東北地理所在黑土區(qū)耕地土壤有機(jī)質(zhì)干旱響應(yīng)閾值研究方面取得進(jìn)展
黑土地被譽(yù)為耕地中的大熊貓，其深厚的土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）不僅是保障國家糧食安全的核心養(yǎng)分庫，更是調(diào)節(jié)區(qū)域水分循環(huán)、抵御干旱風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵生態(tài)屏障。在氣候變化導(dǎo)致干旱頻發(fā)的背景下，探明SOM含量與耕地抗旱能力之間的定量關(guān)系，對(duì)于精準(zhǔn)實(shí)施黑土地保護(hù)工程具有重要意義。然而，受限于土壤背景的空間異質(zhì)性以及對(duì)干旱響應(yīng)機(jī)制認(rèn)識(shí)的不足，長期以來科學(xué)界對(duì)于黑土區(qū)SOM在緩解干旱壓力方面的閾值及其驅(qū)動(dòng)規(guī)律仍缺乏系統(tǒng)性認(rèn)知，這直接制約了差異化耕地管理策略的制定與抗旱防災(zāi)能力的精準(zhǔn)提升。
針對(duì)上述科學(xué)問題，東北地理所農(nóng)業(yè)遙感學(xué)科組以東北黑土區(qū)為研究對(duì)象，利用高精度耕地SOM空間分布數(shù)據(jù)及典型干旱年（2018年）的地表溫度-植被干旱指數(shù)（TVDI），系統(tǒng)開展了SOM干旱響應(yīng)閾值及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究。
圖1.技術(shù)路線圖
研究通過彈性分析法構(gòu)建了閾值識(shí)別框架，首次定量揭示了東北黑土區(qū)SOM干旱響應(yīng)閾值的空間特征。研究發(fā)現(xiàn)，全區(qū)域SOM干旱響應(yīng)閾值介于17-55g/kg之間（均值34.80g/kg），在空間上呈現(xiàn)顯著的異質(zhì)性。年平均氣溫被確定為影響閾值分布的首要因子（q=0.456），且溫度與SOM閾值呈顯著負(fù)相關(guān)：溫度每升高1℃，SOM干旱響應(yīng)閾值約降低4.27g/kg。此外，脆弱性評(píng)價(jià)顯示東北地區(qū)約34.51%的耕地SOM含量低于其干旱響應(yīng)閾值，其中內(nèi)蒙古東部比例最高，達(dá)56.48%，面臨嚴(yán)峻的干旱風(fēng)險(xiǎn)。
基于閾值差異分析，研究提出了閾值引導(dǎo)的可持續(xù)土壤管理框架，針對(duì)不同區(qū)域（如鹽堿區(qū)、高產(chǎn)黑土區(qū)、缺水區(qū)）給出了差異化的固碳與抗旱建議。該研究為黑土區(qū)差異化耕地管理提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)增強(qiáng)農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)能力具有重要意義。
圖2.研究區(qū)SOM閾值空間分布差異圖。(a)2023年4月拍攝的鹽堿地照片；(b)2023年4月拍攝的黑土區(qū)照片；(c)柱狀圖顯示東北地區(qū)及四個(gè)省級(jí)行政區(qū)SOM含量達(dá)到閾值標(biāo)準(zhǔn)的耕地比例。
相關(guān)成果發(fā)表在國際知名期刊Catena上，由聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生孔德飄（第一作者）、羅沖項(xiàng)目副研究員（通訊作者）和劉煥軍研究員共同完成。本研究得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42401460）資助。論文信息及鏈接如下：
Kong, D., Luo, C., Wang, Y., Luo, W., & Liu, H. (2026). Soil organic matter response thresholds to drought in the cultivated lands of Northeast China's black soil region and the key controlling factors. CATENA, 267, 110022.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0341816226002328?dgcid=coauthor
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