亚热带四种主要植被类型土壤细菌群落结构分析

应用PCR-DGGE方法分别对天目山和玲珑山的四种典型森林土壤细菌群落结构进行了研究分析。结果表明,阔叶林、杉木林、马尾松林和毛竹林在天目山土壤中的DGGE条带数分别为49、45、51和51条,在玲珑山土壤中的DGGE条带数分别为42、4i多是奥前啊2、44和48条。不同森林植被土壤DGGE带谱差异不明显,天目山和玲珑山4种森林土壤分别有31条和23条共性条带,分别占总数的61%和48%以上,然而每种林分也有各自的特征条带。相对而言,两个样地杉木林与其他三种林分的土壤细菌群落结构相似度较低,相似值分别为0.72和0.68,其土壤细菌多样性指数也明显低于其他3种林分,而毛竹林和马尾松林多样性指数则没有显著差异。同时分析两个采样区的土壤细菌DGGE发现,土壤性质对细菌群落结构的影响大于植被。     

阔叶林改种毛竹(Phyllostachys pubescens)后土壤固氮细菌 nifH 基因多样性的变化

【目的】毛竹是喜氮植物,土壤氮素水平对毛竹生长至关重要。生物固氮是土壤氮素的重要来源,因此,探索阔叶林改种毛竹后土壤固氮细菌和土壤氮素的变化具有重要意义。【方法】选择立地条件相近的毛竹林(100多年前由阔叶林改种而来)和阔叶林,每种林地在东北坡向位置随机选择4个10 m×10 m标准样地,每个标准样地选取5个采样点,分层采集0—20 cm(表层)和20—40 cm(次表层)土壤样品,分析了土壤pH、有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾和含水量等常规理化性质; 采用引物对AQER和PolF,以土壤总DNA为模板扩增了固氮细菌功能基因(nifH )片段,应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和实时荧光定量PCR(Real-time PCR),分析了固氮细菌群落结构、多样性以及丰度(nifH 基因拷贝数)变化; 通过基因克隆测序对土壤固氮细菌进行初步鉴定。【结果】阔叶林改种毛竹后土壤pH显著(P0.05)提高; 毛竹林土壤的含水量、碱解氮以及表层土壤的速效钾显著高于(P0.05)同层的阔叶林土壤,而有效磷则显著(P0.05)低于同层的阔叶林土壤。总体来说,阔叶林改种毛竹后土壤养分含量明显提高; 阔叶林土壤固氮细菌DGGE条带数以及多样性指数(Shannon-Wiener index)都高于毛竹林; 基于DGGE条带信息的聚类分析和主成分分析(PCA)结果表明,阔叶林和毛竹林区分为2个类群,而同一林分的不同土层之间差异较小; 实时荧光定量PCR结果显示,毛竹林土壤的固氮细菌 nifH 基因丰度显著(P0.05)高于阔叶林土壤; 通过克隆测序,14个阳性克隆分别属于2个不同的菌属,其中13个均为Bradyrhizobium,1个为Azohydromonas lata,条带序列与已知序列的相似度为93%~98%。【结论】阔叶林改种毛竹后土壤固氮细菌的种类减少,而功能基因丰度却明显增加; 土壤氮素水平明显提高,这可能是土壤固氮能力增强的结果。     

闽北不同类型毛竹林土壤水分时空变化规律

[目的]揭示不同林分土壤空间和不同位点上的水分时空变化规律,旨在为毛竹林合理经营提供科学依据。[方法]采用野外定点观测法,以闽北地区竹杉混交林(Ⅱ)、毛竹纯林(Ⅲ)、竹阔混交林(Ⅳ)3种不同类型毛竹林为研究对象,杉木纯林(Ⅰ)和常绿阔叶林(Ⅴ)为对照开展试验。[结果]各林分的土壤含水量的季节变化基本与研究区域的降雨和蒸发季节变化一致,每月平均土壤含水量在22.98%~37.88%之间,年均土壤含水量排序为:常绿阔叶林(31.95%)竹杉混交林(30.46%)竹阔混交林(30.10%)杉木纯林(29.78%)毛竹纯林(29.31%)。空间垂直变化上,常绿阔叶林地各层土壤含水量之间差异显著(p0.01),随着土壤层深度的增加土壤含水量逐渐降低,但是其他林分不同土层土壤含水量之间的差异不显著。[结论]林分类型和土层深度对土壤含水量的共同作用有差异,但未达到显著水平,林内降雨量是影响土壤含水量的直接因子。     

