保護(hù)性耕作是恢復(fù)和提高土壤肥力的重要措施，土壤有機(jī)碳在保持土壤肥力、維持作物生長與保護(hù)土壤環(huán)境方面具有非常重要的作用。然而，目前國內(nèi)仍然缺少研究長期耕作的監(jiān)測平臺，因此采用模型的方法有助于研究長期保護(hù)性耕作下土壤有機(jī)碳的動態(tài)。

      近期，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/黑土區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梁愛珍課題組完成的題為“黑土區(qū)保護(hù)性耕作土壤有機(jī)碳動態(tài)的模型模擬研究”的研究在《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)》2024年第57卷10期正式發(fā)表。

       依托東北黑土地保護(hù)性耕作長期定位試驗(yàn)地，選取免耕（NT）、秋翻（MP）、壟作（RT）3種處理下的土壤為研究對象，優(yōu)化過程模型（RothC、AMG模型）與統(tǒng)計模型（MLPNN模型）的結(jié)構(gòu)與參數(shù)，對比模擬長期保護(hù)性耕作下土壤有機(jī)碳儲量的動態(tài)變化，評估不同模型對保護(hù)性耕作土壤有機(jī)碳動態(tài)模擬與預(yù)測的*，并揭示東北黑土有機(jī)碳對保護(hù)性耕作的長期響應(yīng)及其影響因素。

RothC模型結(jié)構(gòu)^[24]

MLPNN模型結(jié)構(gòu)

       優(yōu)化有機(jī)碳在模型中各碳庫的分配系數(shù)后，RothC與AMG模型模擬誤差顯著降低。保護(hù)性耕作實(shí)施的前11年（2001—2012），RothC與AMG過程模型對土壤有機(jī)碳的動態(tài)變化模擬*沒有顯著差異，說明過程模型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)對持續(xù)時間相對較短的試驗(yàn)?zāi)M*沒有顯著影響，統(tǒng)計模型MLPNN的模擬結(jié)果與過程模型相似，驗(yàn)證了統(tǒng)計模型在田塊與樣地等小空間尺度內(nèi)的應(yīng)用*。未來100年RothC與AMG模型預(yù)測的MP處理土壤有機(jī)碳變化趨勢相同，但RothC模型預(yù)測結(jié)果得出，NT與RT處理土壤有機(jī)碳表現(xiàn)出先增長后達(dá)到平衡的趨勢，但AMG模型模擬的結(jié)果卻是有機(jī)碳一直處于增長趨勢，這可能與土壤碳飽和效應(yīng)與耕作處理的影響有關(guān)。RothC與AMG模型對碳投入都具有很高的靈敏度，但對氣候因素與土壤因素變化的響應(yīng)卻存在差異。

                                                         RothC、AMG與MLPNN模型模擬長期保護(hù)性耕作東北黑土SOC儲量隨時間的變化趨勢

                                                                                                                RothC、AMG與MLPNN模型的模擬*對比

       模型模擬長期保護(hù)性耕作土壤有機(jī)碳動態(tài)時需要因地制宜選擇合適的預(yù)測模型。在預(yù)測保護(hù)性耕作土壤有機(jī)碳的短期變化時可以采用結(jié)構(gòu)較為簡單的AMG過程模型；在進(jìn)行長期預(yù)測時，可以采用結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的RothC模型。在特定條件下，統(tǒng)計模型MLPNN在田塊與樣地等小空間尺度上對土壤有機(jī)碳的模擬與過程模型具有相近的*。

      該研究獲得中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28080200）、國家自然科學(xué)基金（42101277）、中國科學(xué)院黑土區(qū)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（2020ZKHT-06）、吉林省重大科技專項（20220302004NC）、吉林省自然科學(xué)基金（20230101085JC）的資助。

論文鏈接：《黑土區(qū)保護(hù)性耕作土壤有機(jī)碳動態(tài)的模型模擬研究》引用本文：王文俊, 梁愛珍, 張延, 陳學(xué)文, 黃丹丹. 黑土區(qū)保護(hù)性耕作土壤有機(jī)碳動態(tài)的模型模擬研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2024, 57(10): 1943-1960.WANG WenJun, LIANG AiZhen, ZHANG Yan, CHEN XueWen, HUANG DanDan. Model Simulation Research of Soil Organic Carbon Dynamics of Long-Term Conservation Tillage in Black Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(10): 1943-1960.