Community Composition and Structure of Soil Macro-Arthropods Under Agricultural Land Uses in the Black Soil Region of Jilin Province, China

Soil macro-arthropods in the black soil region in Jilin Province of China were investigated with the emphasis laid on the species richness and abundance in relation to the types of land-use, i.e., farm yard, farm land and Three-North Forest Shelter Belt. Soil macro-arthropods were hand-sorted in the field. A total of 2 357 soil macro-arthropod individuals was captured and fell into 70 families. The results suggested that type of land use affected the species richness and abundance of soil macro-arthropods. Agricultural practices had a strong impact on the soil macro-arthropods community, the conventional cultivations changed the vertical structure of macro-arthropods in the soil profile, and improved the richness and abundance of macro-arthropods in the lower soil layers especially in July. The results also showed that different groups of soil macro-arthropods had various responses to land use changes.

东北黑土区农村闲置宅基地空间分异及驱动因素——以吉林省梅河口市为例

在乡村振兴和国家粮食安全的大背景下,明晰黑土区农村闲置宅基地空间分异特征及驱动因素,有利于黑土区闲置宅基地的高效利用。本文从自然条件、区位条件、经济条件三个方面选取9个指标构建影响宅基地闲置率的指标体系,以梅河口市303个行政村宅基地为研究对象,利用地理探测器、空间自相关和逐步回归分析等方法,从村级小尺度微观研究黑土区农村闲置宅基地空间分异及驱动因素。结果表明,(1)农村闲置宅基地分布存在明显区域差异性和空间集聚性。(2)各指标因子在作用方向和作用强度上对农村宅基地闲置率影响各不相同。(3)研究区农村闲置宅基地的7大主导驱动因素是平均坡度、平均高程、到镇政府距离、到县城距离、到干道距离、到河流距离、人均耕地面积。(4)闲置宅基地的形成是各影响因子综合作用的结果。

基于Landsat-8影像的中国与美国黑土区土地利用格局对比

为探究中国东北黑土区和美国密西西比河流域黑土区土地利用情况的差异,笔者通过Google Earth Engine平台解译得到两地2017年土地利用数据,对比两地土地利用结构和土地利用景观格局,并利用地理探测器对影响土地利用结构的自然因素进行分析。结果表明:中国黑土区和美国黑土区土地利用结构相似,土地利用结构指数分别为-11.30、-56.11,中国黑土区土地利用格局相对较好;气候对两地土地利用结构影响最大(99.90%),其次为地质条件(93.00%),自然因素综合作用的影响相对较大;中国黑土区可借鉴美国保护性耕作方式,提高土地利用潜力,在提高粮食生产能力的同时稳定其生态功能。

东北典型黑土区耕地侵蚀沟形态系统分类方法构建

侵蚀沟形态分类是认识其发展现状和潜在危害的重要方法,探究耕地侵蚀沟形态分类特征和分布特征对把握耕地侵蚀沟防治重点,预防坡耕地水土流失具有重要意义。针对现有侵蚀沟形态分类体系指标获取难、分类结果不完整等问题,利用遥感解译数据,根据系统分类和信息科学理论,结合东北黑土区现实需求,构建了耕地侵蚀沟系统分类方法,并在典型黑土耕作区海伦市进行了验证。结果表明:1)海伦市耕地侵蚀沟具有小面积、大宽度、短长度的特点,Ⅰ类和Ⅱ类为数量最多的一级分类;Ⅱ类四等微型沟(Ⅱ4T)和Ⅱ类四等小型沟(Ⅱ4S)在二级和三级分类中数量居多,易通过高标准农田建设进行治理。2)地形要素下耕地侵蚀沟形态分布差异明显,需要特别关注在高程180~<240 m,坡长35~<55 m,坡度2°~6°,西南坡区域内的Ⅰ4T、Ⅱ4S、Ⅱ4T等发育程度较低的侵蚀沟向更高发育程度的Ⅳ4M、Ⅴ4M等类型转变,建议结合农田建设及时采取综合防治措施,以防止耕地侵蚀沟的潜在破坏。3)构建的“类+等+型”耕地侵蚀沟分类定级方法,兼顾指标的易获取性和方法的易操作性,能够精准、直观地揭示耕地侵蚀沟的形态特征及其危害情况,可为侵蚀沟和黑土耕地的协同综合治理提供方法借鉴。

黑龙江省林口县黑土耕地保护调研

黑土具有极高的农业生产价值,但过度开发与不合理利用导致的黑土退化问题正日益凸显。聚焦黑龙江省林口县的黑土耕地保护现状,通过实地调研搜集数据,深入探究其土壤类型、开发利用现状及存在的问题,从自然与人为两方面提出应对策略,为黑土耕地保护提供理论支持与实践参考,以期推动区域农业可持续发展。