毛竹纯林土壤微生物多样性高于杉木纯林

杉木连作障碍现象普遍发生,同为人工林的毛竹则很少发生。作为土壤健康的重要指标,微生物对土壤肥力具有不可忽视的作用。采用高通量测序法对阔叶、毛竹和杉木三种林分的土壤细菌和真菌群落进行研究,结果表明,毛竹林土壤细菌和真菌Shannon多样性和Invsimpson均匀度指数均显著高于杉木林,甚至高于阔叶林;而优势物种多样性Berger-Parker指数则是杉木显著高于毛竹林;毛竹林土壤Actinobacteria门细菌相对丰度高于阔叶林和杉木林、Basidiomycota门真菌相对丰度显著高于阔叶林和杉木林,杉木林土壤Chloroflexi门细菌相对丰度和Mortierellomycota门真菌相对丰度显著高于毛竹林和阔叶林。结合土壤理化性质分析表明,杉木林土壤养分贫瘠是形成其特殊微生物群落的原因之一,而毛竹林土壤丰富的养分和高pH有利于形成良好微生物群落结构。与杉木相比,毛竹林土壤细菌和真菌特征以及土壤理化性质与阔叶的相似度更高。     

毛竹入侵森林对固氮微生物群落结构和丰度的影响

【目的】 毛竹入侵能够对生态系统的各个方面产生影响,包括森林生态系统氮循环。生物固氮是森林生态系统氮循环的重要一环,研究毛竹入侵过程中土壤固氮微生物的变化,可为毛竹入侵对生态功能影响的评价提供理论依据。 【方法】 选取天目山自然保护区的三个毛竹入侵带 (青龙山、石门洞和进山门),分别在三个入侵带中沿毛竹入侵方向采集毛竹纯林、毛竹与原林混交林以及原林地的表层土壤,分析pH、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾等土壤化学性质,应用基于nifH功能基因的末端限制性片段长度多态性 (T-RFLP) 和荧光定量PCR (qPCR) 技术,分析土壤固氮微生物群落结构和丰度的变化。 【结果】 毛竹入侵后土壤化学性质呈现三种不同情况,在三个入侵带中总体上升的有pH、有机碳、碱解氮、有效磷,下降的为速效钾,而硝态氮的变化均不显著,总体上,土壤养分含量在毛竹入侵后有所上升。土壤固氮微生物的丰度随毛竹入侵过程降低,其中进山门入侵带的变化显著 (P < 0.05)。土壤固氮微生物T-RFLP的结果显示,48 bp在三个入侵带中均为优势片段;不同的T-RFs在毛竹入侵过程中变化各异,有的片段在毛竹入侵后消失,有的片段在毛竹入侵后出现,有的片段变化不显著。土壤固氮微生物群落的Shannon指数和均匀度指数随毛竹入侵降低,Simpson指数相反,这些指标只在石门洞入侵带的不同林分之间存在显著差异 ( P < 0.05);多响应置换过程分析 (MRPP) 显示,石门洞和进山门入侵带毛竹入侵前后土壤固氮微生物群落结构有显著变化 ( P < 0.05);冗余分析 (RDA) 结果表明,土壤性质对固氮微生物群落变化的解释率普遍较低 (低于30%),三个入侵带显著影响土壤固氮微生物群落变化的土壤化学性质各不相同,并且三个入侵带的样点在RDA坐标图中分布格局并不统一。 【结论】 即使同一自然保护区的三个毛竹入侵带,土壤固氮微生物群落随着入侵过程的变化并不一致,母岩和原有植被产生的综合作用导致土壤固氮微生物群落发生变化,但需结合更多的因素进行进一步地探讨。      

