary analysis focused on topsoil SOC (0

–

5 cm), with an additional 30

–

60 cm 

analysis used to examine whether the main tendencies persisted at a deeper interval in Southwest China. We 

assessed spatial differences between datasets and used legacy soil profile observations as a reference for eval-

uating broad product

–

profile agreement and SOC

–

environment consistency. The results indicate that while both 

datasets captured the general pattern of higher SOC in mountainous regions and lower SOC in the Sichuan Basin, 

their predictions diverged substantially in humid, high-elevation areas and across sharp topographic transitions. 

The  profile-referenced  comparison  suggested  that  SoilGrids  showed  relatively  stronger  agreement  with  the 

legacy profile observations in both mean and variability, whereas GSDE tended to show lower central tendencies 

and reduced variance. Interpretability analyses identified temperature and precipitation as important predictors 

in the surrogate models, with clear threshold responses, and highlighted important interaction effects among 

climatic and topographic factors. These findings help diagnose potential contributors to disagreement between 

DSM- and STL-based gridded products and provide guidance for cautious dataset interpretation and regional- 

scale  diagnostic  assessment.  Importantly,  this  interpretable  machine-learning  framework  provides  a  process- 

oriented diagnostic perspective on how environmental controls and their interactions are differentially repre-

sented across global soil datasets.

1. Introduction

Soils  underpin multiple Sustainable Development Goals, with soil 

organic carbon content (SOC) playing a central role in soil functioning, 

ecosystem  services,  and  carbon  accounting  (

Evangelista  et  al.,  2024; 

Grinand  et  al.,  2017;  Keesstra  et  al.,  2016

).  Consequently,  spatially 

explicit  SOC  estimates  are  critical  for  land  management  and  climate 

assessments  (

Vaudour  et  al.,  2016

).  However,  existing  global  SOC 

products often exhibit substantial discrepancies due to differences in 

underlying mapping approaches and data sources, complicating their 

integration and undermining confidence in comparative analyses and 

trend interpretations.

* Corresponding author.

E-mail address: 

shgwei@mail.sysu.edu.cn

(W. Shangguan). 

Contents lists available at 

ScienceDirect

Geoderma

journal homepage: 

www.elsevier.com/locate/geoderma

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2026.117998

Received 30 April 2026; Received in revised form 12 August 2026; Accepted 15 August 2026  

Geoderma

 

473

 (2026) 

117998

 

Available

 

online

 

20

 

August

 

2026

 

0016-7061/©

 

2026

 

The

 

Authors.

 

Published

 

by

 

Elsevier

 

B.V.

 

This

 

is

 

an

 

open

 

access

 

article

 

under

 

the

 

CC

 

BY-NC-ND

 

license

 ( 

http://creativecommons.org/licenses/by- 

nc-nd/4.0/

 

). 

Page 2

Figures and page graphics, page 2

Global soil property datasets are ultimately derived from soil survey 

data and produced using two primary approaches (

Dai et al., 2019

): (i) 

digital soil mapping (DSM), which predicts continuous soil properties 

based  on the  relationship between  environmental covariates and ob-

servations (

McBratney et al., 2003; Ma et al., 2019

), and (ii) the soil type 

linkage (STL) method, which assigns soil attribute values to map units 

through polygon linkage or taxotransfer rules (

Shangguan et al., 2014; 

Batjes, 2016

). In this study, we compare SoilGrids 2.0 (SG; 

Poggio, et al., 

2021

),  a  DSM-based  product,  and  the  Global  Soil  Dataset  for  Earth 

System Modelling (GSDE, 

Shangguan et al., 2014

), a STL dataset, as 

representative exemplars of these contrasting approaches. We selected 

SG and GSDE because they provide global coverage, are widely applied 

in  Earth  system  and  land-management  research  (

Zhang  et  al.,  2023, 

Huang et al., 2022; Xu et al., 2023

), and can be harmonised to consistent 

depths and spatial resolutions for a robust, paradigm-level comparison.

While SG and GSDE provide multiple soil properties (e.g., sand, clay, 

bulk density), this study focuses on SOC as the primary variable due to 

its  ecological  significance.  Using  both  topsoil  (0

–

5  cm)  and  subsoil 

(30

–

60 cm) SOC in Southwest China as focal depths, this study explores 

the  practical  significance  of  differences  between  SG  and  GSDE  and 

clarifies  their  implications  for  cautious  dataset  interpretation  and 

regional-scale applications. Although the analysis is limited to South-

west  China,  the  area's  complex  terrain  and  strong  climate  gradients 

provide a rigorous test case, with the resulting patterns offering insights 

potentially  relevant  to  other  environmentally  heterogeneous  regions 

globally.  The  purpose  of  focusing  on  a  regional  case  study  is  not  to 

develop a region-specific product, but to provide a diagnostic window 

for  understanding  how  global  soil  datasets  behave  under  complex 

environmental conditions.

In  addition  to  the  main  comparison  between  SG  and  GSDE,  we 

included CSDLv2 as an auxiliary national DSM-based comparison for 

Southwest  China.  This  analysis  was  designed  as  a  sensitivity  test  to 

examine  whether similar SOC

–

environment  response patterns  can be 

observed  in  a  China-specific  gridded soil  product developed  under a 

regional  data  context. For  national-scale SOC  mapping  across  China, 

both CSDLv2 and GSDE derive from the same underlying SNSSC soil 

profile dataset. Accordingly, CSDLv2 was not adopted as a fully inde-

pendent  validation  dataset.  Instead,  it  was  employed  for  auxiliary 

sensitivity 

analysis 

to 

verify 

whether 

DSM-consistent 

SOC

–

environmental  response  patterns  can  be  reproduced  in  China- 

specific gridded soil products, while eliminating potential biases intro-

duced by disparate soil profile sources.

Most existing studies infer dominant SOC controls from mechanistic 

reasoning or empirical regression models. However, traditional regres-

sion struggles to reliably capture the direction and magnitude of co-

variate effects in high-dimensional settings with strong multicollinearity 

and nonlinear interactions. In contrast, machine learning models offer 

greater flexibility for capturing nonlinear responses and higher-order 

interactions among environmental drivers (

Zeng et al., 2024

). Among 

them, Extreme Gradient Boosting (XGBoost), a gradient boosting tree 

algorithm, is particularly well-suited for soil mapping applications due 

to its robustness to overfitting and ability to handle high-dimensional 

data (

Chi et al., 2022; Ma et al., 2021

). Despite these advantages, the 

complexity  of  the  ensemble  tree  model  hinders  its  interpretability, 

posing challenges for scientific validation and for integrating domain 

knowledge. We applied Shapley Additive Explanations (SHAP) together 

with partial dependence plots (PDPs) (

El Bilali et al., 2023

; 

Kakhani 

et al., 2025; Carbajal-Llosa et al., 2025

). In this study, interpretability 

tools are not used merely for feature importance visualization, but as a 

diagnostic  framework  to  systematically  analyse  how  different  soil 

datasets encode environmental controls on SOC (

Schweng et al., 2026

). 

Specifically, it enables (i) quantitative comparison of driver importance, 

(ii) identification of nonlinear response patterns and thresholds, and (iii) 

diagnosis of how environmental gradients and interactions are repre-

sented under different mapping paradigms (

Reddy and Gopinath, 2025

).

Accordingly, this study aims to: 

(1)  compare SOC patterns between SG and GSDE at both topsoil (0

–

5 

cm) and subsoil (30

–

60 cm) depths;

(2) evaluate broad product

–

profile agreement using legacy soil pro-

file observations; and.

(3)  diagnose  differences  in  how  DSM-  and  STL-based  products 

represent SOC

–

environment relationships using XAI (explainable 

AI) techniques.

To achieve these objectives, XGBoost models were trained separately 

using  SOC  values  from  SG,  GSDE,  and  soil  profile  observations  as 

response variables. Model behaviour was interpreted using SHAP and 

partial dependence plots to compare driver importance, nonlinear re-

sponses, thresholds, and interaction structures. Soil profile observations 

from China

’

s Second National Soil Survey were used as a legacy refer-

ence  baseline  to  assess  broad  product

–

profile  agreement  and 

SOC

–

environment consistency.

The framework (

Fig. 1

) provides a basis for cautious dataset inter-

pretation and regional-scale diagnostic assessment. Rather than seeking 

to identify the single most suitable dataset for regional applications or to 

produce a regionally optimized SOC map, this study's primary objective 

is  to  diagnose  the  practical  performance  of  global  soil  datasets  at 

regional scales. We aim to elucidate structural differences and associ-

ated  uncertainties  among  them.  Given  the  complexity  of  global  soil- 

environment relationships, which preclude detailed analyses across all 

regions worldwide in a single study, we have selected a representative 

region as a case study to enable a more focused and process-relevant 

comparison.

2. Materials and methods

2.1. Overall methodological framework

The  overall  workflow  of  this  study  consisted  of  five  major  steps 

(

Fig. 1

). The following subsections describe each step in detail. 

1.  Data preprocessing, including masking, cleaning, and quality control

2.  Selection of environmental covariates relevant to SOC modelling

3.  Model training using XGBoost with cross-validation

4.  Model prediction and performance evaluation

5.  Model  interpretation  using  SHAP  and  partial  dependence  plots 

(PDPs)

2.2. Study area

Southwest  China  is  one  of  the  country's  seven  major  physical- 

geographical  regions,  comprising  the  provinces  of  Sichuan,  Yunnan, 

Guizhou, Guangxi, and the municipality of Chongqing. The region spans 

approximately 1.376 million km

2

, accounting for about 14.3% of China's 

total land area (

Song et al., 2024

). It extends from 21

◦

06

′ 

to 34

◦

18

′ 

N and 

from 97

◦

24

′ 

to 112

◦

06

′ 

E, stretching from the Qinling-Huaihe line in the 

north to the vicinity of the Tropic of Cancer in the south. The region is 

defined by a complex mosaic of mountains and basins, generating pro-

nounced topographic relief, with elevations ranging from several hun-

dred meters in the Sichuan Basin to 1

–

2 km across the Yunnan-Guizhou 

Plateau (

Wu et al., 2023

). This diverse terrain, characterized by moun-

tain ranges, deep gorges, valleys, hills, and intermontane basins, drives 

intense  lateral  and  vertical  pedological  differentiation,  resulting  in 

highly heterogeneous SOC patterns (

Zhang et al., 2008

). The combina-

tion of complex relief, monsoonal climate regimes, and heterogeneous 

land use makes Southwest China a suitable region for evaluating how 

different  soil  mapping  paradigms  represent  coupled  pedogenic  and 

environmental controls. However, the region was not selected to sta-

tistically  represent  global  SOC  conditions.  Instead,  it  was  used  as  a 

diagnostic testbed because its strong topographic relief, climate gradi-

ents,  and  mountain

–

basin  transitions  provide  a  stringent  setting  for 

examining how global SOC products encode terrain

–

climate controls.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

2

 

Page 3

Figures and page graphics, page 3

2.3. Data sources

This study used four primary data sources: (i) SoilGrids 2.0 (

Poggio 

et al., 2021

), (ii) the Global Soil Dataset for Earth System Modelling 

(

Shangguan  et  al.,  2014

),  (iii)  soil  profile  observations  from  China's 

Second National Soil Survey, and (iv) CSDLv2 (

Shi et al., 2025

).

SoilGrids 2.0 (SG)

. Developed by ISRIC-World Soil Information, SG 

is  a  global  digital  soil  mapping  product  generated  using  machine 

learning (

Hengl et al., 2017

). The models were trained on more than 

230,000 harmonized soil profile observations curated in the World Soil 

Information  Service  (WoSIS)  together  with  over  400  environmental 

covariates, including climate, topography, vegetation, and lithology. SG 

provides  global predictions of key soil properties, such as SOC, bulk 

density,  particle-size  fractions,  and  coarse  fragments,  at  six  standard 

depth intervals (0

–

5, 5

–

15, 15

–

30, 30

–

60, 60

–

100, and 100

–

200 cm) at 

a native resolution of 250 m (

Poggio et al., 2021

).

The  Global  Soil  Dataset  for  Earth  System  Modelling  (GSDE)

. 