东北黑土区农村宅基地功能转型特征与机制研究——以海伦市长华村为例

研究目的:揭示东北黑土区村域尺度农村宅基地功能转型特征与驱动机制,探寻“三权分置”制度框架下宅基地的活化利用与有效管理对策。研究方法:实地调查法和案例研究法。研究结果:(1)东北黑土区内农村宅基地的居住功能弱化,农业生产功能增强,宅基地功能由居住功能主导向居住、生产二元复合功能或农业生产功能为主导转变;(2)村域尺度内,农村宅基地功能转型的阶段特征明显,空间上表现为与中心村的距离越远,宅基地功能转型程度越剧烈;(3)在城镇化等外缘要素的影响下,乡村地域系统内人口和产业的变化共同驱动农村宅基地功能转型;(4)农村宅基地“三权分置”的制度框架下,结合农村宅基地功能组合和利用状态,引导农户选择适宜的宅基地利用方式,有利于促进宅基地利用效率提升。研究结论:东北黑土区农村宅基地功能正在经历转型过程,应根据宅基地功能转型阶段特征,深化农村宅基地“三权分置”改革,筛选适宜的宅基地利用与管理方式。

基于土壤有机碳含量的黑土层厚度预测及影响因素分析

黑土层厚度是黑土的一项基本属性,是衡量土壤肥力和侵蚀程度的重要指标,其空间预测的研究对支撑我国黑土地保护工程、保障粮食安全具有重要意义。本文参考土壤系统分类中黑土层的诊断特征,将有机碳含量高于成土母质6×10~(-3)作为黑土层的判定标准,并利用有机碳在土壤垂向剖面上的指数分布规律,推算出黑土层厚度的计算公式。基于多目标区域地球化学调查获取的62 896个表层土壤和15 687个深层土壤的有机碳测试数据,对松辽平原黑土层厚度进行了详尽的空间预测分析,并探讨了黑土层厚度与土壤类型和气候因子之间的关系。结果显示,松辽平原黑土层厚度在0~165 cm之间,中位数为23.33 cm。黑土层空间分布呈现出显著的非均质性,整体呈西南薄、东北厚的分布特点。沼泽土和泥炭土的黑土层平均厚度最大,在60~80 cm之间,其次为黑土,平均厚度为56 cm,白浆土和草甸土的黑土层平均厚度在40~50 cm之间。黑土层厚度的空间分布与气候条件关系紧密,主要表现为与温度呈显著的负相关,与降雨量呈正相关。同时,研究发现年均温0℃是影响黑土厚度的一个重要温度阈值,当年均温高于0℃时,黑土层平均厚度在80 cm以上,并且不再随温度发生变化。随着气候变暖,年均温0℃等温线的南移可能对黑土层厚度产生重要影响。

侵蚀性降雨对黑土坡耕地土壤侵蚀特征的影响

[目的]降雨是黑土坡耕地水力侵蚀的动力来源,研究天然降雨条件下坡耕地土壤侵蚀特征对水土流失防治具有重要意义。[方法]基于黑龙江省海伦市光荣小流域2021-2022年不同坡度(3°,5°和7°)顺坡垄作径流小区观测的43场次侵蚀性降雨事件,采用K-Mean聚类法对比分析不同雨型和坡度下径流与输沙特征,并探讨影响坡耕地径流与输沙的影响因素。[结果]研究区以短历时、大雨强、小雨量的降雨(雨型3)为主,其次是中等历时、中等雨强、中等雨量的降雨(雨型2),长历时、小雨强、大雨量的降雨(雨型1)极少发生。相同雨型下,累积径流深和输沙量均随坡度的增加而增大。相同坡度下,不同雨型对累积径流深响应不同,累积输沙量整体表现为雨型3贡献最高(50.90%~57.90%),雨型2次之(37.60%~44.10%),雨型1最低。雨型2事件降雨侵蚀力和坡度对径流深产生直接影响,径流深和坡度对输沙量产生直接影响。雨型3事件降雨侵蚀力通过直接和间接作用影响径流深,进而影响输沙量。[结论]对所有雨型事件,降雨侵蚀力和坡度是影响坡耕地径流深的主控因子,径流深和坡度是影响坡耕地输沙量的主控因子。

