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农业工程学报 2025年第4期41卷 99-107页

作者：朱向明富美玲陆海鹏王明明张于马亮乾彭伟冉恩华黑土地保护与利用全国重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所哈尔滨150081 中国科学院大学北京100049

东北松嫩平原西部地区苏打盐碱地面积巨大并且改良难度大,严重制约着当地农业生产力的发展。快速了解土体中的土壤层次信息对于评价、改良与利用盐渍化土壤具有重要意义。该研究以位于吉林西部松嫩平原的典型苏打盐碱地为研究对象,利用... 详细信息

东北松嫩平原西部地区苏打盐碱地面积巨大并且改良难度大,严重制约着当地农业生产力的发展。快速了解土体中的土壤层次信息对于评价、改良与利用盐渍化土壤具有重要意义。该研究以位于吉林西部松嫩平原的典型苏打盐碱地为研究对象,利用探地雷达对不同盐碱程度的盐碱土进行野外探测,分别基于雷达图像波形图和Hilbert谱瞬时属性确定土壤分层时域位置,并采用扩展后的Dobson介电常数模型估算各层介电常数,从而获得土壤分层厚度信息,最后将两种方法检测结果与实地挖掘剖面进行对比分析。结果表明:1)土壤盐分含量对探地雷达信号的影响十分明显,大于7 ns时,电磁波幅值已很小。苏打盐碱土介电常数仍主要由实部决定,但介电常数虚部不能被忽略;2)基于雷达图像波形图和基于Hilbert谱瞬时属性两种方法均可较为准确地识别耕层(Ap)时域位置,但由于电磁波能量的衰减,基于波形图像的方法无法识别耕层以下层次,而基于Hilbert谱瞬时相位方法除个别过渡层外,可准确识别60 cm内绝大多数土壤层次;3)除个别过渡层外,基于Hilbert谱瞬时相位方法获得的土层厚度绝对误差基本在5 cm以内,相对误差在15%以内,基本能满足盐碱地野外探测需求。Hilbert谱瞬时相位对盐碱地探地雷达信号具有明显增强作用,有助于客观识别土壤分层时域位置,该研究可为快速、无损获取盐渍化土壤层次信息提供借鉴。

关键词：探地雷达土壤分层土壤介电常数希尔伯特变换苏打盐碱地

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黑土区不同种类有机物料腐解过程中的溶解性有机质特征

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应用生态学报 2025年第2期36卷 513-525页

作者：雷琬莹滕培基盛明王博李娜中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土地保护与利用全国重点实验室哈尔滨150081 中国科学院大学北京100049

溶解性有机质(DOM)是有机物料中最活跃的组分,在有机物料还田腐解转化为土壤有机质、培肥土壤过程中发挥重要作用。本研究以东北黑土区为研究区域,在典型黑土带上由南向北选择辽宁省昌图县、吉林省德惠市、黑龙江省哈尔滨市、海伦市和... 详细信息

溶解性有机质(DOM)是有机物料中最活跃的组分,在有机物料还田腐解转化为土壤有机质、培肥土壤过程中发挥重要作用。本研究以东北黑土区为研究区域,在典型黑土带上由南向北选择辽宁省昌图县、吉林省德惠市、黑龙江省哈尔滨市、海伦市和黑河市5个地点,布设6种有机物料(鸡粪、猪粪、木耳菌糠、大豆秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆)的田间腐解试验,采用光谱学技术研究有机物料还田腐解后其自身DOM性质的变化及主要影响因素。结果表明:有机物料腐解2年后,溶解性有机碳浓度显著下降,芳香性指数、疏水性组分含量、有色溶解性有机质浓度和腐殖化指数均不同程度增加,且不同种类有机物料间存在差异。DOM的荧光指数值均<1.4,自生源指数值介于0.4~0.7,外源输入特征明显,生物可利用性较低。平行因子分析发现,腐解后有机粪肥和菌糠DOM中类富里酸和类蛋白质组分的相对含量减少,类腐殖质组分的相对含量增大;作物秸秆DOM中类蛋白质组分的相对含量大幅下降。有机物料腐解后DOM性质具有明显的地带性变化规律,DOM的芳香性和腐殖化程度随试验地点积温的升高而增强,从积温最低的黑河到积温最高的昌图,DOM的芳香性和腐殖化指数分别提高了6.9%~42.7%和23.9%~59.0%。有机物料的种类和试验地点以及二者的相互作用均对DOM性质有显著影响,相关性和主成分分析结果表明,有机物料DOM性质与其自身化学结构密切相关,且受有机物料种类影响较大,受试验地点影响较小。综上,有机物料还田腐解2年后,DOM中活性组分向稳定组分转化,芳香性和腐殖化程度提高,自身性质是影响有机物料腐解中DOM性质变化的主要因素。

