东北黑土地保护利用研究足迹与科技研发展望

中国东北黑土是世界上最肥沃、垦殖时间较短的土壤类型之一,在保障国家粮食安全中具有非常重要的地位。本文在总结东北黑土地概况(定义、分布、土壤类型和垦殖时间)的基础上,梳理了东北黑土地的研究足迹,并提出了未来东北黑土地科技研发的方向。东北黑土地包括黑土、黑钙土、草甸土、白浆土、暗棕壤和棕壤6种土壤类型,主要分布在辽河平原、松嫩平原和三江平原。自然黑土肥力较高,但是开垦后受生态系统改变和人类活动的双重驱动,土壤肥力发了巨大变化,土壤有机质含量在垦殖初期(约30a)迅速下降,开垦50a后下降速度趋于稳定;侵蚀区黑土层受风蚀和水蚀等影响出现了不同程度的流失。有机培肥、轮作、等高种植等技术措施已经被广泛应用于黑土培肥与水土流失防治。黑土层是黑土地的标志性土层,是黑土地肥力的核心。基于黑土层保护的东北黑土地保护利用建议从以下3方面开展科学研究:(1)解析人类活动下的黑土层厚度及颜色变化过程和驱动机制,探索现代农业管理方式下维持和增加黑土层厚度的技术途径;(2)针对东北黑土地6种土壤类型耕地限制粮食生产能力的主控因子,因地制宜建立以"肥沃耕层构建"、"障碍性土层消减"和"控蚀固土增肥"为核心的东北黑土...     

东北黑土地农田除草剂污染过程与消减技术研究进展与展望

除草剂是保障黑土粮仓粮食供给的重要生产资料。东北黑土区除草剂的高频高强度施用,可能导致其在土壤中残留累积,从而影响后茬作物生长,成为轮作换茬、种植结构调整的瓶颈。因此,开展黑土地除草剂污染过程与消减关键技术研究,对保障黑土地农业绿色可持续发展具有重要的科学意义。系统分析了黑土地农田除草剂污染过程与消减技术研究进展与发展趋势,指出了目前该研究领域存在的科学与技术问题,提出了我国黑土地农田除草剂污染过程与消减技术的研究思路与重点方向,以推动我国黑土地农田除草剂污染修复理论与技术的发展。     

东北黑土地不同类型区主要特征及保护利用对策

东北黑土地是世界主要黑土带之一,是我国粮食作物主产区,在保障国家粮食安全方面贡献极大。近几十年,东北黑土地出现的“变薄、变瘦、变硬”等耕地质量退化问题严重制约了粮食产能的稳步提升。对东北黑土地资源进行合理、科学的认知,并采取有效措施对黑土地进行保护与利用成为该地区农业可持续发展的关键。然而,东北黑土地在地理位置、自然环境、农业生产和土壤资源组成的复杂性,阻碍了黑土地保护利用政策的科学制定和顺利实施。以此为背景,本文根据东北黑土地自然资源条件和农业生产特征,按照区别差异性、归纳共同性的原则,将东北黑土地划分成松嫩平原区、三江平原区、辽河平原区、长白山辽东区、西部风沙区和大小兴安岭区6个类型区,分别概述了不同类型区在气候、地理和土壤组成方面的特征;从气候、农业生产和土壤限制因素等层面探讨了不同类型区面临的主要问题;分析和归纳了当前不同类型区适用的黑土地保护利用模式,以期为协调黑土地保护与产能提升矛盾和合理利用黑土地提供参考。     