Developed by the Land-Atmosphere Interaction Research Group at Sun 

Yat-sen University, GSDE integrates the FAO world soil map with mul-

tiple  regional  and  national  soil  databases  under  a  harmonized  data 

framework. For China, GSDE uses the 1:1,000,000 Chinese soil type map 

as the spatial basis for soil property linkage. In this map, each polygon 

represents a single soil type, with a minimum polygon support approx-

imately comparable to the 1-km grid scale. Soil properties are estimated 

by applying taxon-based type-to-property transfer functions and linking 

profile information to polygonal soil mapping units (

Shangguan et al., 

2014

). The dataset provides global soil property grids at 1-km resolu-

tion  for  eight  depth  intervals  (0

–

4.5,  4.5

–

9.1,  9.1

–

16.6,  16.6

–

28.9, 

28.9

–

49.3, 49.3

–

82.9, 82.9

–

138.3, and 138.3

–

229.6c m). To enable a 

consistent comparison, SG was resampled to 1 km to match GSDE, and 

GSDE  layer-specific  SOC  values  were  harmonized  to  match  the  six 

standard depth intervals used in SG using a depth-weighted averaging 

approach. For each target depth interval, SOC values were computed 

based on the proportional overlap between GSDE layers and the target 

depth range (

Malone et al., 2009

).

Soil  profile observations

. Soil  profile  reference data  were  taken 

from the Second National Soil Survey of China (SNSSC), which collected 

8,979  profiles  between  1979 and  1985  (

Shangguan  et  al.,  2013,  Shi 

et al., 2025

). The dataset includes site descriptions such as longitude, 

latitude,  elevation,  slope,  land  cover,  mean  annual  temperature  and 

laboratory measurements of SOC, total nitrogen, cation-exchange ca-

pacity,  and  clay  content  (

Shi  et  al.,  2024

).  Within  Southwest  China, 

1,367 SNSSC soil profiles were initially identified. After removing pro-

files with missing or non-physical SOC values, invalid coordinates, or 

incomplete  environmental  covariate  information,  1,320  profiles 

remained for modelling and evaluation. The final 1,320 SNSSC profiles 

were randomly partitioned into training and test subsets using an 80/20 

split.  The  reserved  test  subset  was  used  as  a  common  profile-based 

reference for assessing product

–

profile agreement: SG and GSDE SOC 

values  were  extracted  at  the  locations  of  these  test  profiles  and 

compared with field-observed SOC. Separately, the SG- and GSDE-target 

XGBoost surrogate models were trained and evaluated using their own 

gridded samples to assess within-product surrogate fidelity. Therefore, 

product

–

profile  agreement  and  surrogate-model  fidelity  were  inter-

preted as distinct analyses. The SNSSC profiles were used as a legacy soil 

profile reference rather than as strict ground truth for present-day SOC 

Fig. 1.

Research framework of the study. SG: SoilGrids 2.0; GSDE: Global Soil Dataset for Earth System Modeling; XGBoost: Extreme Gradient Boosting. The XGBoost 

models for SG and GSDE are surrogate models used to approximate mapped SOC

–

environment relationships, rather than independent product validation models.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

3

 

Page 4

Figures and page graphics, page 4

conditions. Although these profiles were collected during 1979

–

1985, 

they represent one of the most spatially extensive and systematically 

collected soil profile datasets available for Southwest China. Therefore, 

they provide a useful historical reference baseline for assessing broad 

product

–

profile agreement and SOC

–

environment relationships. How-

ever,  because  substantial  land-use  and  vegetation  changes  have 

occurred since the 1980 s, comparisons with the gridded SOC products 

analysed  in  this  study  should  be  interpreted  cautiously,  particularly 

when assessing absolute SOC differences.

Because SoilGrids 2.0 was developed using WoSIS and other global 

soil profile compilations, potential overlap between the SNSSC profiles 

used in this study and the source data underlying SoilGrids cannot be 

fully  excluded.  Therefore,  the  SNSSC  profiles  were  not  treated  as  a 

strictly independent validation dataset for SG. Instead, they were used as 

a legacy soil profile reference to assess broad product

–

profile agreement 

and SOC

–

environment consistency.

CSDLv2 dataset. 

CSDLv2 is a China-specific DSM-based gridded soil 

dataset developed using Chinese soil profile observations and environ-

mental covariates. Further details on its role in this study are provided in 

Section 2.4

.

Environmental  covariates

.  Following  the  SCORPAN  framework 

(

Minasny  and  McBratney,  2016

),  approximately  150  environmental 

covariates (

Table 1

) were compiled to represent relief, climate, vegeta-

tion, and surface properties. Topographic variables were derived from 

the MERIT digital elevation model at approximately 90-meter resolution 

(

Yamazaki et al., 2019

), which reduces stripe noise and bias compared to 

earlier global SRTM products. Terrain metrics such as elevation standard 

deviation  (Elvstd)  and  the  topographic  position  index  (TPI)  were 

computed  using  SAGA  GIS  (

Conrad  et  al.,  2015

).  Biotic  variables 

encompassed vegetation indices from Landsat 8 Collection 2, MODIS 

products such as net primary production (NPP), leaf area index (LAI), 

GlobeLand30 (

Chen and Chen, 2018

), the Global Accessibility Map, and 

ESA GlobCover. Climate variables were obtained from MODIS, World-

Clim  v2.1,  and  CHELSA,  including  land  surface  temperature  (LST), 

precipitation, solar radiation, wind speed, and cloud-regime descriptors. 

Additional  surface  and  soil-related  covariates  included  GlobeLand30 

land cover classes and Landsat-derived albedo indices (

Baig et al., 2014

).

Predictor  selection  and  data  processing

.  To  minimize  multi-

collinearity and redundancy, candidate predictors were first screened 

using Pearson correlation thresholds (|r| 

>

0.8) and variance inflation 

factor criteria (VIF 

>

5). Recursive feature elimination (RFE) was then 

applied,  yielding  approximately  20  predictors  per  dataset.  For  cross- 

product  comparison,  a  harmonized  subset  of  15  key  covariates  was 

used,  with  the  full  list  provided  in 

Table  S2

.  All  spatial  layers  were 

projected into the interrupted Goode Homolosine equal-area projection 

(WGS 84 datum) and resampled to a 1-km resolution. Continuous var-

iables  were  resampled  using  bilinear  interpolation,  while  categorical 

layers were resampled using nearest-neighbour assignment (

Moreira De 

Sousa et al., 2019

).

2.4. CSDLv2-based auxiliary sensitivity analysis

CSDLv2 was included as an auxiliary national DSM-based compari-

son for sensitivity analysis. It is a China-specific gridded soil dataset 

developed  using  Chinese  soil  profile  observations,  including  profiles 

from  the  Second  National  Soil  Survey  collected  during  1979

–

1985, 

together  with  environmental  covariates  and  machine-learning-based 

digital soil mapping. The original CSDLv2 SOC product was produced 

at  90  m  spatial  resolution  and  was  harmonized  to  the  1-km  spatial 

support  and  corresponding  depth  interval  used  in  this  study  before 

comparison with SG and GSDE. For SOC mapping in China, CSDLv2 and 

GSDE  used  the  same  underlying  SNSSC  profile  source.  Therefore, 

CSDLv2  was  not  treated  as  a  fully  independent  validation  dataset. 

Instead,  it  was  used  as  an  auxiliary  sensitivity  analysis  to  examine 

whether  DSM-like  SOC

–

environment  response  patterns  can  also  be 

observed in a China-specific gridded soil product.

2.5. Model development and interpretation

Extreme Gradient Boosting (XGBoost) was adopted as the primary 

modelling framework for SOC prediction. Prior to model training, re-

cords  containing  missing  values,  non-physical  values  or  numeric 

sentinel placeholders were removed to ensure consistency across data-

sets. The final dataset comprised 1,380,919 pixels from SG, 1,386,831 

pixels  from  GSDE,  and  1,320  soil  profiles  within  Southwest  China. 

Model  training  and  evaluation  were  conducted  using  the  predefined 

training and test subsets described in 

Section 2.3

. Ten-fold cross-vali-

dation  was  employed  for  hyperparameter  tuning  and  performance 

assessment  to  mitigate  overfitting  and  produce  robust  out-of-sample 

performance  estimates.  It  is  important  to  note  that  the  XGBoost 

models trained on SG- and GSDE-derived SOC are not intended to serve 

as independent predictive models. Instead, they are used as surrogate 

models to approximate how each dataset encodes relationships between 

SOC  and  environmental  covariates.  In  this  context,  surrogate-model 

performance  should  be  interpreted  as  surrogate  fidelity,  that  is,  the 

degree  to  which  mapped  SOC  values  from  each  product  can  be 

approximated by the selected environmental covariates. It should not be 

interpreted as an independent measure of product

–

profile agreement. In 

particular, high surrogate fidelity may partly reflect spatial smoothness, 

large  sample  size,  and  the  degree  to  which  a  gridded  product  was 

originally generated from environmental covariates.

2.5.1. Extreme gradient boosting (XGBoost)

XGBoost is a tree-ensemble algorithm within the gradient-boosting 

paradigm,  in  which  predictors  are  constructed  additively,  with  each 

Table 1 

List and description of environmental covariates used in this study.

Category

Covariates

Description

Source data set

Climate factors

LSTdm

mean daytime 

land surface 

temperature (LST, 

◦

C)

https://modis.gsfc.nasa. 

gov

LSTds

standard 

deviation of 

daytime LST (

◦

C)

LSTd0405

mean daytime LST 

in Apr-May (

◦

C)

Srad

solar radiation (kJ 

m

−

2 

day

−

1

)

https://worldclim.org/ 

data/worldclim21.html

Climatic- 

moisture and 

atmospheric 

humidity

Wind

wind speed (m 

s

−

1

)

https://worldclim.org/ 

data/worldclim21.html

Prec

precipitation 

(mm)

MODCFma

Mean annual 

cloud cover

https://www.earthenv. 

org/cloud

MODCFiasd

Annual standard 

deviation of cloud 

cover

Vegetation and 

land cover

NPP

Net Primary 

Production

https://lpdaac.usgs.gov/ 

products/ 

mod17a3hgfv061/

LAI

Leaf Area Index

https://modis.gsfc.nasa. 

gov

Landtypes

Land cover types

https://www.resdc.cn/ 

DOI/DOI.aspx?DOIID 

=

54

Topographic 

factors

DEM

Land surface 

elevation

https://hydro.iis.u- 

tokyo.ac.jp/~yamadai/ 

MERIT_DEM/

Elvstd

Standard 

deviation of 

elevation

TPI

Topographic 

Position Index

Surface radiative 

property

Albedo

Surface 

reflectance

Calculated from Landsat 

8 Collection 2 Level-2 on 

the GEE platform

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

4

 

Page 5

Figures and page graphics, page 5

tree correcting the residuals of the preceding ensemble. The final model 

output is obtained as the sum of the contributions from all individual 

trees  (

Friedman,  2001

).  Compared  to  conventional  gradient-boosting 

decision  trees,  XGBoost  introduces  several  enhancements,  including 

the use of a second-order Taylor expansion of the loss for more precise 

optimization, an explicit structural regularization term that penalises 

model complexity (e.g., number of leaves, L2 norm of leaf weights), and 

the incorporation of shrinkage, subsampling, and a sparsity-aware split 

finding algorithm  (

Chen  and Guestrin, 2016

). Together with  parallel 

computation, these features improve efficiency, scalability, and gener-

alization  performance  in  high-dimensional,  multi-source  modelling 

contexts. In this study, SOC was modelled separately for SG, GSDE, and 

soil profile datasets. Data cleaning procedures were applied uniformly 

across  all  datasets  to  remove  anomalous  or  incomplete  records.  The 

learning  objective  was  squared-error  regression.  The  model's  perfor-

mance was first evaluated internally via 10-fold cross-validation during 

hyperparameter optimisation, and subsequently assessed on the test set. 

Although Pearson correlation and VIF screening were used to reduce 

multicollinearity  among  predictors,  collinearity  among  DEM-derived 

topographic  variables  cannot  be  fully  eliminated.  DEM,  Elvstd,  and 

TPI are geometrically related because they are derived from the same 

elevation  surface. Therefore, their  SHAP contributions should  not be 

interpreted  as  fully  independent  causal  effects  of  individual  terrain 

metrics. Instead, they were interpreted collectively as a grouped topo-

graphic effect, representing the broader influence of terrain structure on 

SOC

–

environment relationships.