东北黑土坡耕地土壤化学计量特征变化对侵蚀的响应

[目的]探究土壤侵蚀对土壤养分含量及其化学计量比的影响,对于加深认识黑土区坡耕地质量退化过程及防控具有重要意义。[方法]选择典型黑土区克山县开垦100多年的直形坡和开垦50多年的凸形坡为研究对象,根据137Cs示踪技术估算坡耕地土壤侵蚀速率,定量分析土壤侵蚀与土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及生态化学计量比的关系。[结果](1)利用137Cs示踪法得到坡面整体的年平均侵蚀速率为4428.56 t/(km^(2)·a),直形坡和凸形坡侵蚀速率平均值分别为3284.53,5884.59 t/(km^(2)·a),侵蚀总量分别为3.21×10^(5),2.94×10^(5)t/km^(2)。(2)坡面整体碳氮比(C/N)与SOC呈极显著正相关(p<0.01),碳磷比(C/P)与SOC呈极显著正相关(p<0.01),氮磷比(N/P)与TP呈极显著负相关(p<0.01)。直形坡SOC、TN、C/N、C/P和N/P均极显著小于凸形坡养分含量和化学计量比值(p<0.01),TP含量大于凸形坡TP含量(p<0.01)。(3)坡面土壤侵蚀空间分布特征与土壤有机碳、全氮及全磷的空间分布具有一致性。坡面土壤侵蚀量与SOC、TN、TP、C/P均呈极显著负相关(p<0.01),与C/N呈显著负相关(p<0.05),与N/P呈负相关但相关性不显著(p>0.05)。[结论]土壤侵蚀导致坡面土壤SOC、TN和TP在坡面再分布,影响土壤养分化学计量比,造成坡面养分流失严重。

典型黑土区防护林带和耕地土壤有机碳分布特征及其影响因素

为了合理开发利用典型黑土、阻控土壤退化、维持耕地产能和可持续利用,选择典型黑土区3个地点的杨树林带和紧邻林带的耕地为研究区,通过测定不同土层的土壤有机碳质量分数、酶活性、化学性质和总球囊霉素质量分数,结合气候因素,分析两种土地利用类型下土壤有机碳质量分数的分布特征及其影响因素。结果表明:(1)林带和耕地土壤有机碳质量分数平均值在克山县和宾县的所有土层均存在显著差异(P<0.05),且林带高于耕地,而辽源市的所有土层土壤均无显著差异(P>0.05)(2)3个地点耕地及辽源市林带土壤有机碳质量分数平均值随着土壤深度的增加而显著降低(P<0.05),而克山县和宾县林带的土层土壤均无显著差异(P>0.05)。(3)林带和耕地土壤有机碳质量分数与β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性、β-葡萄糖苷酶活性、总球囊霉素质量分数、全磷质量分数、碱解氮质量分数具有极显著的正相关性(P<0.01);林带土壤有机碳质量分数与pH呈极显著的正相关(P<0.01),与年平均气温和年平均降水量呈显著的负相关(P<0.05),与有效磷质量分数相关性不显著(P>0.05);耕地土壤有机碳与有效磷质量分数呈极显著正相关(P<0.01),与年平均气温、年平均降水量和pH相关性不显著(P>0.05)。(4)影响土壤有机碳质量分数的主要因子为总球囊霉素、碱解氮和全磷,次要因子为年平均气温、年平均降水量、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶和pH。

三江源区不同年限黑土滩人工草地植被特征

以三江源区不同建植年限黑土滩人工草地(1、3、7、12、17、21和24龄)及其周边黑土滩(CK)为对象,从植被群落结构、生物量、物种多样性角度,探究三江源区黑土滩人工草地植被变化特征及适宜利用年限,为黑土滩人工草地的合理利用提供理论依据。结果表明:随建植年限增加,人工草地草层的高度和盖度及地上生物量均呈增加趋势,且人工草地比CK高;人工草地的禾本科高度、盖度、地上生物量、地下生物量均高于莎草科、豆科和杂类草,CK样地杂类草高于其他经济类群;各建植年限人工草地优势种和伴生种分别为垂穗披碱草(Elymus nutans)和青海冷地早熟禾(Poa crymophila),且其重要值均随建植年限增加呈逐渐增加趋势;各经济类群物种多样性指数均呈波动式增加趋势,建植3 a人工草地的植物香农维纳指数和均匀度指数最低,分别为0.66、0.48,建植21 a时最高;在植物NMDS分析表明,建植24 a、建植21 a和建植12 a的人工草地与CK样地无重合部分,其植被群落差异度很大。研究得知:建植21 a的黑土滩人工草地群落多样性指数显著高于其他建植年限的人工草地,与黑土滩退化草地相似度最小,群落组成相对稳定。

