東北地理所在耕地規模驅動土壤有機質時空演變方面取得進展
東北黑土區是我國糧食安全的“壓艙石”，但在長期的由土地利用變化和集約化農業活動驅動下，面臨著土壤有機質（SOM）下降的嚴峻挑戰。近年來，隨著國家土地管理政策的實施，該區域耕地逐漸向規模化經營轉變。然而，耕地地塊規模的變化如何影響土壤有機質的長期演變方向與速率，目前尚缺乏系統性的定量研究。
針對上述問題，中國科學院東北地理與農業生態研究所農業遙感學科組的研究人員以我國黑土區典型的現代化大型農場—友誼農場為研究對象，構建了基于長時間序列遙感數據的土壤有機質制圖框架，并深入揭示了耕地規模對有機質演變的影響機制。研究利用谷歌地球引擎（GEE）平臺獲取了1984年至2023年近40年的Landsat影像，結合574個表層土壤樣本，創新性地采用“K-means聚類+概率混合模型”的方法，有效解決了傳統模型在預測精度和空間細節上的不足。
研究發現，概率混合模型在預測土壤有機質方面表現優異（R2=0.71）。長達40年的時空監測結果顯示，友誼農場土壤有機質含量整體呈下降趨勢，平均值從3.57%降至3.51%，約67.15%的耕地表現為負增長。更為重要的是，研究首次量化了耕地地塊規模與土壤有機質變化之間的非線性關系：地塊規模過大或過小均加速了有機質的流失。具體而言，當耕地規模在180至210公頃之間時，土壤有機質的下降速率最慢；而大于270公頃的超大地塊因更易受侵蝕影響，小于60公頃的細碎地塊因管理措施差異大，均導致了更快的土壤退化。
圖1 研究區1990s-2020s土壤有機質分布
該研究成果表明，未來的黑土地保護與集約化利用應高度重視耕地規模的合理規劃。針對超大規模連片耕地，建議通過建設防護林、緩沖帶或適度劃分作業單元來減少水土流失；針對細碎化耕地，則應加強統一科學管理。該研究不僅為區域尺度的土壤有機質高精度制圖提供了新技術，也為黑土區農業適度規模經營和可持續發展提供了重要的科學依據。
圖2 針對不同規模地塊的改良策略
相關成果發表在土壤科學與土地退化國際期刊《Land Degradation & Development》上。由農業遙感學科組聯合培養研究生張羽（第一作者）、助理研究員羅沖（通訊作者）與劉煥軍研究員等人共同完成。本研究得到國家自然科學基金（42401460）及國家重點研發計劃（2021YFD1500100）的共同資助。
論文信息與鏈接如下： Zhang, Y., C. Luo, Y. Ma, et al. 2026. “ Effects of Farmland Scale on Soil Organic Matter Change in Black Soil Areas of China in the Past 40 Years.” Land Degradation & Development 1–18. https://doi.org/10.1002/ldr.70432.
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吉公網安備22017302000214號