2.5.2. Shapley additive explanations (SHAP) and partial dependence plots 

(PDPs)

To enhance model interpretability, Shapley Additive Explanations 

(SHAP) were applied to attribute machine learning model predictions to 

individual  environmental  covariates  (

Kakhani  et  al.,  2025

).  SHAP  is 

grounded in cooperative game theory and decomposes each prediction 

into additive contributions for each feature relative to a baseline, typi-

cally  the  global  mean  prediction  (

Padarian  et  al.,  2020;  Reddy  and 

Gopinath,  2025

).  This  approach  ensures  desirable  properties  such  as 

local accuracy, symmetry, and consistency, enabling both global and 

instance-level interpretation of feature influence. In the context of SOC 

prediction, where environmental covariates often exhibit nonlinear in-

teractions and multicollinearity, SHAP provides a robust and theoreti-

cally  grounded  method  for  quantifying  feature  importance  and 

interaction  effects.  Compared  to  the  default  gain-based  importance 

metrics in XGBoost, SHAP offers improved comparability across datasets 

and more reliable interpretation when predictors are correlated (

Meng 

et al., 2020

).

Formally, the SHAP value for feature 

i 

at instance 

x 

is expressed as: 

∅

i

(

x

) =

∑

S

⊆

F

\{

i

}

|

S

|

!

(

M

− |

S

| −

1

)

!

M

!

[

f

S

∪{

i

}

(

x

S

∪{

i

}

)

−

f

S

(

x

S

)

]

(1) 

where 

F 

is the full set of 

M 

features, 

S 

is a coalition (subset) excluding 

feature 

i

, 

f

S 

is the model restricted to 

S

, and 

x

S 

the corresponding input 

vector.

PDPs were employed as a complementary diagnostic to visualize the 

marginal response of SOC predictions to selected covariates by aver-

aging model predictions over the empirical distribution of the remaining 

predictors. PDPs provide intuitive insights into overall response shapes, 

including  monotonic  trends,  saturation  behaviour,  thresholds,  and 

nonlinear relationships, thereby supporting interpretation of systematic 

model  behaviour  across  the  covariate  domain  (

Kakhani  et  al.,  2025; 

Carbajal-Llosa et al., 2025

). In this study, PDPs also served to cross- 

validate  SHAP-based  attributions,  offering  a  model-agnostic  perspec-

tive  on  feature  importance  and  response  patterns.  Because  PDPs 

implicitly  assume  functional  independence  among  covariates,  an 

assumption that is often violated in geospatial and environmental con-

texts  due  to  strong  collinearity  or  spatial  autocorrelation,  their 

interpretations were evaluated in conjunction with SHAP-based attri-

butions. Agreement or divergence between the two methods was used to 

assess the robustness of inferred feature effects and to identify contexts 

in which marginal and conditional interpretations may differ. In this 

study,  SHAP  and  PDPs  are  jointly  used  not  only  to  interpret  model 

behaviour, but to quantitatively compare how different datasets repre-

sent  SOC

–

environment  relationships.  Specifically,  these  analyses  are 

used to (i) identify differences in the relative importance of environ-

mental drivers, (ii) characterize differences in response patterns such as 

nonlinearity  and  thresholds,  and  (iii)  diagnose  how  environmental 

gradients and interactions are encoded across datasets.

To  explicitly  quantify  pairwise  interactions  among  environmental 

predictors, SHAP interaction values were additionally calculated for the 

trained  XGBoost  models.  While  standard  SHAP  values  were  used  to 

summarize the main contribution of individual predictors, SHAP inter-

action values were used as the primary basis for interpreting interactions 

such as DEM 

×

LSTdm and DEM 

×

precipitation.

2.6. Evaluation criteria

Agreement  was  quantified  using  RMSE,  ME,  MEC,  and  Lin

’

s 

concordance correlation coefficient (CCC). RMSE quantifies the average 

magnitude of prediction errors (

Chai and Draxler, 2014

), ME captures 

systematic bias (

Morley et al., 2018

), MEC provides an out-of-sample 

goodness-of-fit  measure,  and  CCC  evaluates  agreement  with  the  1:1 

line by accounting for both correlation and systematic bias (

Lawrence I- 

Kuei Lin, 1989

). For product

–

profile comparisons, these metrics were 

used to describe broad agreement between gridded products and legacy 

profile  observations.  For  SG-,  GSDE-,  and  CSDLv2-target  surrogate 

models, the same metrics were interpreted as within-target surrogate 

fidelity rather than product accuracy. 

MEC

=

1

−

∑

n

i

=

1

(

y

i

−

̂

y

i

)

2

∑

n

i

=

1

(

y

i

−

y

)

2

(2) 

CCC

=

2

r

σ

o

σ

p

σ

2

o

+

σ

2

p

+ (

O

i

−

P

)

2

(3) 

RMSE

=

̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅

1

n

∑

n
i

=

1

(

̂

y

i

−

y

i

)

2

√

(4) 

ME

=

1

n

∑

n
i

=

1

(

̂

y

i

−

y

i

)

(5) 

where 

y

i 

is observed SOC, 

̂

y

i 

is predicted SOC, 

y 

the mean of observa-

tions, and 

n 

the number of validation samples. 

P 

represent the averages 

of the predicted values; the standard deviations are denoted as 

σ

o 

and 

σ

p

; 

the correlation coefficient value between the predicted and observed 

values is represented by 

r

.

3. Results

3.1. Spatial comparison of SOC in SoilGrids 2.0 and GSDE

This  study  focused  on  two  representative  depth  intervals,  topsoil 

(0

–

5 cm) and subsoil (30

–

60 cm), to maintain a focused and interpret-

able comparison. 

Fig. 2

a

–

b compares the spatial distributions of SOC at 

the 0

–

5 cm depth interval predicted by SG and GSDE across Southwest 

China. Both datasets show a pronounced northwest-southeast gradient, 

with higher SOC in the humid, high-relief mountains of the west and 

northwest  and  lower  values  toward  the  Sichuan  Basin  and  adjacent 

southeastern lowlands. SG displays smoother gradients that are visually 

aligned with topographic features, whereas GSDE shows patchier, block- 

like patterns aligned with soil map-unit boundaries. A similar spatial 

pattern is observed for the subsoil layer (30

–

60 cm), with SG exhibiting 

smoother gradients and GSDE showing block-like structures (

Fig. S1

).

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

5

 

Page 6

Figures and page graphics, page 6

The difference map (GSDE 

−

SG; 

Fig. 2

c) is dominated by negative 

values,  indicating  that  GSDE  generally  predicts  lower  SOC  than  SG 

across most of the region. Positive anomalies are mainly confined to 

northern Sichuan, forming narrow belts along the Minshan-Qionglai- 

Daxue ranges. These differences weaken toward the Sichuan Basin and 

remain predominantly negative across Yunnan, Guizhou, Guangxi, and 

Chongqing. The largest discrepancies occur in rugged, high-elevation 

terrain, whereas differences are smaller in lowlands and basins.

To illustrate local-scale morphology, a 1

◦

×

1

◦

subregion in northern 

Sichuan (28

◦

45

′

–

29

◦

45

′ 

N, 102

◦

30

′

–

103

◦

30

′ 

E; red box in 

Fig. 2

c) was 

examined at higher resolution (

Fig. 3

). The DEM (

Fig. 3

a) reveals deeply 

dissected ridge

–

valley topography, and the precipitation layer (

Fig. 3

b) 

shows  strong  orographic  gradients.  Within  this  window,  SG-SOC 

(

Fig.  3

c)  follows  terrain-parallel  gradients  and  shows  smooth  valley- 

to-hillslope transitions, whereas GSDE-SOC (

Fig. 3

d) is dominated by 

coarse  polygonal patches  with  abrupt boundaries.  These  local differ-

ences are consistent with the regional difference map and suggest that 

SG shows more continuous environmental gradients, whereas the grid-

ded GSDE product reflects the 1:1,000,000 source soil type map, single 

soil-type polygon representation, and taxon-to-property linkage used in 

the Chinese part of GSDE.

3.2. Evaluation against soil profile observations

To provide a consistent legacy profile-based reference, SOC values 

from  SG  and  GSDE  were  compared  against  observed  SOC  from  soil 

profiles using a common test dataset. For the topsoil layer (0

–

5 cm), SG 

showed relatively stronger agreement with the legacy profile observa-

tions  than  GSDE  (

Fig.  4

).  Data  points  from  SG  were  more  closely 

distributed around the 1:1 line, indicating relatively stronger agreement 

with the legacy profile reference in terms of both central tendency and 

variability. In contrast, GSDE exhibits larger scatter and a systematic 

tendency to underestimate SOC, particularly at higher values. This is 

supported by evaluation metrics, with SG achieving lower RMSE and 

higher model efficiency compared to GSDE. The fitted regression lines 

further highlight structural differences between the two products. SG 

captures a broader dynamic range of SOC values, whereas GSDE pro-

duces a more compressed distribution. However, this comparison should 

be interpreted cautiously because resampling SG from 250 m to 1 km 

may also affect variance and local spatial contrasts. A similar but weaker 

tendency was observed for the subsoil layer (30

–

60 cm). SG showed 

relatively  stronger  product

–

profile  agreement  under  some  metrics, 

whereas  GSDE  tended to  show  lower  variability  and a different  bias 

direction (

Fig. S4

). However, the differences between the two products 

were not large for all metrics, and the opposite signs of ME should be 

interpreted as different bias directions rather than a substantial differ-

ence  in  bias  magnitude.  Therefore,  the  cross-depth  comparison  is 

interpreted  cautiously  as  broadly  consistent  tendencies  rather  than 

definitive evidence of large performance differences.

3.3. Surrogate fidelity of XGBoost models

Because the SG-, GSDE-, and profile-target models were trained using 

different response variables and sample structures, the metrics reported 

in this section were interpreted as within-target surrogate fidelity rather 

than cross-dataset accuracy rankings. Product-level agreement between 

SG and GSDE was evaluated separately using the common soil-profile 

test dataset in 

Section 3.2

.

For the SG-target surrogate model, predictions on the test set showed 

strong agreement with withheld SG mapped SOC values (RMSE 

=

6.54 g 

kg

⁻

1

; ME 

= −

0.01 g kg

⁻

1

; MEC 

=

0.90; 

Fig. 5

a). This high surrogate 

fidelity indicates that SG-derived SOC values can be readily approxi-

mated from the selected environmental covariates, but it should not be 

interpreted as independent evidence of higher dataset quality. Obser-

vations cluster closely around the 1:1 line, indicating minimal system-

atic bias across most of the SOC range. Heteroscedasticity is limited and 

occurs  mainly  at  higher  SOC  values.  The  kernel  density  estimates 

(

Fig. 5

d) show a slight right skew, consistent with an extended high-SOC 

tail.

For the GSDE-target surrogate model, agreement between XGBoost 

predictions and withheld GSDE mapped SOC values was lower (RMSE 

=

12.36 g kg

⁻

1

; ME 

= −

0.02 g kg

⁻

1

; MEC 

=

0.604; 

Fig. 5

b). This lower 

surrogate fidelity may reflect the more discrete, polygon-linked struc-

ture of the gridded GSDE product, which is constrained in China by the 

1:1,000,000 source soil type map, single soil-type polygon representa-

tion, and taxon-to-property linkage, rather than necessarily indicating 

lower product quality. The regression slope is lower than unity, indi-

cating  underestimation  at  higher  SOC  values  and  overestimation  at 

lower SOC values. Scatter is greater than in the SG-based model and 

shows  distinct  vertical  banding,  reflecting  discretized  SOC  values 

inherited from polygon-based soil mapping units.

For the profile-target model, the XGBoost predictions were compared 

with field-observed SOC values from the soil profile test subset. Unlike 

the  SG-  and  GSDE-target  models,  this  comparison  reflects  the  learn-

ability  of  field-observed  SOC  from  the  selected  environmental  cova-

riates. The profile-target model showed considerable residual variance 

relative to field-observed SOC values (RMSE 

=

17.02 g kg 

−

1; ME 

=

0.10 g kg 

−

1; MEC 

=

0.389; CCC 

=

0.582; 

Fig. 5

c), likely reflecting the 

Fig. 2.

