東北地理所在揭示黑土區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)空間異質(zhì)性演變規(guī)律方面取得新進(jìn)展
土壤有機(jī)質(zhì)（Soil Organic Matter,SOM）不僅是衡量黑土肥力的核心指標(biāo)，也是全球碳循環(huán)的重要組成部分。以往關(guān)于黑土退化的研究主要聚焦于SOM含量的整體下降，而對(duì)其空間異質(zhì)性的動(dòng)態(tài)演變關(guān)注較少。事實(shí)上，SOM的空間異質(zhì)性不僅反映了土壤質(zhì)量分布的均衡程度，更是評(píng)估耕地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和碳固持潛力的關(guān)鍵信號(hào)，往往比單純的含量下降更早揭示土壤系統(tǒng)的退化趨勢(shì)。
針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所農(nóng)業(yè)遙感學(xué)科組的研究人員，以中國(guó)東北典型黑土區(qū)耕地為研究對(duì)象，基于2810個(gè)表層（0–20 cm）土壤樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)合1984年至2023年長(zhǎng)時(shí)序Landsat衛(wèi)星遙感影像，構(gòu)建了區(qū)分水田與旱地的隨機(jī)森林回歸模型，成功生產(chǎn)了覆蓋近40年的30米高分辨率SOM年代際反演數(shù)據(jù)集（NEChina-SOM-30m-Decadal）。基于5 km格網(wǎng)的系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，東北黑土區(qū)耕地SOM呈現(xiàn)劇烈的動(dòng)態(tài)變化，約52.5%的耕地SOM含量呈下降趨勢(shì)，平均降幅為5.12 g/kg。更為重要的是，研究發(fā)現(xiàn)空間異質(zhì)性（變異系數(shù)CV）增強(qiáng)的區(qū)域占耕地總面積的78.6%，遠(yuǎn)超SOM含量下降的區(qū)域面積，這表明黑土區(qū)耕地土壤空間結(jié)構(gòu)正趨向于復(fù)雜化和不均勻化。進(jìn)一步分析表明，38.9%的耕地同時(shí)經(jīng)歷了“SOM含量減少”與“空間異質(zhì)性增強(qiáng)”的雙重退化過(guò)程。分區(qū)統(tǒng)計(jì)顯示，吉林省耕地SOM下降比例最高，且空間異質(zhì)性擴(kuò)張最為顯著；而黑龍江省耕地雖然變化幅度最大，但整體呈現(xiàn)出一定的SOM增加趨勢(shì)。
該研究首次在區(qū)域尺度上評(píng)估了黑土區(qū)SOM含量與空間異質(zhì)性的耦合演變特征，提出“空間異質(zhì)性”是獨(dú)立于“含量下降”之外的另一項(xiàng)土壤退化關(guān)鍵指標(biāo)。研究成果為理解黑土退化機(jī)制提供了全新視角，也為區(qū)域土壤保護(hù)、可持續(xù)土地利用及分區(qū)精準(zhǔn)管理提供了重要的決策依據(jù)。
相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際土壤科學(xué)領(lǐng)域知名期刊 Catena上。由中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所羅沖助理研究員、聯(lián)合培養(yǎng)研究生孔德飄以及劉煥軍研究員等共同完成。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（42401460）和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1500100）資助。
論文信息及鏈接如下：
LuoC,KongD,Zhang Y,et al. Beyond decline: spatial heterogeneity of soil organic matter as an emerging signal of cropland degradation in Northeast China[J]. Catena,2026,263: 109751.
https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109751
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