中国黑土地保护政策演进过程与特征的量化考察

  目的  研究中国黑土地保护政策的演进特征和规律,为其更好地引领黑土地保护工作开展提供参考与依据。  方法  以政策过程理论为指导,基于政策文献计量法和内容分析法,使用1998 ~ 2021年期间出台的国家及各省市层面304份黑土地保护政策文献数据,提出了黑土地保护政策强度量化标准,对政策强度、数量、纵横结构进行分析。  结果  黑土地保护政策强度与政策数量不断上升且呈现出阶段性特征;政策颁布机构以农业农村部（含原农业部）、水利部居多,存在一定数量的多部门联合颁布政策;政策形式以“通知意见”为主,拥有党中央宏观指导方针;政策主题集中于保护目标、试点建设、技术模式方面;政策工具以命令控制型为主,其他类型工具使用次数有所增加;政策演进经历了萌芽探索、初步形成和深化发展三个阶段。  结论  中国黑土地保护政策不断优化,未来应以构建“数量、质量、生态、权益”四位一体的系统性保护体系为目标,推动黑土地保护法治化进程,结合“田长制”的深入推行,完善生态补偿机制,细化保护责任、过程管理、监督反馈,提升政策的可操作性。     

耕地数量、质量、生态“三位一体”视角下我国东北黑土地保护现状及其实现路径选择研究

保护东北黑土地对于构建我国耕地保护新格局和国家粮食安全意义重大。本研究在对耕地数量、质量、生态"三位一体"视角下我国东北黑土地保护内涵解析基础上,利用2017～2019年在省域、县域和村域三个层面获取到的东北黑土地典型区域调查数据,采用统计分析、对比分析和总结归纳等方法进行实证研究,结果表明:东北黑土地耕地数量减少趋势明显,建设占用是最大威胁。质量退化现象严重,有机质补充缺乏是主要表现。生态环境不容乐观,水蚀风蚀是主要风险;其现实障碍主要源于地方政府"心口不一"、农户"有心无力"和部门间"缺乏有效统筹协调"三大逻辑本体。基于以上的研究结果,本研究认为应该从设立黑土资源保护区、建立耕地保护区域间补偿机制、加强耕地保护执法执政与督察等方面激发地方政府转变用地方式的能动性,实现对东北黑土区耕地的数量管控。从探索对耕地保护的农户给予直接经济补偿、完善耕地保护性耕作和生态保育补贴政策、建立土壤碳汇"市场化"交易机制等方面调动农户转变土地利用方式的积极性,实现对东北黑土区耕地的质量管理。从统筹整合各项涉农资金、统筹协调各类建设项目和建立政府职能部门协作体系等方面提高部门间协调机制的有效性,实现对东...     

关于黑土地综合治理项目论证中的几点思考

国家从长远可持续发展的战略高度,把黑土地预防、治理和保护列为"十一五"期间发展计划的重点项目。在该项目论证中,从项目资金投入的可行性、技术措施方面的可行性及政策方面的可行性等作为考虑重点,提出了东北黑土地防治项目中资金使用、沟道蓄水工程及相关政策等应亟待解决的几个问题。     

基于知识图谱的黑土地研究领域发展态势分析

分析黑土地研究领域的发展态势,能为我国黑土地保护与保障粮食安全提供情报参考。通过文献计量学和科学知识图谱的方法,对1990—2020年黑土地研究领域的SCI论文进行计量学统计,探讨该领域的研究现状、研究重点和发展趋势。结果表明,全球范围内黑土地研究领域的发文量逐年增长,其中,中国的发文量和H指数居首位,美国和德国发表论文的篇均被引次数高于其他国家,体现了其较高的发文水平。以中国科学院为首的中国研究机构是该研究领域的重要参与者和合作网络中心。发文期刊水平差距较大,论文的总体质量有待提升。黑土地研究领域涉及的学科领域分布广泛,其中土壤科学和环境科学的占比最高,且多学科交叉融合的趋势较明显。黑土地研究经历了从最开始的提高粮食产量,发展为以改善土壤有机质、微生物群落结构、土壤侵蚀等为主题的科学研究。未来应继续加强学科交叉融合,关注土壤质量和健康,落实黑土地保护工作。     

