保護性耕作是恢復和提高土壤肥力的重要措施，土壤有機碳在保持土壤肥力、維持作物生長與保護土壤環(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性耕作下土壤有機碳的動態(tài)。

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

       依托東北黑土地保護性耕作長期定位試驗地，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）的結構與參數(shù)，對比模擬長期保護性耕作下土壤有機碳儲量的動態(tài)變化，評估不同模型對保護性耕作土壤有機碳動態(tài)模擬與預測的*，并揭示東北黑土有機碳對保護性耕作的長期響應及其影響因素。

RothC模型結構^[24]

MLPNN模型結構

       優(yōu)化有機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。保護性耕作實施的前11年（2001—2012），RothC與AMG過程模型對土壤有機碳的動態(tài)變化模擬*沒有顯著差異，說明過程模型復雜的結構對持續(xù)時間相對較短的試驗模擬*沒有顯著影響，統(tǒng)計模型MLPNN的模擬結果與過程模型相似，驗證了統(tǒng)計模型在田塊與樣地等小空間尺度內(nèi)的應用*。未來100年RothC與AMG模型預測的MP處理土壤有機碳變化趨勢相同，但RothC模型預測結果得出，NT與RT處理土壤有機碳表現(xiàn)出先增長后達到平衡的趨勢，但AMG模型模擬的結果卻是有機碳一直處于增長趨勢，這可能與土壤碳飽和效應與耕作處理的影響有關。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卻存在差異。

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

                                                                                                                RothC、AMG與MLPNN模型的模擬*對比

       模型模擬長期保護性耕作土壤有機碳動態(tài)時需要因地制宜選擇合適的預測模型。在預測保護性耕作土壤有機碳的短期變化時可以采用結構較為簡單的AMG過程模型；在進行長期預測時，可以采用結構較為復雜的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碳的模擬與過程模型具有相近的*。

      該研究獲得中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（XDA28080200）、國家自然科學基金（42101277）、中國科學院黑土區(qū)重點實驗室開放基金（2020ZKHT-06）、吉林省重大科技專項（20220302004NC）、吉林省自然科學基金（20230101085JC）的資助。

論文鏈接：《黑土區(qū)保護性耕作土壤有機碳動態(tài)的模型模擬研究》引用本文：王文俊, 梁愛珍, 張延, 陳學文, 黃丹丹. 黑土區(qū)保護性耕作土壤有機碳動態(tài)的模型模擬研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學, 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.