Spatial distribution of soil organic carbon content (SOC; g kg

⁻

1

) at the 0

–

5 cm depth interval across Southwest China: (a) SOC predictions from SoilGrids 2.0 

(SG-SOC). (b) SOC predictions from the Global Soil Dataset for Earth System Modelling (GSDE-SOC). (c) Difference map (GSDE minus SG), with blue indicating areas 

where GSDE is lower than SG and red indicating areas where GSDE is higher. The red box delineates the subregion selected for detailed visualization of local 

SOC patterns.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

6

 

Page 7

Figures and page graphics, page 7

smaller sample size and strong site-level heterogeneity of field-observed 

SOC.

Kernel  density  estimates  (

Fig.  5

d)  further  highlight  distributional 

differences among the three data sources. SG shows a bimodal distri-

bution  with  a  pronounced  high-value  tail,  GSDE  is  unimodal  with  a 

lower central tendency and few values above 60 g kg

⁻

1

, and soil profiles 

form a unimodal distribution centered at 20

–

25 g kg

⁻

1

. These patterns 

are consistent with the spatial comparison in 

Section 3.1

: SG predicts 

broader and generally higher SOC distributions, whereas GSDE shows 

lower central tendencies and a more truncated range. Therefore, these 

metrics should be interpreted as within-target surrogate fidelity, indi-

cating  how  well  each  SOC  data  source  can  be  approximated  by  the 

selected environmental covariates, rather than as direct evidence for 

ranking dataset accuracy across models. A similar pattern is observed for 

the subsoil layer (30

–

60 cm), with consistent model performance across 

datasets (

Fig. S2

).

3.4. Relationships with environmental covariates

To investigate the spatial variability of SOC and its relationships with 

environmental  covariates  across  datasets,  we  applied  SHAP-based 

attribution  analysis  to  three  SOC  targets:  SG  predictions,  GSDE  pre-

dictions, and observed SOC from soil profiles.

For the soil-profile model (

Fig. 6

a), the leading predictors were DEM, 

TPI,  and  precipitation,  followed  by  MODCFma,  MODCFiasd,  and 

LSTdm. DEM and TPI capture complementary aspects of terrain, while 

precipitation and cloud-cover variables showed non-negligible contri-

butions. However, because DEM, Elvstd, and TPI are derived from the 

same  elevation  surface,  their  SHAP  values  should  be  interpreted  as 

indicating the overall importance of topographic structure rather than 

Fig. 3.

Landscape-scale spatial patterns within a 1

◦

×

1

◦

subregion in northern Sichuan: (a) digital elevation model with hillshade (m); (b) mean annual precipitation 

(mm);  (c)  SG-SOC  (g  kg 

−

1);  and  (d)  GSDE-SOC  (g  kg 

−

1).  A  semi-transparent  hillshade  layer  was  overlaid  to  improve  visualization  of  terrain-controlled 

spatial patterns.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

7

 

Page 8

Figures and page graphics, page 8

independent causal effects of each terrain metric. The cloud-cover effect 

should be interpreted cautiously because MODCFma may act as an in-

direct proxy for regional moisture

–

radiation conditions rather than a 

direct  pedogenic  driver.  Vegetation-related  predictors  played  a 

comparatively  minor  role,  indicating  that  climatic  and  topographic 

factors dominate SOC variability at this scale.

For the SG-target model (

Fig. 6

b), DEM and LSTdm were the most 

influential predictors, followed by precipitation. High DEM values had 

mainly positive SHAP contributions, suggesting more favourable SOC 

accumulation and preservation in higher terrain (

Chen et al., 2023

), 

whereas high LSTdm values had negative contributions, consistent with 

enhanced decomposition under warmer conditions (

Li et al., 2025; Wu 

et  al.,  2025

).  Precipitation  showed  a  positive  effect  at  higher  levels, 

consistent with SOC accumulation under humid conditions (

Chen et al., 

2023; Wang et al., 2025

).

For  the  GSDE-target  model  (

Fig.  6

c),  radiative  and  atmospheric 

variables were more prominent than topographic predictors (

Wu et al., 

2025

).  LSTdm,  LSTd0405,  srad,  and  cloud  metrics  ranked  highest, 

whereas DEM, Elvstd, and land cover contributed much less than in the 

SG model. Although LSTdm retained a negative effect, the precipitation 

response was  weak and inconsistent, indicating  that hydrological  re-

sponses were less evident in the GSDE-target surrogate model.

PDPs were used to examine the marginal effects of DEM, LSTdm, and 

precipitation across the three models (

Fig. 7

). All models showed posi-

tive DEM effects, but with different functional forms: SG displayed a 

near-linear increase, GSDE showed a comparatively coarser altitudinal 

response, and the profile-based model showed the strongest nonline-

arity.  For  LSTdm,  all  three  models  showed  a  nonlinear  negative 

response,  strongest  in  the  profile-based  model.  Precipitation,  by 

contrast,  showed  weak  and  inconsistent  responses  in  SG  and  GSDE, 

while the profile-based model showed a modest positive marginal effect 

(

Wang et al., 2025

).

Taken  together,  the  joint  SHAP

–

PDP  analysis  suggests  that  topo-

graphic and climatic variables played important but dataset-dependent 

roles  in  the  surrogate  models.  Topographic  variables  showed  strong 

contributions in the profile- and SG-target models, while temperature- 

related variables were consistently important across datasets and pre-

cipitation showed weaker but still informative responses (

Chen et al., 

2023

). The agreement between SHAP and PDP patterns in the profile- 

based model provides a useful legacy reference perspective for inter-

preting SOC

–

environment relationships, but should not be interpreted as 

strict validation of present-day SOC conditions. Compared with SG, the 

GSDE-target surrogate model showed less evident responses to precipi-

tation and elevation, whereas SG represented environmental gradients 

more  continuously,  although  response  magnitudes  were  still  model- 

dependent.  These  results  suggest  that  differences  in  mapping  frame-

works and source-data structures are reflected in how environmental 

factors and their interactions are represented in gridded SOC products. 

This highlights the value of multi-method interpretability frameworks 

for  identifying  potential  structural  differences  among  datasets  and 

supporting cautious dataset interpretation.

3.5. Interaction structure of environmental factors on SOC

SHAP interaction values were used to explicitly quantify pairwise 

interactions among environmental predictors, with particular focus on 

DEM 

×

LSTdm and DEM 

×

precipitation. Standard SHAP values and 

PDPs were used as supporting diagnostics for main effects and marginal 

response patterns, whereas the interpretation of interaction structure 

was based primarily on SHAP interaction values. The SHAP interaction 

analysis revealed that DEM interacted strongly with climatic variables, 

particularly LSTdm and precipitation, with 

Fig. 8

using the soil-profile 

model as a legacy reference perspective. DEM emerged as an impor-

tant topographic predictor in both SG and the soil-profile model, sup-

porting the important role of topographic structure in SOC variation at 

regional scales (

Minasny et al., 2024

). In contrast, DEM showed lower 

importance  in  the  GSDE-target  surrogate  model,  suggesting  weaker 

terrain responsiveness in the gridded GSDE product. This pattern should 

not be attributed to the STL framework alone, but may also reflect the 

1:1,000,000 source-map scale, single soil-type polygon representation, 

and taxon-to-property linkage used in the Chinese part of GSDE, which 

can limit the representation of continuous terrain

–

SOC relationships.

The SHAP interaction analysis indicated that DEM interacted with 

climatic variables, particularly LSTdm and precipitation, although the 

strength and shape of these interactions differed among the profile-, SG-, 

and GSDE-target models. The interaction pairs shown in 

Fig. 8

were 

selected because they had high mean absolute SHAP interaction values 

and  represent  pedologically  interpretable  topography

–

climate  cou-

plings. DEM 

×

LSTdm represents topographic modulation of thermal 

conditions, whereas DEM 

×

precipitation represents topographic mod-

ulation of moisture availability. The same interaction pairs were shown 

for all three target models to enable direct comparison across datasets.

In the soil-profile model, the DEM-LSTdm interaction shows a clear 

nonlinear pattern (

Fig. 8

a): strongly negative values occur under high- 

elevation,  low-temperature  conditions,  whereas  lower-elevation, 

warmer  conditions  show  weaker  or  slightly  positive  effects.  SG 

showed  a  broadly  similar  pattern  in  the  surrogate  framework,  while 

GSDE showed attenuated responses, particularly under low-elevation, 

high-temperature conditions.

The DEM

–

precipitation interaction reveals a similarly complex top-

ography

–

hydrology coupling (

Fig. 8

b, e, h). In the soil-profile model, 

high-elevation, low-precipitation conditions are associated with nega-

tive interaction effects, whereas low-elevation, high-precipitation set-

tings  showed  mixed  positive  and  negative  contributions,  potentially 

reflecting unmeasured local hydrological, vegetation, or edaphic con-

ditions. SG showed generally weak interaction strength across the pre-

cipitation gradient, which may reflect the generalized nature of global 

DSM products and their reduced sensitivity to localized environmental 

combinations.  GSDE  showed  simplified  or  less  responsive  patterns, 

which may reflect the 1:1,000,000 source soil type map, single soil-type 

polygon  representation,  and  taxon-to-property  linkage  used  in  the 

Fig. 4.

Comparison of mapped soil organic carbon (SOC) content at 0

–

5 cm 

depth from SoilGrids (SG) and GSDE against observed SOC from soil profiles in 

the test subset. Points represent individual samples, with blue and orange dots 

corresponding to SG and GSDE, respectively. The dashed black line denotes the 

1:1 relationship, and solid lines indicate linear regression fits. Kernel density 

estimates show the distribution of mapped SOC values for each dataset.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

8

 

Page 9

Figures and page graphics, page 9

Chinese part of GSDE. This highlights the non-monotonic influence of 

precipitation on SOC (

Carvalhais et al., 2014

).

Climate variables, particularly LSTdm and precipitation, form the 

second  most  important  predictor  group  (

Fig.  7

).  In  the  soil-profile 

model,  LSTdm  is  negatively  associated  with  SOC,  whereas  precipita-

tion  is  positively  associated  with  SOC  through  its  role  in  supporting 

biomass  production  and  soil  moisture.  SG  broadly  reproduces  these 

trends,  whereas  GSDE  shows  inconsistent  responses,  likely  because 

climate effects are only indirectly represented through soil classes. The 

LSTdm-precipitation  interaction  further  highlights  the  complexity  of 

climatic controls (

Fig. 8

c, f, i). In the soil-profile model, interaction ef-

fects  vary  with  environmental  conditions,  indicating  a  threshold- 

dependent  balance  between  moisture  and  temperature  controls.  SG 

showed  a  broadly  similar  pattern  but  smooths  extreme  responses, 

whereas  GSDE  shows  much  weaker  interaction  effects,  particularly 

under high-temperature conditions. Vegetation-related predictors, such 

as NPP  and LAI, play  a comparatively minor  role. In  the soil-profile 

model,  both  variables  show  positive  contributions  at  high  values 

(

Fig.  6

a),  consistent  with  their  role  in  providing  organic  inputs.  SG 

captures  similar  patterns  (

Fig.  6

b),  whereas  GSDE  shows  minimal 

sensitivity  to  these  variables  (

Fig.  6

c),  reflecting  its  lack  of  explicit 

vegetation inputs. The categorical Landtypes variable was removed from 

the  SHAP  beeswarm  plots  because  the  continuous  color  scale  is  not 

appropriate for unordered categorical variables.

Overall, the attribution analysis suggests that topographic and cli-

matic covariates were important contributors to SOC variation in the 

surrogate  models.  SG  generally  showed  more  continuous  main-effect 

and interaction patterns, whereas the gridded GSDE product showed 

weaker  or more  simplified  responses. For  the  Chinese  part  of  GSDE, 

these  differences  may  reflect  the  1:1,000,000  source  soil  type  map, 

Fig. 5.

Surrogate-model fidelity for SOC values derived from different data sources. The x-axis represents withheld SOC values from each target data .

Source: (a) SG mapped SOC values, (b) GSDE mapped SOC values, and (c) field-observed SOC values from soil profiles. The y-axis represents the corresponding 

XGBoost-predicted SOC values. Metrics describe within-target surrogate fidelity and should not be interpreted as cross-dataset accuracy rankings. (d) SOC density 

curves for SG (blue), GSDE (purple), and soil profiles (orange). n denotes the number of samples in the test subset

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

9

 

Page 10

Figures and page graphics, page 10

single soil-type polygon representation, and taxon-to-property linkage, 

rather than the STL framework alone (

Aas et al., 2021

).