桃曲坡水库库区水土保持科技示范园

<正>桃曲坡水库库区水土保持科技示范园位于陕西省铜川市耀州区城北沮河水系,是依托桃曲坡水库建设的水源型水土保持科技示范园,园区总面积6 km~2。园区按照"水保生态、科技示范、治理污染、休闲旅游"的建设思路,以防治水土流失、改善生态环境、保护水源地为目标,坚持综合治理与推进水生态修复、水资源保护和水环境美化相结合,栽植各类风景林、经济林、水保林90多万株,林草覆盖率由不足20%提高到82%以上,建成了苗木引种驯化示范区、台地果园示范区、水土保持科     

精心组织 搞好东北黑土区水土流失综合防治试点工程建设

为了圆满完成东北黑土区水土流失综合防治试点工程建设 ,要加强组织领导 ,做好规划设计等前期工作 ,积极推行项目法人负责制、招投标制、监理制及合同制 ,加强质量监督和监测工作 ,积极采用新技术 ,加强政策研究 ,搞好宣传 ,动员社会各界关爱黑土地并投资保护、开发黑土地。     

东北黑土区水土流失综合治理成效

东北黑土区严重的水土流失,直接影响着该区生态环境安全与农业生产的可持续性.为了解决这一难题,多年来东北黑土区实施了一系列水土流失治理工程,在黑土地保护和黑土资源持续利用方面做出了重要贡献.在梳理东北黑土区国家水土保持重点工程实施情况基础上,分别从土壤侵蚀强度、林草面积、粮食产量及群众满意度变化等方面阐述了黑土地综合治理...     

设施菜地土壤酞酸酯污染的初步研究

通过对杭州周边某设施蔬菜大棚基地的土壤采集分析和农田残留农膜的提取分析,结果表明该地区土壤存在一定程度的酞酸酯污染,污染程度与国内大部分农田土壤相当。农膜中酞酸酯含量和农膜类型对土壤酞酸酯含量均有一定影响。农膜中酞酸酯含量和土壤中酞酸酯含量显著正相关,长期农膜覆盖与黑色农膜覆盖土壤的酞酸酯含量相对较高,因此减少农膜在土壤中的残留是减少土壤酞酸酯污染的有效途径之一。大棚覆盖或地膜覆盖等不同农膜覆盖方式对土壤酞酸酯含量在本研究中未发现显著差异。土壤酞酸酯含量与土壤有机质极显著正相关,表明土壤有机质对酞酸酯,尤其是高分子量酞酸酯污染单体的环境行为有重要的影响。     

东北农田黑土N2O排放研究进展

农田是温室气体氧化亚氮（N2O）的重要排放源,位于东北地区的黑土地是我国重要的粮食生产基地。目前我国农田N2O排放增速正在放缓,但是东北黑土区仍在加快。针对我国东北黑土区的自身特点和N2O排放研究现状,本文综合分析了黑土N2O排放特征、产生过程与影响因素。结果表明,东北农田黑土N2O-N背景排放量平均为0.56±0.29 kg·hm?2,施用化肥黑土N2O-N平均排放量为1.49±1.09 kg·hm?2,化肥氮诱导的N2O排放系数（EF）为0.45%±0.42%。与中国旱地和世界其他黑土区相比,东北农田黑土的背景排放量和EF均处于较低水平。这是因为在正常降雨条件下,东北黑土N2O主要是由硝化作用产生,反硝化作用受到活性碳缺乏的限制。冻融过程则可能促进反硝化作用进行,诱导春融期N2O出现爆发式排放。与我国其他农田相比,东北黑土N2O排放研究明显不足,今后应加强对不同区域黑土N2O排放的原位观测,阐明冻融过程N2O的产生机制,评估黑土N2O排放对气候变化的响应;同时应加强研究秸秆还田、有机肥施用等措施对N2O排放的影响效应,从而制定出黑土地质量提升和N2O减排的双赢措施。     