龙门山地震带土壤细菌多样性的研究

采用16S r DNA变性梯度凝胶电泳(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)技术,结合不同土壤样品的理化性质差异,分析龙门山地震带土壤细菌多样性。结果表明,不同的土壤样品其理化性质存在着明显的差异,三种植被类型的土壤(杂木林、竹林和松树林)中,杂木林的土壤pH值和全氮含量最高,竹林最低;而土壤碱解氮、速效磷、速效钾和有机质含量则是杂木林比竹林高,松树林最低。对DGGE优势条带测序分析表明,回收的11个优势条带(条带A~K)中,条带A、C、D、F、G和H属于变形菌门,条带E、J和K属于酸杆菌门,条带B属于放线菌门,条带I属于装甲菌门,变形菌门占细菌总类群的54.55%,说明龙门山地震带土壤优势菌群为变形菌门细菌。细菌群落多样性与土壤理化性质相关性的统计分析结果显示,影响细菌群落多样性的主要环境因子在杂木林土壤中为速效钾(r=0.80,P>0.05),竹林为有机质(r=0.97,P>0.05),松树林则是pH值(r=0.35,P>0.05),说明龙门山地震带不同植被类型土壤中的细菌群落对土壤理化性质的需求不同。由于地震能够破坏土壤结构,改变土壤理化性质,从而导致土壤细菌群落多样性发生改变,因此,研究龙门山地震带土壤细菌多样性为震后灾区重建工作和维持龙门山地震带生态系统的可持续性提供了科学依据。     

竹阔混交林土壤微生物生物量及酶活性特征研究

土壤微生物生物量及土壤酶活性是土壤中重要的活性指标,研究竹阔混交林土壤微生物生物量与酶活性随混交比(混交林中阔叶树冠幅所占比例)的变化特征,对竹阔混交林土壤状况进行评价,为竹阔混交林经营过程中阔叶树冠幅的修剪提供一定理论基础。本文通过对福建省永安市天宝岩自然保护区竹阔混交林的调查,研究混交比(阔叶树冠幅与样地面积比)为0～10%、10%～20%、20%～30%、30%～40%、40%以上的竹阔混交林林分土壤微生物生物量及酶活性的分布特征。结果显示:混交比与土层对土壤微生物生物量氮(SMBN)、酶活性均有显著性影响,混交比对土壤微生物生物量碳(SMBC)的影响不显著。不同混交比下,SMBC、SMBN、土壤酶活性均表现为随土层加深而降低;SMBC含量在30%～40%混交比最高(357.67 mg/kg),SMBN含量在混交比为20%～30%时最高(127.00 mg/kg);混交比为20%～30%的竹阔混交林林分土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性较高,土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶在混交比为10%～20%时含量显著低于其他4种混交比;相关性分析表明,土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶与土壤微生物生物量之间均呈正相关,其中土壤过氧化氢酶、脲酶分别与SMBC、SMBN呈显著正相关,土壤蔗糖酶和过氧化氢酶均与SMBN呈极显著相关性;SMBC与pH、全氮呈显著正相关,SMBN与土壤含水率、全氮呈极显著正相关;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶与土壤有机碳、全氮之间均呈极显著正相关。研究表明:林分中阔叶树混交比、土壤深度等都能对SMBC、SMBN、土壤酶活性产生影响,可见竹阔混交林中混交比对土壤状况有一定的影响,其中综合分析得出混交比20%～30%的林分其土壤微生物生物量与酶活性状况达到最佳。     

基于Meta分析研究毛竹入侵致土壤pH提升及养分和微生物群落结构的变化

诸多研究发现毛竹入侵周围林分提高土壤pH，但未见统计性描述报道。为此，本研究将通过大数据分析证实此现象的普遍性以及探究伴随的土壤养分和微生物变化。本研究收录包含毛竹入侵有关土壤pH变化的42篇文献总计101组数据，采用整合分析方法（Meta-analysis）进行深入探讨。在研究土壤养分变化时，本文还结合了团队采集的12个毛竹入侵带的样地数据总计92个样品18组数据进行分析。结果表明，在所有的数据组中，84.9%的土壤在经过毛竹入侵后其pH有不同幅度的提升，说明毛竹入侵周围林分普遍提高土壤pH；土壤pH增加幅度随入侵阶段、毛竹纯林时间增加而增加，随土层深度增加而降低；入侵针叶林致土壤pH增加的幅度高于阔叶林。入侵的毛竹纯林与原生林相比，总体上显著降低（P<0.05）了土壤全氮（-15.9%）、硝态氮（-21.7%）、全碳（-2.0%），却增加（P<0.05）了土壤有效磷（+54.9%）、铵态氮（+14.7%）和碱解氮（+8.2%）。对27篇包含微生物数据的文献进行整合分析，结果表明毛竹入侵改变了微生物群落结构，增加（P<0.05）了放线菌门相对丰度（+25.86%），而降低（P<0.05）了酸杆菌门（-15.49%）、浮霉菌门（-26.66%）、拟杆菌门（-22.58%）的相对丰度。本研究通过Meta分析证明毛竹入侵周围林分提高土壤pH为普遍自然现象，结合土壤硝态氮和铵态氮指标的变化推测了导致土壤pH提升的可能机制，毛竹入侵提高了土壤细菌和真菌多样性，表明入侵对土壤微生物具有正反馈效应。     