4. Discussion

4.1. Contributions of covariates and their interaction effects

Soil profiles provide direct field-based observations and therefore 

offer a useful legacy reference baseline for assessing broad product

–

-

profile agreement (

Arrouays et al., 2020; Bonfanti et al., 2025

). How-

ever, in this study, the SNSSC profiles should not be interpreted as strict 

ground  truth  for  present-day  SOC  conditions  because  they  were 

collected during 1979

–

1985 and may also overlap partly with the legacy 

profile  information  used  in  gridded  products.  Interpretation  analyses 

based on observed SOC from these profiles therefore provide a field- 

observation-based  perspective  on  SOC

–

environment  relationships, 

rather than a definitive validation of contemporary SOC conditions. This 

reference  perspective  helps  identify  whether  covariate

–

SOC  relation-

ships inferred from gridded products are broadly consistent with legacy 

profile observations, while reducing the risk of overinterpreting patterns 

introduced by target-data construction or model structure. It may also 

help diagnose systematic product

–

profile differences in global products 

such as SG and GSDE, with potential value for cautious dataset inter-

pretation, regional bias diagnosis, and future multi-source soil mapping 

strategies (

Sylvain et al., 2021

).

The  combined  SHAP  and  PDPs  analyses  (

Figs.  6-8

)  show  that 

topography and climate jointly structure SOC patterns across Southwest 

China. Elevation consistently emerged as an important predictor in both 

the SG-based model and the profile-target model, underscoring the role 

of terrain in shaping SOC distributions at regional scales. Elevation co- 

varies  with  temperature,  precipitation,  and  vegetation  zonation, 

thereby indirectly regulating both organic matter inputs and decompo-

sition rates (

Chen et al., 2023; Bonfanti et al., 2025

). These results also 

demonstrate that the XAI framework can reveal how different modelling 

paradigms represent environmental controls, providing insights beyond 

map comparison alone.

Although MODCFma appeared as an important predictor in some 

surrogate models, this result should not be interpreted as evidence that 

cloud  cover  directly  controls  SOC  formation.  Cloud  cover  is  more 

plausibly interpreted as a proxy for regional moisture

–

radiation condi-

tions, monsoonal cloudiness, vegetation productivity, and temperature 

regimes. These factors can indirectly influence SOC through plant car-

bon inputs and decomposition rates. Therefore, MODCFma was treated 

as a proxy variable rather than a direct pedogenic signal.

Despite this overall consistency, the magnitude and functional form 

of elevation effects differ across mapping approaches. The soil profile- 

based model shows strong nonlinear responses, especially above mid- 

elevation  thresholds,  whereas  the  SG-based  model  captures  a  more 

Fig. 6.

SHAP beeswarm plots showing the contribution of environmental predictors to SOC predictions: (a) soil profiles (b) SG; (c) GSDE. The descriptions of 

predictors are given in Table 1. Predictors are ordered by mean absolute SHAP value. Individual points represent samples, with color representing the feature values 

from low (blue) to high (red). Bars overlaid on each feature indicate mean absolute SHAP values.

Fig. 7.

Partial dependence plots (PDPs) showing the marginal effects of elevation (DEM), mean daytime land-surface temperature (LSTdm), and precipitation (prec) 

on SOC. Black, blue, and red curves represent PDPs derived from soil profiles, SoilGrids 2.0 (SG-OC), and GSDE (GSDE-OC), respectively. Light-red histograms (right 

y-axes) indicate the frequency distributions of covariate values used for model training.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

10

 

Page 11

Figures and page graphics, page 11

continuous but attenuated response and the GSDE-based model shows 

sensitivity  mainly  at  coarse  altitudinal  scales.  Similar  contrasts  are 

evident  for  temperature  and  precipitation.  In  the  soil-profile  model, 

temperature effects are strongly modulated by elevation and moisture 

availability, and precipitation shows heterogeneous interaction effects 

that reflect hydrological and geomorphic controls. By comparison, SG 

reproduces many dominant marginal trends but shows weaker interac-

tion structures, whereas GSDE exhibits the weakest and least consistent 

interactions,  especially  for  elevation

–

precipitation  and  temper-

ature

–

precipitation couplings.

Vegetation-related predictors contributed positively at high levels in 

the soil profile-based and SG-based models, but ranked lower than cli-

matic and topographic variables (

Cui et al., 2025

). This suggests that, at 

the spatial scale considered here, SOC stocks are more strongly con-

strained  by  decomposition  and  stabilization  processes  than  by  vari-

ability  in  organic  matter  inputs.  In  contrast,  GSDE  shows  minimal 

sensitivity  to  vegetation-related  covariates,  reflecting  the  absence  of 

explicit vegetation drivers in its soil class-based framework.

Taken together, these findings indicate that both mapping paradigms 

capture broad-scale SOC patterns, but they differ in how coupled envi-

ronmental gradients are represented. In this study, the DSM-based SG 

product  tended  to  preserve  more  continuous  gradients  and  context- 

dependent  interactions,  whereas  the  gridded  GSDE  product  analysed 

here  emphasized  spatial  consistency  within taxonomic  units.  For the 

Chinese part of GSDE, its reduced fine-scale environmental responsive-

ness may reflect the combined influence of the 1:1,000,000 source soil 

type  map,  single  soil-type  polygon  representation,  and  taxon-to- 

property linkage.

4.2. Methodological differences between GSDE and SoilGrids 2.0

The XAI-based analysis in this study serves as a diagnostic framework 

for identifying structural differences between soil datasets. Rather than 

focusing solely on predictive performance, the combined SHAP and PDP 

results provide quantitative evidence of how different modelling stra-

tegies encode environmental controls on SOC. GSDE exemplifies the STL 

paradigm, in which soil property values are assigned to polygonal soil 

mapping units using taxon-based transfer rules. For China, GSDE uses 

the  1:1,000,000  Chinese  soil  type  map  as  the  spatial  basis  for  soil 

property linkage. In this map, each polygon represents a single soil type, 

with a minimum polygon support approximately comparable to the 1- 

km  grid  scale  (

Shangguan  et  al.,  2014

).  Within  this  framework,  soil 

profile information is linked to soil types and then assigned to polygonal 

mapping units using type-to-property rules .

This approach capitalizes on established pedological classification 

systems, ensures broad taxonomic consistency, and is computationally 

efficient,  making  it  suitable  for  applications  that  require  stable  and 

taxonomically coherent soil inputs, such as parameterizing Earth system 

models. However, because each polygon is represented by a single soil 

type and assigned soil property values through taxon-to-property link-

age, the gridded GSDE product may have limited ability to represent 

continuous within-polygon variation in SOC associated with contem-

porary climate, terrain, vegetation, or land-use gradients. This can lead 

to block-like spatial patterns or stepped transitions at polygon bound-

aries. Therefore, for the Chinese part of GSDE analysed here, reduced 

fine-scale  environmental  responsiveness  is  more  appropriately  inter-

preted as reflecting the 1:1,000,000 source soil type map, single soil- 

type  polygon  representation,  and  taxon-to-property  linkage,  rather 

Fig. 8.

SHAP interaction plots for key covariate pairs across three SOC models: (a-c) soil profiles, (d-f) SG, and (g-i) GSDE. Columns represent interactions between 

LSTdm 

and 

DEM

, 

prec 

and 

DEM

, and 

LSTdm 

and 

prec

, respectively. Each point represents an observation. The x-axis represents the first covariate; the y-axis shows the 

SHAP interaction value (with the zero line indicated). Positive values indicate synergistic interactions, while negative values indicate antagonistic interactions. Colors 

encode the interacting covariate.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

11

 

Page 12

Figures and page graphics, page 12

than polygon map-unit averaging or additional aggregation from a finer 

polygon map to 1 km. However, the GSDE also adopts polygon map-unit 

averaging or further aggregation in other regions, including the United 

States with a soil map at the 1:250,000 scale.

SG represents the quantitative DSM approach: it is trained using soil 

profiles  from  WoSIS,  integrates  environmental  covariates  spanning 

climate, topography, vegetation, geology, and hydrology, and applies 

feature  screening  and  machine-learning  algorithms  such  as  quantile 

regression forests to generate continuous predictions at ~ 250 m reso-

lution, with uncertainty quantified through prediction intervals (

Poggio 

et al., 2021, Lagacherie, 2025

). This approach captures environmental 

gradients, particularly terrain and hydrothermal regimes, and supports 

reproducible, globally consistent mapping that can be updated as new 

data  become  available.  However,  in  profile-sparse  regions  and  areas 

outside  the  covariate  domain,  the  model  performance  is  sensitive  to 

sample  representativeness  and  geographic  bias,  and  may  be  further 

constrained  by  legacy  profile  errors  or  covariate  collinearity 

(

Lagacherie,  2025

).  Consequently,  model  interpretability,  predictive 

stability, and uncertainty estimates remain contingent upon the quality, 

representativeness, and spatial distribution of the underlying soil data. 

Thus, while DSM enhances environmental responsiveness, it does not 

fully resolve uncertainties arising from data sparsity and model gener-

alization at regional scales.

GSDE and SG are not competing products but complementary rep-

resentations  of  soil  information.  Within  the  gridded  comparison  and 

surrogate-model  framework  used  here,  GSDE  prioritizes  structural 

consistency  and  taxonomic  continuity,  whereas  SG  shows  stronger 

environmental responsiveness and spatial detail. In the gridded product 

analysed  here,  GSDE  showed  weaker  context-dependent  interactions 

among terrain, temperature, and moisture than SG. This pattern should 

be interpreted in light of the 1:1,000,000 Chinese soil type map, single 

soil-type  polygon  representation,  and  taxon-to-property  linkage  pro-

cedure used in the Chinese part of GSDE. These factors can limit the 

representation  of  continuous  terrain-,  temperature-,  and  moisture- 

related  SOC  gradients in the  gridded  GSDE product. SG,  in  contrast, 

showed interaction structures more similar to those derived from the 

soil-profile model. These findings suggest that future soil mapping ef-

forts may benefit from hybrid approaches that integrate the strengths of 

both paradigms. For example, hybrid approaches could use soil map 

units to constrain or inform DSM predictions in areas of sharp taxonomic 

transitions, while allowing DSM-based fields, where supported by ob-

servations and covariates, to recover continuous gradients and reduce 

artificial boundary effects.

Building on the XAI-based attribution results, several methodological 

approaches for advancing soil mapping emerge. First, DSM workflows 

should explicitly prioritize covariates and interactions that are strongly 

aligned with pedogenic understanding (

Minasny et al., 2024

). XAI tools 

such as SHAP- and PDPs-based diagnostics should be used not only for 

interpretation but also to actively screen, diagnose and refine model 

behaviour. Second, fusion strategies that combine traditional soil maps 

with  DSM  outputs  can  improve  both  spatial  realism  and  taxonomic 

coherence. Examples include unit-aware smoothing, quantile mapping, 

or  uncertainty-weighted  blending  (

Lagacherie,  2025

).  Third,  the 

continued development of harmonized, high-quality global soil profile 

databases remains critical, as data representativeness ultimately con-

strains both predictive accuracy and model interpretability. These ap-

proaches may support the development of global soil products that are 

more transparent, process-informed, and better characterized in terms 

of uncertainty (

Ma et al., 2019

).

Compared  to  previous  evaluation  studies,  which  mainly  focus  on 

spatial  agreement  and  predictive  performance,  the  XAI-based  frame-

work adopted here provides additional insights  into the  mechanisms 

underlying dataset differences (

El Bilali et al., 2023; Greenwell, 2017, 

Kakhani et al., 2025; Carbajal-Llosa et al., 2025

). These findings are 

consistent with recent studies highlighting the growing role of XAI in 

soil mapping, where interpretability tools provide additional insights 

into model behaviour and environmental controls beyond conventional 

evaluation metrics (

Sahoo et al., 2025; Abderrahmane et al., 2025

). In 

particular, it reveals how different modelling paradigms encode envi-

ronmental  controls  on  SOC,  including  differences  in  nonlinearity, 

threshold  effects,  and  interaction  structures,  which  are  not  readily 

captured by conventional evaluation metrics (

Schweng et al., 2026

). It is 

important to note that STL-based products remain valuable in contexts 

where  classification  consistency,  data  harmonization,  and  stability 

across  regions  are  prioritized  over  fine-scale  environmental 

responsiveness.