我国地膜覆盖和残留污染特点与防控技术

地膜覆盖技术已成为我国农业应用最为广泛的农艺技术之一,但同时地膜残留污染也成为影响农业可持续发展的一个重大问题,系统分析梳理地膜覆盖种植技术、地膜残留污染的特点及防控技术对于该技术合理利用具有重要意义。本文在已有工作基础上,系统分析了我国地膜覆盖种植技术应用情况、地膜残留污染特点和防治技术。结果表明,20世纪80年代以来,我国地膜用量及覆盖面积一直呈大幅度上升态势,年增长率在8%左右,1991—2011年20年间,地膜使用强度增加了3~10倍,但存在明显区域差异。总体上,北方省区的地膜使用强度大,增长幅度快。地膜覆盖应用作物也从经济作物扩大到粮食作物,应用面积最大作物依次为玉米、蔬菜、棉花、烟草和花生等。地膜覆盖技术的应用产生了巨大效益,但同时也带来了一系列污染危害。长期覆膜农田土壤中都存在程度不同的残膜污染,残留量一般在71.9~259.1 kg·hm-2。西北地区是残膜污染最严重的地区,土壤中残膜量远远高于华北和西南地区。残留地膜大小和形态多种多样,主要有片状、蜷缩圆筒状和球状等,在土壤中呈水平、垂直和倾斜状分布。目前,我国地膜残留污染防治技术滞后,人工回收是普遍和主要的回收形式,其他防治技术如机械回收、节约型地膜应用、生物降解地膜尚未较大规模应用。当前,为防止地膜残留污染进一步加剧,急需修订完善地膜标准和加强质量监管,提高可回收性;推广节约型地膜使用技术和残膜回收技术;开展地膜覆盖技术适应性研究,促进技术合理利用。     

粮食安全背景下东北典型黑土区耕地压力动态变化及趋势分析

东北黑土区耕地肩负国家粮食安全的重任,目前其耕层变浅、质量下降等耕地压力问题逐渐显现。为了掌握区域尺度上黑土耕地压力分布及其动态变化,保护黑土资源,该研究选取21个典型黑土县区,采用修正的耕地压力指数模型、灰色-BP组合预测模型分析测算耕地压力指数及耕地压力变化趋势,并依此对现有黑土地保护政策提出细化建议。结果表明：1）耕地压力指数受到耕地质量（负向影响）、实际人均耕地面积（负向影响）、粮食安全保障范围（正向影响）、社会经济发展水平（负向影响）等综合影响,得出典型黑土区域耕地压力的时空变化特征。2）耕地压力可表征粮食安全压力,但粮食安全压力无法准确反映耕地压力状况。3）耕地压力变化趋势为整体向好,局部堪忧。2004-2019年21个研究单元中除拜泉县以外耕地压力均下降至安全范围,2020-2024年有15个县区处于无压力平稳区或压力下降区,其余县区处于不同程度的压力状态。最后,对于不同压力区域提出因地制宜的黑土地保护政策建议。研究结果可为缓解黑土耕地压力、实现国家粮食安全提供科学依据。     

磁场对中国东北主要土壤酶活性的影响

Soil enzyme activities as affected by applied magnetic field were studied with three main soils (brown soil,black soil and albic soil) collected from Northeast China,Appropriate intensities of magnetic field could obviously enhance the activities of hydrogen peroxidases,invertases,amylases and phosphatases in the three soils,although the effect varied with types and water regimes of the soils.Increasing times of magnetic treatment could multiple its good effect on the activities of hydrogen peroxidases in soils.     