长期无机有机肥配施对红壤性水稻土微生物群落多样性及酶活性的影响

【目的】长期有机与无机肥配合施用是促进农田生产力和土壤有机碳固定的重要技术途径。本文以江西省红壤研究所长期不同施肥试验田的表土(0—15 cm)为对象,探讨不同施肥措施对土壤微生物群落多样性和酶活性的影响。【方法】在水稻收获后,采集表土壤样品,提取土壤总DNA。采用聚合酶链反应结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法研究土壤微生物的群落结构多样性,并结合克隆测序研究土壤微生物的群落组成;用实时荧光定量PCR(q PCR)的方法研究土壤微生物的丰度。土壤细菌定量和群落结构分析的分子标靶基因分别为16S rRNA基因V3区和V6区片段,土壤真菌定量和群落结构分析的标靶基因均为18S rRNA基因。DGGE分析采用8%的聚丙烯酰胺凝胶分离细菌和真菌,所用变性梯度分别为35%65%和20%40%。同时采用荧光微孔板检测技术测定土壤几丁质酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、酸性磷酸单脂酶和木聚糖酶活性;用紫外分光光度计法测定土壤过氧化物酶活性。【结果】PCR-DGGE分析表明,与不施肥对照(CK)相比,有机无机肥配施(NPKM),土壤细菌的香农指数和丰富度指数显著增大,而土壤真菌的香农指数和丰富度指数在不同施肥处理间无显著差异。DGGE图谱聚类分析显示,NPKM处理的土壤细菌和真菌的群落结构显著区别于其他3个处理。后续的切胶测序得出,土壤细菌分属于Chloroflexi(绿弯菌门),Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门);NPKM处理下隶属于Clostridum(梭菌属)和Anaerolineaceae(厌氧绳菌科)的两类细菌显著增加。土壤真菌主要分属于Basidiomycota(担子菌门)和Ascomycota(子囊菌门),这些真菌条带在DGGE图谱上的分布不同处理间均无明显的规律性,因而不同处理间真菌的群落分布未出现较清晰的变化。q PCR的结果显示,土壤细菌和真菌拷贝数在不同处理间无显著差异。土壤酶的检测结果表明,与CK相比,单施氮肥(N)处理的土壤几丁质酶活性显著提高,常规氮磷钾处理(NPK)处理的几丁质酶和α-葡萄糖苷酶活性显著增强,NPKM处理提高了土壤几丁质酶、纤维素酶和过氧化物酶活性;酸性磷酸单酯酶和木聚糖酶活性在各处理间无显著差异。归一化酶活性值,NPKM处理显著高于CK和其他施肥处理。【结论】长期有机无机肥配施可显著提高土壤细菌多样性,并改变土壤细菌和真菌的群落结构,提高土壤酶活性,因而提高了农田生态系统的生产力并对生态系统健康有改善作用。     

