東北地理所在黑土區土壤管理方式的區域適宜性分區方面取得進展
東北黑土區是全球典型的黑土分布區之一，也是我國最重要的糧食生產基地。該區域生產了全國約36%的玉米和50%的大豆，是國家糧食安全的核心保障。然而，長期高強度利用與氣候變化疊加，導致黑土地土壤有機質下降、結構退化等問題日益突出。與此同時，不同地區在氣候、土壤質地和地形條件上存在明顯差異，使得相同的耕作或施肥措施在區域間表現差異顯著。這種異質性不僅增加了農業管理的不確定性，也制約了管理模式的推廣和應用。在此背景下，明確不同土壤管理措施在東北地區的綜合效應及其驅動機制，對于構建區域適宜的農業管理體系、提升作物產量和土壤質量、實現農業可持續發展具有重要意義。
東北地理所黑土保護與利用學科組研究人員以中國東北玉米和大豆生產為對象，整合105篇論文和1104個田間試驗數據（圖1），采用Meta分析與機器學習方法，系統評估了施肥、耕作和種植制度對作物產量的影響，并進一步解析了其驅動機制與區域適宜性差異。研究表明，土壤管理措施整體平均使玉米和大豆產量提升36.9%，具有顯著的增產效應。化肥與有機肥配施（CF+OF）效果最顯著，產量提升42.2%；深松（SS）和旋耕（RT）分別增產18.8%和17.1%；免耕（NT）在東北冷濕條件下效果有限，僅提高2.2%。種植制度方面玉米–大豆輪作（CR）比單作（MO）更具優勢。隨機森林與結構方程模型進一步揭示了土壤有機碳（SOC）提升是產量增加的核心路徑，而氣溫、降水和土壤黏粒含量對管理措施的增產效應具有顯著調控作用，體現了氣候–土壤–管理三者之間的耦合關系（圖2）。
圖1 試驗點分布圖
圖2 作物產量響應土壤管理類型的平均效應大小
不同管理措施在東北黑土區的適用性存在明顯空間差異：深松和輪作在黑土區大部分地區具有普遍適用性；免耕的有效范圍相對有限，僅在遼寧東部和吉林中南部部分區域表現較好；玉米–大豆輪作在黑龍江南部、吉林北部及三江平原東部具有突出增產潛力（圖3）。本研究不僅量化了增產效應，還揭示了其氣候與土壤依賴性，為東北地區制定差異化土壤管理方案提供了科學依據。
圖3 東北黑土區不同土壤管理方式下作物產量適宜性及空間分布
研究成果近期發表在國際土壤學一區期刊Field Crops Research上。東北地理所黑土保護與利用學科組聯合培養碩士研究生梁雯鈺為論文第一作者，鄒文秀研究員為通訊作者。研究得到國家重點研發計劃(2022YFD1500100)、龍江科技英才春雁支持計劃（CYCX24026）等聯合資助。
論文信息：
Liang Wenyu,Gao Ming,Zhang Naiwen,Chen Xu,Lu Xinchun,Yan Jun,Han Xiaozeng,Zhu Yuanchen,Zou Wenxiu*. Effects of soil management strategies on maize and soybean yields in northeast China: A meta-analysis. Field Crops Research,2025,333,110116.
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