Practically, the framework developed here can support DSM work-

flows in three ways. First, SHAP and PDP-based diagnostic approaches 

can serve as a quality control procedure to compare datasets/products 

featuring distinct environmental response mechanisms, going beyond 

simple evaluation of model predictive accuracy. Second, the inferred 

driver importance, response thresholds, and interaction patterns can be 

checked against pedological knowledge to identify whether a product 

relies on plausible soil-forming relationships or on potentially spurious 

correlations.  Third,  such  diagnostics  can  guide  hybrid  mapping  and 

product-selection strategies by identifying where DSM-based products 

preserve continuous environmental gradients and where soil-map-based 

products retain useful taxonomic consistency. In future DSM develop-

ment, these diagnostics could be incorporated alongside spatial cross- 

validation  and  uncertainty  assessment  to  screen  covariates,  evaluate 

model behaviour across environmental domains, and improve the pro-

cess consistency of gridded soil products.

4.3. Influence of data-source differences on dataset comparison

A key concern in comparing SG and GSDE is that their differences 

may arise not only from mapping methodology, but also from differ-

ences in underlying data sources. To explicitly assess the influence of 

data provenance as part of the study design, we conducted an additional 

comparative  analysis  using  CSDLv2,  a  Chinese  gridded  soil  dataset 

developed primarily from nationally consistent soil profile observations 

(

Shi et al., 2025

). CSDLv2 is derived from soil profiles collected within 

China, primarily from the Second National Soil Survey. Importantly, for 

SOC mapping in China, GSDE also relies on the same SNSSC dataset. 

Therefore,  for  this  specific  variable  and  region,  the  underlying  soil 

profile data used by CSDLv2 and GSDE are effectively consistent. This 

provides  useful  complementary  regional  context  for  interpreting 

SG

–

GSDE differences, but it does not constitute a fully controlled com-

parison because the gridded GSDE product also reflects the 1:1,000,000 

Chinese  soil  type  map,  single  soil-type  polygon  representation,  and 

taxon-based transfer rules.

The CSDLv2-target surrogate model showed relatively high surro-

gate  fidelity  and  structured  responses  to  environmental  covariates 

(

Fig.  9

).  These  patterns  provide  complementary  regional  context  for 

interpreting SG

–

GSDE differences, but they should not be interpreted as 

fully independent validation or as definitive evidence. For SOC mapping 

in  China,  CSDLv2  and  GSDE  used  the  sae  underlying  SNSSC  profile 

source, and the profile-based reference was also derived from SNSSC. In 

addition, the gridded GSDE product reflects the 1:1,000,000 Chinese soil 

type  map,  single  soil-type  polygon  representation,  and  taxon-to- 

property linkage procedure. Therefore, the CSDLv2 analysis should be 

viewed  as  an  auxiliary  sensitivity  analysis  rather  than  a  controlled 

comparison.

Separately from the CSDLv2 auxiliary analysis, we also extended the 

SG

–

GSDE  comparison  to  the  30

–

60  cm  depth  interval  to  examine 

whether the observed differences were specific to the highly dynamic 

surface layer. Although the contrast between SG and GSDE was atten-

uated  relative  to  the  0

–

5  cm  layer,  the  overall  spatial  divergence 

remained evident. SG showed relatively more pronounced spatial gra-

dients and stronger associations with selected environmental covariates, 

whereas  GSDE  retained  smoother  spatial  patterns  and  lower  respon-

siveness to environmental variability. The additional SHAP analysis at 

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

12

 

Page 13

Figures and page graphics, page 13

30

–

60  cm  further  showed  that  the  relative  importance  and response 

structure  of  key  environmental  drivers  were  broadly  consistent  with 

those observed for the surface layer, although the magnitude of differ-

ences should be interpreted cautiously.

These results suggest that differences in source data may contribute 

to discrepancies between products, but they may not fully account for all 

observed  differences.  Together,  these  results  suggest  that  mapping 

methodology may contribute to the observed SG

–

GSDE differences, but 

the effects of data provenance, source-map scale, single soil-type poly-

gon  representation,  and  taxon-to-property  linkage  cannot  be  fully 

separated in this study. This is consistent with the growing consensus in 

the  DSM  community  that  model  structure,  covariate  selection,  and 

machine-learning algorithms strongly influence the spatial continuity 

and ecological interpretability of soil predictions (

Padarian et al., 2019; 

Wadoux et al., 2020; Poggio et al., 2021

).

4.4. Limitations and outlook

The profile-based comparison is limited by the temporal mismatch 

between the SNSSC observations and the gridded SOC products analysed 

in  this  study.  Because  the  SNSSC  profiles  were  collected  during 

1979

–

1985,  before  major  post-1985  land-use  changes,  ecological 

restoration,  reforestation,  and  agricultural  intensification  in  parts  of 

Southwest  China,  product

–

profile  differences  may  partly  reflect  real 

temporal SOC changes rather than mapping errors alone. Therefore, the 

profiles were used as a legacy reference baseline for evaluating broad 

product

–

profile agreement and SOC

–

environment relationships, not as 

strict ground truth for present-day SOC conditions. Another limitation 

concerns the interpretation of the CSDLv2-based comparison. For SOC 

mapping in China, CSDLv2 and GSDE used the same underlying SNSSC 

profile source, and the profile-based reference was also derived from 

SNSSC. Therefore, CSDLv2 was not treated as a fully independent vali-

dation dataset, but was used only as an auxiliary sensitivity analysis to 

provide  complementary  context  for  interpreting  SOC

–

environment 

response patterns, rather than as definitive evidence for separating data- 

source effects from mapping-method effects.

Another source of uncertainty is the resampling of SG from its native 

250  m  resolution  to  1  km  to  match  GSDE.  Because  SOC  is  spatially 

heterogeneous,  bilinear  resampling  may  smooth  local  variability, 

suppress  extremes,  and  reduce  spatial  variance  before  comparison. 

Therefore, differences between SG and GSDE should be interpreted in 

light of spatial support and resampling effects, in addition to differences 

in mapping methodology. This limitation is particularly relevant when 

interpreting  variance, local gradients, and fine-scale spatial contrasts 

between the two products.

This study compared two mainstream global soil products, GSDE and 

SG, in their ability to represent the spatial distribution of topsoil (0

–

5 

cm) and subsoil (30

–

60  cm) SOC in  Southwest  China (

Poggio et  al., 

2021;  Shangguan  et  al.,  2014

).  The  analysis  revealed  nonlinear  re-

sponses and threshold effects of key environmental drivers, providing 

useful information for interpreting SOC map discrepancies and selecting 

appropriate soil datasets for regional applications (

Lundberg and Lee, 

2017

).  Despite these  insights, several  limitations  arising  from design 

choices and methodological similarities point to important directions for 

future research. First, the vertical analysis was intentionally limited to 

two representative depth intervals, topsoil (0

–

5 cm) and subsoil (30

–

60 

cm), to maintain a focused and interpretable comparison between SG 

and GSDE. Although this design choice enabled a depth-based robust-

ness  check,  it  does  not  characterize  the  full  vertical  SOC  profile  or 

profile-integrated carbon stocks. Future work should extend the analysis 

to  all  available  standard  depth  intervals  and  explicitly  evaluate SOC 

stock  estimates.  Second,  methodological  singularity  may  introduce 

interpretability bias. The XGBoost-SHAP framework efficiently uncovers 

nonlinear effects, but SHAP values, which estimate feature contributions 

while assuming that other variables remain unchanged, remain sensitive 

to  feature  collinearity  and  spatial  autocorrelation  (

Aas  et  al.,  2021; 

Lundberg  and  Lee,  2017

).  Although  multicollinearity  was  reduced 

through  correlation  filtering  and  variance  inflation  factor  (VIF) 

screening, residual dependence among environmental covariates cannot 

be fully eliminated. Therefore, SHAP results should be interpreted as 

indicative of relative importance and interaction patterns rather than 

definitive causal relationships. Similarly, partial dependence plots rely 

on  the  unrealistic  assumption  that  all  other  variables  remain  fixed, 

which  rarely  holds  in  complex  geographic  systems  (

Apley  and  Zhu, 

2020

).  Employing  multi-model  ensembles  and  complementary  inter-

pretability  methods,  such  as  accumulated  local  effects,  conditional 

permutation  importance,  and  interaction  screening  metrics,  would 

improve robustness and cross-validation of inferred relationships. Third, 

Fig. 9.

XGBoost surrogate modelling and SHAP interpretation for CSDLv2-derived SOC at 0

–

5 cm depth. (a) Comparison between CSDLv2 mapped SOC and XGBoost- 

predicted SOC for the test subset. Points are density-shaded; the black dashed line indicates the 1:1 line, and the red line indicates the fitted regression line. Marginal 

histograms show the SOC distributions, and inset statistics report RMSE, ME, MEC, and n. (b) SHAP beeswarm plot for the CSDLv2-target surrogate model. Predictors 

are ranked by mean absolute Shapley value, and point colors indicate feature values from low to high.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

13

 

Page 14

Figures and page graphics, page 14

spatial uncertainty was not explicitly analysed in this study. Although 

SoilGrids  provides  spatial  uncertainty  layers  (

Poggio  et  al.,  2021

), 

comparable  uncertainty  estimates  are  not  consistently  available  for 

GSDE and CSDLv2, making a balanced cross-product uncertainty com-

parison difficult. Therefore, the present analysis focused on product

–

-

profile agreement and SOC

–

environment response structures rather than 

formal  uncertainty  propagation.  This  omission  limits  our  ability  to 

assess the spatial reliability and confidence of the mapped SOC differ-

ences.  Future  work  should  integrate  available  uncertainty  layers, 

particularly those from SoilGrids, and develop comparable uncertainty 

estimates for STL- and regional DSM-based products.Fourth, although 

SHAP effectively highlights dominant drivers and nonlinear responses 

(

Aas et al., 2021; Wadoux and Molnar, 2022

), different XAI methods can 

provide  different  perspectives  on  model  behaviour,  and  no  single 

explainer should be treated as a definitive causal interpretation.

The  validity  and  reliability  of  any  single  explainer  are  context- 

dependent; beyond its intended scope, explanations may become un-

stable or misleading. These shortcomings highlight a critical challenge 

in large-scale digital soil mapping: global or semi-global models like SG 

and  GSDE,  while  valuable  for  broad-scale  estimation,  may  lack  the 

process fidelity needed to resolve landscape- to regional-scale nonlinear 

interactions shaped by complex terrain and monsoonal climate regimes.

Guided by these limitations, future work should focus on three di-

rections directly related to the scope of this study. First, the present 

analysis should be extended to all available standard depth intervals to 

characterize the full vertical SOC profile. Where harmonized bulk den-

sity and coarse-fragment information are available, this could further 

support comparisons of SOC stock estimates rather than SOC concen-

tration alone (

Batjes, 2016

). Second, the robustness of SHAP-based in-

terpretations  should  be  tested  using  complementary  interpretability 

methods  and  spatially  explicit  validation  strategies  (

Malone  et  al., 

2014

).  Third,  spatial  uncertainty  should  be  explicitly  incorporated, 

particularly  by  using  SoilGrids  uncertainty  layers  and  by  developing 

comparable  uncertainty  estimates  for  STL-  and  regional  DSM-based 

products.  These  extensions  would  help  assess  whether  the 

SOC

–

environment  relationships  identified  here  remain  stable  across 

depth,  scale,  model  structure,  and  uncertainty  conditions  (

Lilburne 

et al., 2024; Minasny et al., 2024; Poggio et al., 2021

).

Although interpretable machine learning provides valuable insights 

into  model  behaviour,  explanations  remain  context-dependent  and 

should be interpreted as diagnostic tools rather than definitive repre-

sentations of causal mechanisms. Integrating XAI-based diagnostics with 

targeted  field  sampling  and  process-based  modelling  would  further 

strengthen the physical grounding of SOC mapping efforts. It should be 

noted that this study does not aim to develop new mechanistic theories 

of SOC formation or to improve predictive models. Instead, its contri-

bution lies in providing a quantitative and interpretable framework for 

diagnosing structural differences among existing soil datasets.