亚热带4种典型森林植被土壤固碳细菌群落结构及数量特征

为研究亚热带不同森林植被类型土壤固碳微生物特征及其影响因子,选取毛竹林(Moso banboo groves)、阔叶林(Broad-leaved forest)、杉木林(Chinese fir forest)和马尾松林(Masson pine forest)等4种森林植被为研究对象,以 cbbL为固碳细菌指示基因,利用实时荧光定量PCR (Real-time quantitative PCR)和MiSeq高通量测序为研究手段。结果表明,4种林分土壤的细菌16S rRNA基因和固碳细菌cbbL基因丰度范围分别是5.40×10~(10)～2.81×10~(11) copies·g~(-1)干土和4.55×10~8～3.53×10~9 copies·g~(-1)干土,其中毛竹林显著高于其他三种林分(P0.05);基因丰度显著关联的环境因子是阔叶林土壤的有效磷、不同土层的pH(P0.05)。杉木林土壤固碳细菌多样性显著低于其他3种林分(P0.05),其亚表层土壤高于表层(P0.05);双因子分析表明,林型、土层之间土壤固碳细菌多样性均存在显著或极显著差异。所有土壤具有相似的优势属但相对丰度不同,其中毛竹林和杉木林土壤的甲基化石油杆菌属(Methylibium)和诺卡菌属(Nocardia)占比明显高于阔叶林和马尾松林。冗余分析结果显示,不同林分土壤pH、土壤有机碳、有效磷、全氮差异是影响土壤固碳细菌群落特征形成的主要因素。综上,4种植被对土壤固碳微生物数量及群落结构多样性影响明显,从土壤理化性质、固碳细菌基因丰度、多样性以及结构特征等多维度结果证明,毛竹林对土壤肥力以及固碳细菌影响效果最好,固碳微生物对毛竹林土壤有机质积累贡献大于阔叶林,定量结论有待进一步研究。     

新造雅阳系土壤养分变化的研究

随着城乡建设和经济发展的需要,征用耕地面积不断扩大。通过新造农田复垦在较短的时间内能实现耕地面积总量的动态平衡,但新造农田复垦达到耕地质量标准尚需较长的时间。本文以新造雅阳系3个不同耕作年限耕层土壤养分变化的分析研究,其结果表明,耕作年限在15年后,土壤有机质、速效P、速效K含量才能达到老雅阳系耕层土壤养分水平,即耕地质量标准,而全N含量存在着一定的差异。     

Factors of soil formation in soil classification systems

The development of soil classification systems in Russia has been accompanied by certain changes in the attitude toward the factors of soil formation as criteria for separating soil units at the high taxonomic levels. The works of N.N. Rozov supported the traditional priority of the bioclimatic approach to the separation of soil types and subtypes in the classification systems of 1967 and 1977. In the new classification of Russian soils, the factors of soil formation are taken into account in a “hidden” form, through the diagnostic horizons and features reflecting the facial and zonal changes in the character of the pedogenesis and through the separation of several high-level soil taxa developing under specific combinations of lithological and geomorphic conditions. Ecological matrices illustrating the position of the soil types distinguished on the basis of substantive criteria in the field of soil-forming factors are included in the latest version of the new Russian soil classification system. The idea of these matrices fully corresponds to the logic of the factor-genetic soil classification system developed in the works of N.N. Rozov.     

土壤系统分类在大比较尺土壤制图中的应用—以安徽宣城样区为例

提出了制图的指导思想，拟订了上图单元类型，在此基础上详细地阐述了样区大比例尺土壤制图的过程。     

节水灌溉对盐渍土盐分调控与土壤微生物区系的影响

河套灌区是我国大型自流灌区之一,盐渍化是该区土壤主要障碍因素之一。目前,河套灌区葵花田生育期灌溉量约为1 100～1 200 m3hm-2,灌溉用水量偏大和地下水位偏高已成为制约当地灌溉农业可持续发展的主要障碍:一方面,水资源浪费严重;另一方     

湘南红壤地区土壤肥力现状及其退化原因

调查结果表明：土壤的肥力已经出现了较为明显的退化现象,如果用土壤养分含量的结果来表示,则有５０％以上出现了肥力退化;如以产量为标准来衡量,则有２５％～３０％出现了退化。其主要表现是：部分土壤酸化;有机质、氮、磷、钾等养分的含量下降。退化的主要原因是施肥结构的无机化趋势上升以及氮、磷、钾化肥的施用比例失调,因此,调整目前不合理的施肥结构和施肥比例,是防止该地区土壤肥力进一步退化的当务之急。     

紫色丘陵区土壤可蚀性因子研究

土壤可蚀性是标准小区上单位降雨侵蚀力所引起的土壤流失量,具有明确的物理意义和简便的测定方法,是确定土壤流失量的重要指标,也是土壤预测预报模型的重要参数[1]。美国的《农业手册》(No·282,537和703)总结并提出了土壤侵蚀预报模型USLE和RUSLE[2-4]各个参数的计算方法。我国学者对土壤可蚀性进行了大量的研究,朱显谟[5]将土壤抗侵蚀性能分为抗冲性和抗蚀性,学者们[6-7]分别对土壤抗冲性和抗蚀性进行了研究。人工模拟降雨研究土壤可蚀性有效率高、可控性好的特点得到了广泛的运用。史学正等[8]用人工模拟降雨仪研究了亚热带土壤的可蚀性,于东升等[9]用不同人工模拟降雨方式研究了土壤可蚀性     

