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黑土地被譽(yù)為“耕地中的大熊貓”。東北黑土區(qū)玉米-大豆輪作是重要種植模式，對(duì)保障糧食穩(wěn)產(chǎn)與生態(tài)安全具有戰(zhàn)略意義?？茖W(xué)施肥改善黑土結(jié)構(gòu)、恢復(fù)土壤質(zhì)量，是亟待破解的科學(xué)問題。

中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所依托海倫農(nóng)業(yè)生態(tài)實(shí)驗(yàn)站，評(píng)估有機(jī)肥施用量對(duì)玉米-大豆輪作體系下土壤團(tuán)聚體組成、碳氮磷養(yǎng)分儲(chǔ)量及土壤質(zhì)量指數(shù)的影響，揭示了長期施用有機(jī)肥通過調(diào)控團(tuán)聚體尺度養(yǎng)分儲(chǔ)量，提升黑土土壤質(zhì)量的內(nèi)在機(jī)制。

研究結(jié)果表明，化肥配施有機(jī)肥提高大團(tuán)聚體和中團(tuán)聚體比例，土壤碳、氮、磷儲(chǔ)量較單施化肥及不施肥處理分別提高7.59%至14.79%、3.37%至25.78%和4.63%至18.33%。有機(jī)肥施用提升表層、深層土壤質(zhì)量指數(shù)分別為18.32%至33.08%、2.4%至17.0%。不同粒徑團(tuán)聚體對(duì)養(yǎng)分的貢獻(xiàn)存在差異。在表層土中，中團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮、全磷的貢獻(xiàn)率，分別為87.8%、97.6%和85.2%，是提升土壤質(zhì)量的核心結(jié)構(gòu)單元；深層土中，大團(tuán)聚體對(duì)養(yǎng)分貢獻(xiàn)最高。

隨機(jī)森林分析結(jié)果表明，原土中氮儲(chǔ)量是決定土壤質(zhì)量的主要因素；表層土壤中大團(tuán)聚體對(duì)原土全磷的貢獻(xiàn)率，及深層土壤中微團(tuán)聚體對(duì)原土土壤有機(jī)碳的貢獻(xiàn)率，是團(tuán)聚體尺度影響土壤質(zhì)量指數(shù)的重要因素。偏最小二乘路徑分析揭示，有機(jī)肥施用促進(jìn)中、大團(tuán)聚體形成，增強(qiáng)了碳氮磷協(xié)同積累，進(jìn)而提升黑土質(zhì)量。研究結(jié)果為東北黑土區(qū)實(shí)現(xiàn)黑土可持續(xù)利用與糧食安全目標(biāo)提供科學(xué)依據(jù)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物與土壤》（Plant and Soil）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部等的支持。

論文鏈接

基于偏最小二乘路徑模型的路徑分析圖