典型黑土区杨树水土保持林带对耕地土壤抗侵蚀能力的影响

土壤抗侵蚀能力是反映土壤质量的重要指标,探明典型黑土区不同地点杨树水土保持林带对耕地土壤抗蚀性的差异及其影响因素,为黑土区耕地退化和杨树水土保持效益评价提供科学参考。以典型黑土区杨树水土保持林带下的坡耕地土壤为研究对象,并以无林带防护的坡耕地土壤为对照,分别在黑土区内的辽源市、宾县和克山县采集土样,测定其理化性质及抗蚀性特征,比较不同地点有林带和无林带防护间耕地土壤理化性质和抗蚀性的差异,并进一步探明土壤理化性质与土壤抗蚀性的相互关系。结果表明:相较于无林带防护的耕地,有林带防护的耕地土壤抗蚀性增强。土壤分散率介于46.27%—73.12%,>0.25 mm水稳性团聚体含量(R0.25)介于14.02%—37.49%,林带下耕地土壤分散率显著低于无林带耕地、R0.25显著高于无林带耕地(P<0.05),而有无林带间土壤抗蚀指数差异不显著(P>0.05)。不同地点间耕地土壤理化性质和抗蚀性差异显著(P<0.05)。随着纬度的升高,杨树水土保持林带防护下耕地土壤抗蚀性增强。冗余分析结果显示抗蚀指数与年降水量、年均温度、pH、有机质、全氮、全磷含量显著相关;分散率与年降水量、年均温度、总孔隙度显著相关;R0.25与年降水量、年均温度、总孔隙度、全氮和全磷显著相关(P<0.05)。应用主成分分析对10项土壤因子进行筛选,可知土壤容重(因子载荷量为-0.689)、饱和持水量含量(0.684)、总孔隙度(0.689)、有机质(0.649)、全氮(0.676)、全磷(0.619)、抗蚀指数(0.64)是评价黑土区杨树林带下耕地土壤抗蚀性强弱的关键指标。黑土区耕地土壤经林带防护后,土壤抗侵蚀能力得到明显提升,且纬度升高,杨树水土保持林带防护下耕地土壤抗蚀性增强。

东北黑土地保护利用“北安模式”及推广建议

北大荒集团是东北大粮仓的重要组成部分,为国家粮食安全做出了重要贡献,总结其黑土地保护模式,为黑土地保护利用提供借鉴,为保障国家粮食安全提供路径选择。该研究利用典型案例调查法,通过实地调研与关键人物访谈,梳理黑土地保护做法与经验,总结凝练成“北安模式”。“北安模式”黑土地保护做法体现在,一是修建防护工程解决黑土变“薄”问题,打造绿色屏障,防止黑土地遭到风蚀水蚀;二是采取用养结合解决黑土变“瘦”问题,提高土壤中的有机质;三是运用深松整地解决黑土变“硬”问题,提高土壤结构的稳定性,缓解耕地板结情况。该模式取得明显的保护成效,水土流失治理面积超8 000 hm~2,黑土地有机质含量提高了2.8 g·kg^(-1),耕地质量平均已经提高0.5个等级。在运行机制上,“北安模式”黑土地保护采取“3+1”田长制、规范化生产流程与技术措施以及智慧化监测土壤墒情。为进一步推广黑土地保护的“北安模式”,建议加强高标准农田建设筑牢防护工程以促进耕地的保护和绿色利用;协同农业减污与提质增效以促进农业绿色发展;加强校企合作强化耕地科技以促进农业高质量发展;发挥服务主体优势提升社会化服务水平以协同周边地区共同保护。

青海省黑土滩退化草地的成因及恢复治理研究进展

“黑土滩”作为退化草地在高寒地区的特殊表现形式,在青海省分布面积多达4.47×10^(6)hm^(2),严重威胁当地生态安全和畜牧业生产。本文分析了在自然和生物多方面因素影响下“黑土滩”形成机制,并系统总结了草地重建、免耕补播和施肥等人工恢复措施。同时,本文提出了未来进一步深化的研究方向,旨在为研发更加科学、有效的黑土滩恢复措施,遏制其进一步恶化提供有益的思路与指导。