5. Conclusions

Using topsoil SOC (0

–

5 cm) as the primary focus, with an additional 

30

–

60 cm analysis as a supplementary depth check, this study evaluated 

how  two  global  soil  products,  SG  and  GSDE,  represent  SOC  spatial 

patterns in Southwest China. Machine learning models, interpreted with 

XAI tools, were evaluated with reference to legacy soil profile observa-

tions from China

’

s Second National Soil Survey. Both products repro-

duced  the  broad  regional  pattern  of  higher  SOC  in  the  western 

mountains  and  lower  values  toward  the  Sichuan  Basin.  However, 

profile-referenced diagnostics revealed systematic deviations, particu-

larly  in  humid  high-elevation  regions  and  across  sharp  orographic 

transitions.  In  the  legacy  profile-referenced  comparison,  SG  showed 

lower errors and better agreement with the observed variability than 

GSDE, whereas GSDE tended to show lower SOC values and reduced 

variance.

XAI analyses identified topography and climate as important sources 

of divergence between the two products. Temperature-related variables 

generally showed negative associations with SOC, while precipitation 

showed positive or nonlinear associations. Interaction effects were most 

evident along coupled gradients of energy, water, and terrain. In these 

settings, elevation modulated thermal and moisture-related responses. 

SG  reproduced  more  continuous  SOC

–

environment  response  patterns 

that  were  broadly  consistent  with  the  legacy  profile-target  model, 

whereas the gridded GSDE product showed weaker representation of 

continuous environmental gradients and interaction structures. For the 

Chinese part of GSDE, this pattern may reflect the 1:1,000,000 source 

soil  type  map,  single  soil-type  polygon  representation,  and  taxon-to- 

property linkage.

From  a  practical  perspective,  the  choice  between  SG  and  GSDE 

should depend on the intended application. Within the 1-km gridded 

comparison  conducted  here,  SG  may  be  more  suitable  for  studies 

requiring continuous representation of landscape- to regional-scale SOC 

gradients,  environmental  covariate  responses,  and  process-oriented 

interpretation.  In  contrast,  GSDE  may  remain  useful  for  applications 

that prioritize taxonomic consistency, structural stability, and compat-

ibility with legacy soil maps, such as Earth system modelling or large- 

scale harmonized datasets. These differences should be interpreted as 

design trade-offs between DSM- and STL-based products, rather than as 

a universal ranking of product quality.

Overall, this study demonstrates that anchoring XAI analyses to soil 

profiles can help identify where global SOC products differ and diagnose 

how  structural  assumptions  influence  the  representation  of 

SOC

–

environment  relationships.  The  integrated  workflow  combining 

profile-based  reference  comparison,  feature  attribution,  marginal  re-

sponses, and interaction screening provides a transferable framework 

for  cautious  dataset  interpretation,  regional  bias  diagnosis,  and  the 

development of hybrid soil mapping strategies that combine the taxo-

nomic  coherence  of  traditional  soil  maps  with  the  environmental 

responsiveness  of  digital  soil  mapping.  Extending  this  approach  to 

additional depths, soil properties,  spatial scales, and comparable un-

certainty  information  would  further  strengthen  process-oriented  un-

derstanding of global soil property products.

CRediT authorship contribution statement

Gaosong  Shi: 

Writing 

– 

original  draft,  Visualization,  Validation, 

Resources, Methodology, Data curation, Conceptualization. 

Zeyu Song: 

Investigation, Formal analysis, Data curation. 

Wenye Sun: 

Methodol-

ogy,  Formal  analysis,  Data  curation. 

Zhongwang  Wei: 

Supervision, 

Software, Investigation. 

Yanqi Liu: 

Methodology, Investigation, Data 

curation. 

Naikang Xu: 

Formal analysis, Data curation. 

Jingyi Wang: 

Methodology,  Investigation. 

Anne  Gobin: 

Resources,  Methodology, 

Investigation. 

Qingliang Li: 

Investigation, Formal analysis, Conceptu-

alization. 

Wei  Shangguan: 

Writing 

– 

review 

& 

editing,  Supervision, 

Resources, Project administration, Investigation, Funding acquisition. 

Yongjiu Dai: 

Supervision, Resources, Project administration, Funding 

acquisition, Conceptualization.

Declaration of competing interest

The authors declare that they have no known competing financial 

interests or personal relationships that could have appeared to influence 

the work reported in this paper.

Acknowledgements

The study was partially supported by the Fundamental and Inter-

disciplinary Disciplines Breakthrough Plan of the Ministry of Education 

of China (JYB2025XDXM902), National Natural Science Foundation of 

China  (42375144,  42275155),  Guangdong  Basic  and  Applied  Basic 

Research  Foundation  (2021B0301030007)  and  China  Meteorological 

Administration Youth Innovation Team (CMA2024QN01).

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

14

 

Page 15

Figures and page graphics, page 15

Appendix A. Supplementary data

Supplementary data to this article can be found online at 

https://doi. 

org/10.1016/j.geoderma.2026.117998

.

Data availability

Data will be made available on request.

References

Aas, K., Jullum, M., L

ø

land, A., 2021. Explaining individual predictions when features 

are dependent: more accurate approximations to Shapley values. Artif. Intell. 298, 

103502. 

https://doi.org/10.1016/j.artint.2021.103502

.

Abderrahmane, H.B., Oulad-Naoui, S., Ziani, B., 2025. Geospatial Soil Quality Analysis: A 

Roadmap for Integrated Systems. https://doi.org/10.48550/arXiv.2512.09817.

Apley, D.W., Zhu, J., 2020. Visualizing the effects of predictor variables in black box 

supervised learning models. J. R. Stat. Soc. Ser. B Stat Methodol. 82, 1059

–

1086. 

https://doi.org/10.1111/rssb.12377

.

Arrouays, D., McBratney, A., Bouma, J., Libohova, Z., Richer-de-Forges, A.C., Morgan, C. 

L.S., Roudier, P., Poggio, L., Mulder, V.L., 2020. Impressions of digital soil maps: the 

good, the not so good, and making them ever better. Geoderma Reg. 20, e00255. 

https://doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00255

.

Baig, M.H.A., Zhang, L., Shuai, T., Tong, Q., 2014. Derivation of a tasselled cap 

transformation based on Landsat 8 at-satellite reflectance. Remote Sens. Lett. 5, 

423

–

431. 

https://doi.org/10.1080/2150704X.2014.915434

.

Batjes, N.H., 2016. Harmonized soil property values for broad-scale modelling (WISE30 

s) with estimates of global soil carbon stocks. Geoderma 269, 61

–

68. 

https://doi. 

org/10.1016/j.geoderma.2016.01.034

.

Bonfanti, N., Choler, P., Khedim, N., Cl

´

ement, J.-C., Barr

´

e, P., Goury, R., Baudin, F., 

C

´

ecillon, L., Saillard, A., Thuiller, W., Poulenard, J., 2025. Drivers of soil organic 

carbon stocks and stability along elevation gradients. Geoderma 461, 117452. 

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117452

.

Carbajal-Llosa, C., Barja, A., Pizarro, S., 2025. Ensemble machine learning for digital 

mapping of soil pH and electrical conductivity in the andean agroecosystem of Peru. 

Front. Soil Sci. 5, 1673628. 

https://doi.org/10.3389/fsoil.2025.1673628

.

Carvalhais, N., Forkel, M., Khomik, M., Bellarby, J., Jung, M., Migliavacca, M., 

М

u, M., 

Saatchi, S., Santoro, M., Thurner, M., Weber, U., Ahrens, B., Beer, C., Cescatti, A., 

Randerson, J.T., Reichstein, M., 2014. Global covariation of carbon turnover times 

with climate in terrestrial ecosystems. Nature 514, 213

–

217. 

https://doi.org/ 

10.1038/nature13731

.

Chai, T., Draxler, R.R., 2014. Root mean square error (RMSE) or mean absolute error 

(MAE)? 

– 

arguments against avoiding RMSE in the literature. Geosci. Model Dev. 7, 

1247

–

1250. 

https://doi.org/10.5194/gmd-7-1247-2014

.

Chen, J., Chen, J., 2018. GlobeLand30: operational global land cover mapping and big- 

data analysis. Sci. China Earth Sci. 61, 1533

–

1534. 

https://doi.org/10.1007/s11430- 

018-9255-3

.

Chen, T., Guestrin, C., 2016. XGBoost: A Scalable Tree Boosting System, in: Proceedings 

of the 22nd ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and 

Data Mining. Presented at the KDD 

’

16: The 22nd ACM SIGKDD International 

Conference on Knowledge Discovery and Data Mining, ACM, San Francisco 

California USA, pp. 785

–

794. https://doi.org/10.1145/2939672.2939785.

Chen, F., Feng, P., Harrison, M.T., Wang, B., Liu, K., Zhang, C., Hu, K., 2023. Cropland 

carbon stocks driven by soil characteristics, rainfall and elevation. Sci. Total Environ. 

862, 160602. 

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160602

.

Chi, Y., Fan, M., Zhao, C., Yang, Y., Fan, H., Yang, X., Yang, J., Tao, J., 2022. Machine 

learning-based estimation of ground-level NO

2 

concentrations over China. Sci. Total 

Environ. 807, 150721. 

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150721

.

Conrad, O., Bechtel, B., Bock, M., Dietrich, H., Fischer, E., Gerlitz, L., Wehberg, J., 

Wichmann, V., B

¨

ohner, J., 2015. System for automated geoscientific analyses 

(SAGA) v. 2.1.4. Geosci. Model Dev. 8, 1991

–

2007. 

https://doi.org/10.5194/gmd-8- 

1991-2015

.

Cui, J., Xu, Y., Wang, M., Liu, A., Sun, L., Feng, X., Yang, Q., Wang, S., Liu, H., Lv, Y., 

Liu, K., 2025. Nonlinear threshold responses and spatial heterogeneity of soil organic 

carbon under contrasting pedoclimatic regimes. Front. Plant Sci. 16, 1703663. 

https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1703663

.

Dai, Y., Shangguan, W., Wei, N., Xin, Q., Yuan, H., Zhang, S., Liu, S., Lu, X., Wang, D., 

Yan, F., 2019. A review of the global soil property maps for Earth system models. 

Soil 5, 137

–

158. 

https://doi.org/10.5194/soil-5-137-2019

.

El Bilali, A., Abdeslam, T., Ayoub, N., Lamane, H., Ezzaouini, M.A., Elbeltagi, A., 2023. 

An interpretable machine learning approach based on DNN, SVR, Extra tree, and 

XGBoost models for predicting daily pan evaporation. J. Environ. Manage. 327, 

116890. 

https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116890

.

Evangelista, S.J., Field, D.J., McBratney, A.B., Minasny, B., Ng, W., Padarian, J., 

Dobarco, M.R., Wadoux, A.M.C., 2024. Soil security

—

strategizing a sustainable 

future for soil. Adv. Agron. 183, 1

–

70. 

https://doi.org/10.1016/bs. 

agron.2023.10.001

.

Friedman, J.H., 2001. Greedy function approximation: a gradient boosting machine. The 

Annal. Stat. 29. 

https://doi.org/10.1214/aos/1013203451

.

Greenwell, B., M., 2017. pdp: An R Package for Constructing Partial Dependence Plots. 

The R Journal 9, 421. https://doi.org/10.32614/RJ-2017-016.

Grinand, C., Maire, G.L., Vieilledent, G., Razakamanarivo, H., Razafimbelo, T., 

Bernoux, M., 2017. Estimating temporal changes in soil carbon stocks at ecoregional 

scale in Madagascar using remote-sensing. Int. J. Appl. Earth Obs. Geoinf. 54, 1

–

14. 

https://doi.org/10.1016/j.jag.2016.09.002

.

Hengl, T., Mendes De Jesus, J., Heuvelink, G.B.M., Ruiperez Gonzalez, M., Kilibarda, M., 

Blagoti

´

c, A., Shangguan, W., Wright, M.N., Geng, X., Bauer-Marschallinger, B., 

Guevara, M.A., Vargas, R., MacMillan, R.A., Batjes, N.H., Leenaars, J.G.B., 

Ribeiro, E., Wheeler, I., Mantel, S., Kempen, B., 2017. SoilGrids250m: Global 

gridded soil information based on machine learning. PLoS One 12, e0169748. 

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0169748

.