黑土土壤水分反射光谱特征定量分析与预测

选择单一土类黑土作为研究对象, 并准确调配其不同含水量,实验室测定土壤高光谱反射率,利用光谱分析与统计方法,定量描述了不同含水量黑土反射光谱特征,并建立了黑土含水量反射光谱预测模型,结果表明,随土壤含水量的增加,达到一定阈值（300 g kg-1）,反射率存在过饱和现象,但其倒数对数微分可以有效去除饱和问题;土壤反射率倒数对数微分对土壤含水量的响应表现出三个变化阶段,导致1 870 nm波段的倒数对数微分也表现为非线性变化,需要利用分段函数进行土壤含水量的光谱精确速测。     

紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应

选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎进行试验,通过室内三轴试验研究不同含水率(质量分数6%、11%、16%、21%、26%和31%)对埂坎土壤抗剪强度指标的影响,以深化紫色土坡耕地埂坎力学性质研究。结果表明:1)试验含水率范围内,紫色土坡耕地埂坎土壤黏聚力受含水率影响显著(P0.05),且随着含水率增加呈现出先增大后减小的趋势,明显的峰值出现在含水率质量分数11%左右,黏聚力为85.52 k Pa;2)埂坎土壤内摩擦角随含水率增加而减小,呈非线性衰减,符合一阶指数衰减规律。高含水率时,衰减缓慢;3)紫色土坡耕地埂坎抗剪强度受含水率变化影响显著(P0.05),埂坎土壤极限主应力差随含水率和围压的变化明显且具有规律性。相同围压下,埂坎土壤极限主应力差随含水率增大而迅速减小,即土体的抗剪强度降低。相同含水率下,极限主应力差随围压增大而增大,低含水率时增加明显,高含水率时增加缓慢。当含水率质量分数达到26%左右,埂坎土壤抗剪强度趋于低值;4)紫色土埂坎土壤的应力-应变曲线随含水率递增依次呈现应变软化型、硬化型和弱硬化型。研究结果可为三峡库区高标准基本农田等工程的埂坎建设提供依据和技术支撑。     

黑土、栗钙土和潮土胡敏酸分子结构的差异性分析

以北方典型的黑土、栗钙土和潮土提取的胡敏酸为研究对象,通过元素分析、傅里叶红外光谱仪及13C核磁共振仪对三者进行结构分析。不同胡敏酸的各种元素含量略有差别,各种官能团含量也不同。元素分析结果来看H/C原子比潮土最高,栗钙土次之,黑土最少;O/C的原子比三者没有明显的差别;C/N比呈现由高到低的次序分别为黑土、栗钙土、潮土。3种胡敏酸的红外光谱吸收峰相似,但吸收强度有差别,如3 352 cm-1和2 931 cm-1处潮土和栗钙土信号强度相当,黑土较低,而在2 580 cm-1处三者信号差异不明显,1 720,1 620,1 420,1 220 cm-1这4个吸收峰信号强弱均为黑土最强,栗钙土次之,潮土最弱。而从核磁共振图谱可以看出潮土结构中含有更多的多糖和蛋白质类结构单元;黑土有机质含量高,芳香化程度也较高。     

Effects of soil erosion on long-term soil productivity in the black soil region of northeastern China

China's northeastern Black Soil Region, one of the country's most important crop production areas, has been seriously affected by soil erosion. This study evaluated the effects of soil erosion on the long-term productivity of this region. We used a modified productivity index (MPI) model (MPI is a number between 0 and 1, with 1 indicating highest productivity) to assess the current effects of soil erosion on soil productivity, as well as to predict long-term change in productivity. Samples from 21 black soil profiles yielded varying MPI values, although most MPI values were indicative of moderate productivity. Organic matter content and available water capacity impact MPI values in the region, whereas soil clay content and pH were less important. Overall, organic matter content and available water capacity of soil profiles decreased consistently as depth of erosion increased. Modeling indicated that MPI in the region will decrease by 0.0052 for each centimeter of topsoil eroded; this rate represents 1% of the current average MPI for the study area. The model predicts a 9.6% productivity reduction over 100 years and a 48.3% reduction over 500 years.