关键词：有机物料腐解溶解性有机质光谱特征东北黑土区

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黑土区不同耕作方式对土壤有机碳及其组分的影响

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生态学报 2025年第7期45卷 3183-3191页

作者：袁玉玉王洋崔政武徐光辉王楠徐林浩中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态与环境重点实验室长春130102 中国科学院大学北京100049 延边大学融合学院延吉136200

针对以秸秆覆盖还田等保护性耕作为主的不同耕作方式下东北黑土有机碳的赋存与变化尚不清楚,以休耕轮作(包含三个条带:种植带、休闲带、覆盖带)、常规耕作和免耕三种耕作措施的长期定位试验为基础,研究土壤有机碳(SOC)及溶解性有机碳(D... 详细信息

针对以秸秆覆盖还田等保护性耕作为主的不同耕作方式下东北黑土有机碳的赋存与变化尚不清楚,以休耕轮作(包含三个条带:种植带、休闲带、覆盖带)、常规耕作和免耕三种耕作措施的长期定位试验为基础,研究土壤有机碳(SOC)及溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)、颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的变化特征。结果表明,SOC及组分随着土壤深度的增加呈下降趋势,20—40cm土壤各处理的SOC及组分含量差异不显著;休耕轮作0—20cmSOC含量较高,较常规耕作和免耕高17.33%—21.57%。休耕轮作种植带和免耕0—20cm土壤ROC和DOC含量最高,休闲带0—20cmPOC和LFOC含量最高。休耕轮作显著促进0—10cm土壤POC含量增加,对下层土壤的作用不明显,但促进了各层次土壤LFOC含量不同程度的增加。休耕轮作表层土壤POC/SOC、LFOC/SOC均高于常规耕作,秸秆覆盖还田有助于SOC组分组成的优化。SOC与ROC、DOC、POC、MAOC、HFOC均呈极显著相关关系(P<0.01),与LFOC呈显著相关关系(P<0.05),表明活性有机碳组分受到SOC含量及耕作方式的显著影响,休耕轮作和免耕显著提高了0—20cm土壤活性有机碳组分含量,也改善了SOC不同组分结构比例,有助于土壤有效养分的提升。

关键词：黑土休耕轮作有机碳有机碳组分秸秆覆盖

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东北春玉米秸秆还田宽窄行模式下覆盖作物不同播期比较研究

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玉米科学 2025年第2期33卷 80-87页

作者：李政刘禹泽王思敏马悦谷岩刘胜群吉林农业大学长春130118 中国科学院东北地理与农业生态研究所/黑土区农业生态院重点实验室长春130102 中国科学院大学北京100049

覆盖作物的种植能够有效改良土壤理化性质。覆盖作物的播种时期直接影响主栽作物的产量和覆盖作物的生物产量,是主栽作物和覆盖作物“双赢”的关键。本研究在东北黑土区以秸秆还田为基础,应用新型宽窄行种植模式在玉米田的行间种植4种... 详细信息

覆盖作物的种植能够有效改良土壤理化性质。覆盖作物的播种时期直接影响主栽作物的产量和覆盖作物的生物产量,是主栽作物和覆盖作物“双赢”的关键。本研究在东北黑土区以秸秆还田为基础,应用新型宽窄行种植模式在玉米田的行间种植4种覆盖作物(紫花苜蓿、黄花草木樨、白车轴草和长柔毛野豌豆)。覆盖作物的播种日期分别为5月28日(T1)、6月7日(T2)、6月17日(T3)、6月27日(T4)和7月7日(T5),测定不同播期条件下覆盖作物的株高、茎粗、叶片SPAD值、生物产量等。研究结果表明,覆盖作物紫花苜蓿、黄花草木樨和长柔毛野豌豆在T2时期播种,白车轴草在T1时期播种,其株高、茎粗、叶片叶绿素含量及生物产量最佳。