新疆棉田地膜残留对棉花产量及土壤理化性质的影响

为了探讨地膜残留对棉花产量的影响,该文在全面调查新疆北疆短绒棉主栽区地膜残留状况的基础上,根据地膜残留趋势,人工设置地膜残留密度梯度（0、250、500、1 000、1 500、2 000 kg/hm2）,选择新陆早33号（发达根系）和新陆早13号（不发达根系）2个棉花主栽品种,研究了地膜残留对棉花产量性状和土壤理化性质的影响。结果表明,随着地膜残留密度的升高,2个品种产量和成苗率均呈下降趋势,新陆早13号减产趋势更加明显,早熟度明显提前。如果按照现有的地膜残留趋势,则覆膜68 a左右,即现在往后38 a,残膜密度将达到1 000 kg/hm2,新陆早33号和新陆早13号产量分别下降18.1%、13.5%,成苗率分别下降8.4%、16.5%,早熟度分别上升17.0%、26.7%。当残膜密度为2 000 kg/hm2（覆膜141 a左右）时,新陆早33号和新陆早13号产量分别下降38.3%、45.2%,成苗率分别下降13.0%、21.1%,早熟度分别上升32.2%、27.7%;生物量、根冠比和根系表面积等生长指标都与没有残膜下生长的棉株存在显著差异。地膜残留可导致土壤理化性质恶化,水分分布不均,土壤营养下降。其中在残膜密度为2 000 kg/hm2时,碱解氮、速效磷分别下降55.0%、60.3%。研究表明新疆地膜残留对棉花产量和土地产生明显影响,如不及时采取措施,将严重危害棉花可持续发展与土地的可持续利用,必须引起足够重视。同时发现,应用、培育发达根系的棉花品种可以一定程度上缓解地膜残留对产量的不利影响。     

矿粮复合区煤累积对土壤团粒结构的影响

为理解煤对土壤结构的影响,以土壤煤累积现象普遍的焦作矿粮复合区为研究区,选取3种不同程度的煤累积土壤(低累积、中累积和高累积)为研究对象,不含煤的土壤为对照,通过测定0—40 cm土层深度范围的水稳性团聚体组成,并采用分形维数(D)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和大团聚体破坏率(PAD)作为团粒结构的评价指标,探讨煤累积对土壤团聚体组成与稳定性的影响。结果表明:煤在土壤中累积可以促进水稳性微团聚体向大团聚体转化,降低团聚体的分形维数,提高团聚体稳定性。深层(20—40 cm)土壤水稳性大团聚体含量的增幅高于表层(0—20 cm)土壤。土壤团聚体稳定性随着煤累积程度的增高表现出先增加后降低的趋势。土壤团聚体的稳定性主要取决于>2 mm粒级水稳性团聚体的含量。总体上,煤在土壤中的累积改善了土壤的团粒结构性状。此外,根据本研究结果,研究区长期运煤、堆煤、洗煤和矿井水灌排等活动导致的"黑土"现象并不能视作煤污染。     

Black soil degradation by rainfall erosion in Jilin,China

Black soils, originally characterized by a deep, dark A‐horizon, are widespread in the Northeast Plain of China and have been one of the most fertile agricultural resources in the country. However, more than a half‐century of intensified management degraded its productivity, mainly with the loss of the dark‐coloured A‐horizon by rainfall erosion. Using the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), the rainfall erosion losses of black soils in YuShu and DeHui counties of Jilin Province were estimated. The rate of loss of thickness of the A‐horizon of black soils and the time over which the A‐horizons of some black soils in the region might be lost were evaluated. The results showed that about 4–45 t ha⁻¹ topsoil could have been lost each year under corn (Zea mays L.) production. Soybean (Glycine max L. Merr) production would double the losses. Soil losses were directly related to soil type, tillage practices and crop grain yields. The thickness of the A‐horizon of black soils in the region decreased at rates of 0ċ5–4ċ5 mm yr⁻¹, depending on soil type and management practices. Corn production may have resulted in an annual loss of 8ċ3 million tonnes of topsoil from black soils alone in Jilin Province; soybean production could have greatly increased this loss. Traditional intensified farming can accelerate the degradation of black soils; conservation tillage has great potential to prevent rainfall erosion losses for the same soils. Accordingly, to preserve and restore the productivity of black soils, conservation tillage is appropriate and should be adopted in Jilin. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.