大兴安岭南麓黑土区阿荣旗耕地质量评价与障碍因素分析

明确耕地质量等级及障碍因子,对土地差异化利用和农业可持续发展具有重要意义。本研究以阿荣旗全境农田土壤为研究对象,利用GPS定点采集信息,通过专家打分、层次分析等方法计算各指标权重和隶属度,构建了16项指标为核心的耕地地力等级评价体系,研究耕地等级和量化障碍因子,分析各等级耕地分布和主要障碍因子。结果表明:根据耕地质量综合指数(IFI值),阿荣旗耕地可划分为8个等级,其中一至四等耕地面积占阿荣旗总耕地面积的95.70%。微生物多样性、灌溉排水能力、农田林网化是该区域农业生产的主要障碍因子。大兴安岭南麓黑土区阿荣旗耕地生产能力的提高,应考虑一至四等耕地的保护,五至八等耕地仅占总耕地面积的4.30%,可以实行退耕还草还林或粮草轮作等技术模式,修复生态环境,提升地力。

基于生态足迹法的农业水土资源承载力分析——以三江平原友谊农场为例

本文以三江平原“黑土粮仓”——友谊农场为例,应用生态足迹法对当地的水土资源承载力进行定量评估。结果表明:(1)人均农业水资源生态足迹多年平均值为5.26 hm^(2)/人,生态承载力多年平均值为1.97 hm^(2)/人,水资源生态赤字,生态压力指数平均值为2.82,水资源利用处于不安全状态;人均耕地资源生态足迹小于生态承载力,耕地资源生态盈余,生态压力指数平均值为0.69,耕地资源利用处于安全状态;(2)友谊农场农业水土资源生态足迹和水土资源生态承载力的耦合协调度总体处于一般协调状态;(3)虽然农场土地资源丰富,但水资源稀缺,该地区的水土资源承载力协调水平还有很大的提升空间。研究结果对于黑土地保护,实现农业水土资源可持续发展有重要意义。

赤峰市林西县黑土地质量等级及分布环境特征

为了对黑土地科学管理和可持续利用提供依据,以GIS技术为支持,从健康程度、立地条件、理化性状、土壤养分、剖面性状和土壤管理6个方面选取16个评价指标建立耕地地力评价体系及其模型,应用层次分析法和模糊评价法计算各因素的权重和评价评语,在耕地资源管理信息系统支撑下,以评价单元图为基础,计算耕地地力综合指数,采取累积频率曲线分级法开展赤峰市林西县黑土地质量等级评价与黑土地分布环境特征研究。结果表明,赤峰市林西县黑土地一~十等地均有分布。其中一~三等地占黑土地总面积的39.93%;四~六等地占黑土地总面积26.52%;七~十等地占黑土地总面积的33.55%。赤峰市林西县黑土地分布环境特征为:土壤清洁程度均为清洁;土壤有机质平均含量为19.9g/kg,土壤有效磷平均含量为11.16 mg/kg,土壤速效钾平均含量为185 mg/kg;49.04%的黑土地地形部位为平原中阶;26.45%的黑土地的坡度大于6°;36.64%的黑土地生物多样性为不丰富;35.93%的黑土地灌溉能力为不满足;21.55%的黑土地农田林网化程度为低;66.53%的黑土地排水能力为不满足;土壤障碍因素表现为沙化和盐渍化两种类型,分别占黑土地总面积的11.34%和23.37%。

基于GBDT的望奎县农田土壤有机碳主控因子研究

利用多源公开数据,针对于2012年搜集到的农田土壤有机碳(SOC)数据,通过梯度增强决策树(GBDT)探究SOC的主控因子,揭示SOC空间分异机理.选择国家商品粮食生产基地县和全国产量大县-望奎县作为研究区域,结果表明,GBDT模型相较于一元线性回归模型在所有的自变量上均具有更好的预测效果,总体的R^(2)为0.958,表明该模型能够很好地解释目标变量的变异;碱解氮、有效磷、气温、土壤微生物多样性、速效钾、土壤pH和降水量依次是影响有机碳含量最为显著的几个因素,其中碱解氮以33.85%的影响权重位居最高;7个环境协变量均观察到对SOC的阈值效应,且均具有两个阈值.研究发现任意两个变量都不是独立的,均存在相互作用的负值效应.表明环境变量对SOC含量的影响是一个复杂的交互作用,而不是简单的叠加.侧面证明了过度施肥并不会达到增加土壤肥力的作用,而会造成资源浪费和农田生态污染问题.

有利于黑土耕地保护的农艺技术及配套设备

加强黑土耕地保护是东北地区乡村振兴的关键,是农业可持续发展的重要工作,在国家政策的支持下,农民的黑土保护意识不断增强,农机、农艺融合应用一定程度改善了黑土耕地资源现阶段的退化、流失、耕层变薄等问题。为进一步加强黑土耕地保护规范性,该文分析了黑土耕地资源的现状及面临的问题,介绍了黑土耕地资源保护关键农艺技术,并对黑土耕地保护适宜农机特征进行概括,希望高效率落实促进黑土耕地保护工作。