Huang, S., Eisner, S., Haddeland, I., Tadege Mengistu, Z., 2022. Evaluation of two new- 

generation global soil databases for macro-scale hydrological modelling in Norway. 

J. Hydrol. 610, 127895. 

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127895

.

Kakhani, N., Taghizadeh-Mehrjardi, R., Omarzadeh, D., Ryo, M., Heiden, U., 

Scholten, T., 2025. Towards explainable AI : interpreting soil organic carbon 

prediction models using a learning-based explanation method. European J Soil 

Science 76, e70071. 

https://doi.org/10.1111/ejss.70071

.

Keesstra, S.D., Bouma, J., Wallinga, J., Tittonell, P., Smith, P., Cerd

`

a, A., 

Montanarella, L., Quinton, J.N., Pachepsky, Y., van der Putten, W.H., Bardgett, R.D., 

Moolenaar, S., Mol, G., Jansen, B., Fresco, L.O., 2016. The significance of soils and 

soil science towards realization of the United Nations sustainable development goals. 

Soil 2, 111

–

128. 

https://doi.org/10.5194/soil-2-111-2016

.

Lagacherie, P., 2025. Operational digital soil mapping: achievements, challenges and 

future strategies to go beyond. Eur. J Soil Sci. 76, e70139. 

https://doi.org/10.1111/ 

ejss.70139

.

Lawrence I-Kuei Lin, 1989. A Concordance Correlation Coefficient to Evaluate 

Reproducibility. Biometrics 45, 255

–

268. https://doi.org/10.2307/2532051.

Li, H., Cao, Y., Xiao, J., Zhang, W., Wu, Y., Ali, A., Yuan, Z., 2025. Unveiling 

uncertainties in soil organic carbon modeling: the critical role of climate response 

functions. Environ. Model. Software 192, 106537. 

https://doi.org/10.1016/j. 

envsoft.2025.106537

.

Lilburne, L., Helfenstein, A., Heuvelink, G.B.M., Eger, A., 2024. Interpreting and 

evaluating digital soil mapping prediction uncertainty: a case study using texture 

from SoilGrids. Geoderma 450, 117052. 

https://doi.org/10.1016/j. 

geoderma.2024.117052

.

Lundberg, S., Lee, S.-I., 2017. A Unified Approach to Interpreting Model Predictions. 

https://doi.org/10.48550/arXiv.1705.07874.

Ma, Y., Minasny, B., Malone, B.P., Mcbratney, A.B., 2019. Pedology and digital soil 

mapping (DSM). Eur. J. Soil Sci. 70 (2), 216

–

235. 

https://doi.org/10.1111/ 

ejss.12790

.

Ma, M., Zhao, G., He, B., Li, Q., Dong, H., Wang, S., Wang, Z., 2021. XGBoost-based 

method for flash flood risk assessment. J. Hydrol. 598, 126382. 

https://doi.org/ 

10.1016/j.jhydrol.2021.126382

.

Malone, B.P., McBratney, A.B., Minasny, B., Laslett, G.M., 2009. Mapping continuous 

depth functions of soil carbon storage and available water capacity. Geoderma 154, 

138

–

152. 

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2009.10.007

.

Malone, B.P., Minasny, B., Odgers, N.P., McBratney, A.B., 2014. Using model averaging 

to combine soil property rasters from legacy soil maps and from point data. 

Geoderma 232

–

234, 34

–

44. 

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.04.033

.

McBratney, A.B., Mendonça Santos, M.L., Minasny, B., 2003. On digital soil mapping. 

Geoderma 117, 3

–

52. 

https://doi.org/10.1016/S0016-7061(03)00223-4

.

Meng, Y., Yang, N., Qian, Z., Zhang, G., 2020. What makes an online review more 

helpful: an interpretation framework using XGBoost and SHAP values. JTAER 16, 

466

–

490. 

https://doi.org/10.3390/jtaer16030029

.

Minasny, B., McBratney, Alex.B., 2016. Digital soil mapping: A brief history and some 

lessons. Geoderma 264, 301

–

311. https://doi.org/10.1016/j. 

geoderma.2015.07.017.

Minasny, B., Bandai, T., Ghezzehei, T.A., Huang, Y.C., Ma, Y., McBratney, A.B., Ng, W., 

Norouzi, S., Padarian, J., Sharififar, A., Styc, Q., 2024. Soil science-informed 

machine learning. Geoderma 452, 117094. 

https://doi.org/10.1016/j. 

geoderma.2024.117094

.

Moreira De Sousa, L., Poggio, L., and Kempen, B, n.d. Comparison of FOSS4G Supported 

Equal-Area Projections Using Discrete Distortion Indicatrices, ISPRS Int. J. Geo-Inf., 

8, 351, 2019.

Morley, S.K., Brito, T.V., Welling, D.T., 2018. Measures of model performance based on 

the log accuracy ratio. Space Weather 16, 69

–

88. 

https://doi.org/10.1002/ 

2017SW001669

.

Padarian, J., Minasny, B., McBratney, A.B., 2019. Using deep learning for digital soil 

mapping. Soil 5, 79

–

89. 

https://doi.org/10.5194/soil-5-79-2019

.

Padarian, J., McBratney, A.B., Minasny, B., 2020. Game theory interpretation of digital 

soil mapping convolutional neural networks. Soil 6 (2), 389

–

397. 

https://doi.org/ 

10.5194/soil-6-389-2020

.

Poggio, L., De Sousa, L.M., Batjes, N.H., Heuvelink, G.B.M., Kempen, B., Ribeiro, E., 

Rossiter, D., 2021. SoilGrids 2.0: producing soil information for the globe with 

quantified spatial uncertainty. Soil 7, 217

–

240. 

https://doi.org/10.5194/soil-7-217- 

2021

.

Reddy, N.L., Gopinath, M.P., 2025. Advanced deep learning framework for soil texture 

classification. Sci. Rep. 15, 34407. 

https://doi.org/10.1038/s41598-025-17384-5

.

Sahoo, S., Singha, C., Govind, A., 2025. Enhanced soil salinity index prediction using 

hybrid stacking ensemble machine learning with explainable artificial intelligence 

(XAI) technique: a case study of the Nile Delta. Egypt. Discov Appl Sci 8, 36. 

https:// 

doi.org/10.1007/s42452-025-08038-2

.

Schweng, S., Bernardini, L., Keiblinger, K., Kaul, H.-P., Jr., I.F., Luka

ˇ

c, N., Del Ser, J., 

Holzinger, A., 2026. What can artificial intelligence do for soil health in agriculture? 

Computer Science Review 59, 100832. https://doi.org/10.1016/j. 

cosrev.2025.100832.

Shangguan, W., Dai, Y., Liu, B., Zhu, A., Duan, Q., Wu, L., Ji, D., Ye, A., Yuan, H., 

Zhang, Q., Chen, D., Chen, M., Chu, J., Dou, Y., Guo, J., Li, H., Li, J., Liang, L., 

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

15

 

Page 16

Figures and page graphics, page 16

Liang, X., Liu, H., Liu, S., Miao, C., Zhang, Y., 2013. A China data set of soil 

properties for land surface modeling. J. Adv. Model. Earth Syst. 5, 212

–

224. 

https:// 

doi.org/10.1002/jame.20026

.

Shangguan, W., Dai, Y., Duan, Q., Liu, B., Yuan, H., 2014. A global soil data set for earth 

system modeling. J. Adv. Model. Earth Syst. 6, 249

–

263. 

https://doi.org/10.1002/ 

2013MS000293

.

Shi, G., Shangguan, W., Zhang, Y., Li, Q., Wang, C., Li, L., 2024. Reducing location error 

of legacy soil profiles leads to improvement in digital soil mapping. Geoderma 447, 

116912. 

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116912

.

Shi, G., Sun, W., Shangguan, W., Wei, Z., Yuan, H., Li, L., Sun, X., Zhang, Y., Liang, H., 

Li, D., Huang, F., Li, Q., Dai, Y., 2025. A China dataset of soil properties for land 

surface modelling (version 2, CSDLv2). Earth Syst. Sci. Data 17, 517

–

543. 

https:// 

doi.org/10.5194/essd-17-517-2025

.

Song, X., Chen, H., Chen, T., Huang, Q., Deng, S., Yang, N., 2024. Spatial and temporal 

variations of spring drought in Southwest China and its possible teleconnection with 

the global climate events. J. Hydrol.: Reg. Stud. 51, 101655. 

https://doi.org/ 

10.1016/j.ejrh.2024.101655

.

Sylvain, J.-D., Anctil, F., Thiffault, 

´

E., 2021. Using bias correction and ensemble 

modelling for predictive mapping and related uncertainty: a case study in digital soil 

mapping. Geoderma 403, 115153. 

https://doi.org/10.1016/j. 

geoderma.2021.115153

.

Vaudour, E., Gilliot, J.M., Bel, L., Lefevre, J., Chehdi, K., 2016. Regional prediction of soil 

organic carbon content over temperate croplands using visible near-infrared 

airborne hyperspectral imagery and synchronous field spectra. Int. J. Appl. Earth 

Obs. Geoinf. 49, 24

–

38. 

https://doi.org/10.1016/j.jag.2016.01.005

.

Wadoux, A.-M.-J.-C., Molnar, C., 2022. Beyond prediction: methods for interpreting 

complex models of soil variation. Geoderma 422, 115953. 

https://doi.org/10.1016/ 

j.geoderma.2022.115953

.

Wadoux, A.-M.-J.-C., Minasny, B., McBratney, A.B., 2020. Machine learning for digital 

soil mapping: applications, challenges and suggested solutions. Earth Sci. Rev. 210, 

103359. 

https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103359

.

Wang, M., Zhang, S., Guo, X., Wang, G., Xia, J., Xiao, L., Luo, Z., 2025. Whole-profile soil 

carbon responses to concurrent warming and precipitation changes across global 

biomes. Glob. Chang. Biol. 31, e70105. 

https://doi.org/10.1111/gcb.70105

.

Wu, K., Su, W., Ye, S., Li, W., Cao, Y., Jia, Z., 2023. Analysis on the geographical pattern 

and driving force of traditional villages based on GIS and Geodetector: a case study 

of Guizhou. China. Sci Rep 13, 20659. 

https://doi.org/10.1038/s41598-023-47921- 

z

.

Wu, Y., Li, H., Liang, X., Jiang, M., He, S., He, Y., 2025. Mechanisms behind the soil 

organic carbon response to temperature elevations. Agriculture 15, 1118. 

https:// 

doi.org/10.3390/agriculture15111118

.

Xu, C., Torres-Rojas, L., Vergopolan, N., Chaney, N.W., 2023. The benefits of using state- 

of-the-art digital soil properties maps to improve the modeling of soil moisture in 

land surface models. Water Resour. Res. 59, e2022WR032336. 

https://doi.org/ 

10.1029/2022WR032336

.

Yamazaki, D., Ikeshima, D., Sosa, J., Bates, P.D., Allen, G.H., Pavelsky, T.M., 2019. 

MERIT hydro: a high-resolution global hydrography map based on latest topography 

dataset. Water Resour. Res. 55, 5053

–

5073. 

https://doi.org/10.1029/ 

2019WR024873

.

Zeng, T., Jin, B., Glade, T., Xie, Y., Li, Y., Zhu, Y., Yin, K., 2024. Assessing the imperative 

of conditioning factor grading in machine learning-based landslide susceptibility 

modeling: a critical inquiry. Catena 236, 107732. 

https://doi.org/10.1016/j. 

catena.2023.107732

.

Zhang, Y., Zhao, Y.C., Shi, X.Z., Lu, X.X., Yu, D.S., Wang, H.J., Sun, W.X., Darilek, J.L., 

2008. Variation of soil organic carbon estimates in mountain regions: a case study 

from Southwest China. Geoderma 146, 449

–

456. 

https://doi.org/10.1016/j. 

geoderma.2008.06.015

.

Zhang, Z., Laux, P., Baade, J., Arnault, J., Wei, J., Wang, X., Liu, Y., Schmullius, C., 

Kunstmann, H., 2023. Impact of alternative soil data sources on the uncertainties in 

simulated land-atmosphere interactions. Agri. Forest Meteorol. 339, 109565. 

https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2023.109565

.

G. Shi et al.                                                                                                                                                                                                                                      

Geoderma

 

473

 

(2026)

 

117998

 

16

 


Document Outline