关键词：玉米秸秆还田覆盖作物适宜播期宽窄行

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羊草草地放牧饲养效益研究

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中国草地学报 2025年第2期47卷 1-7页

作者：周道玮孙海霞白永松欧阳滔滔李强胡娟中国科学院东北地理与农业生态研究所/吉林省草地畜牧重点实验室吉林长春130102

为提高饲草效率、节约饲草资源、保护草地生态,本文比较研究了羊草草地能量季节变化情景下,高生长率和低生长率放牧饲养的饲草效率及饲养效益。结果表明,高生长率(0.2 kg/d)放牧饲养累积消耗的代谢能比低生长率(0.1 kg/d)放牧饲养减少38... 详细信息

为提高饲草效率、节约饲草资源、保护草地生态,本文比较研究了羊草草地能量季节变化情景下,高生长率和低生长率放牧饲养的饲草效率及饲养效益。结果表明,高生长率(0.2 kg/d)放牧饲养累积消耗的代谢能比低生长率(0.1 kg/d)放牧饲养减少38.1%,累积消耗的粗蛋白质、钙和总磷分别减少29.5%、38.8%和38.1%;高生长率放牧饲养的饲草效率达23.2%,比低生长率提高90.2%。利用能量饲料玉米补饲,可以实现高生长率,高生长率放牧饲养比低生长率放牧饲养节约饲料成本35%。高生长率放牧饲养减少放牧日数,节约代谢能以及蛋白质和矿质营养需要,饲草效率提高,饲料成本降低,最终饲养效益提高,这对发展高效草地畜牧业及保护草地生态具有重大意义。

关键词：草地绵羊放牧饲养补饲饲草效率饲养效益

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松嫩平原盐碱地研究进展

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生态学杂志 2025年

作者：周道玮胡娟李强黄迎新中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林省草地畜牧重点实验室

为推进松嫩平原盐碱地改良利用，归纳总结了松嫩平原盐碱地研究成果，梳理了改良利用措施，提出了未来需要研究的问题。松嫩平原盐碱地始成于一万年前，近一千年间加剧发展；引水洗盐改良盐碱地栽植水稻发展水田、覆沙及埋秸改良盐碱地... 详细信息

为推进松嫩平原盐碱地改良利用，归纳总结了松嫩平原盐碱地研究成果，梳理了改良利用措施，提出了未来需要研究的问题。松嫩平原盐碱地始成于一万年前，近一千年间加剧发展；引水洗盐改良盐碱地栽植水稻发展水田、覆沙及埋秸改良盐碱地发展旱田为可行有效的松嫩平原盐碱地改良技术。本文建立了盐碱地改良的成本-收益模型，提出了针对盐碱地形成原因的改良策略。基于改良利用，松嫩平原盐碱地制约作用的盐离子、盐碱地分级及其标准需要深化研究。

关键词：松嫩平原盐碱地改良盐碱地分级

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饲草种植及牛粪施用对松嫩平原盐碱土养分及腐殖质组成的影响

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农业资源与环境学报 2025年第1期42卷 169-176页

作者：吕悦齐胡娟高东雪张慧中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土保护与利用国家重点实验室长春130102 吉林省草地畜牧重点实验室长春130102

为探讨施用牛粪对盐碱土壤速效养分和腐殖质组分的影响,明确其对盐碱土壤的培肥效果,本试验设不施肥(CK)、100%牛粪(C)、100%化肥(NPK)、50%牛粪+50%化肥(CNPK)4个处理,种植苜蓿和苏丹草,研究松嫩平原盐碱土养分及腐殖质组分变化。结果... 详细信息

为探讨施用牛粪对盐碱土壤速效养分和腐殖质组分的影响,明确其对盐碱土壤的培肥效果,本试验设不施肥(CK)、100%牛粪(C)、100%化肥(NPK)、50%牛粪+50%化肥(CNPK)4个处理,种植苜蓿和苏丹草,研究松嫩平原盐碱土养分及腐殖质组分变化。结果表明:与CK处理相比,施肥处理明显增加了全氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、有机碳(SOC)及腐殖质组分含量,降低了pH和电导率(EC)。苜蓿地土壤C处理AN、SOC、胡敏酸(HA)和胡敏素(HM)比NPK处理分别增加28.27%、7.68%、12.79%和34.63%,CNPK处理AK比C处理明显增加36.78%。苏丹草地土壤C处理AN、SOC和HA比NPK处理分别显著增加17.06%、9.69%和25.27%(P<0.05),CNPK处理AP和AK比C处理增加35.66%和23.81%,NPK处理EC比C处理明显降低30.16%。苜蓿地土壤SOC和速效养分含量及腐殖质组分含量均不同程度高于苏丹草地。研究表明,种植苜蓿及单施牛粪有助于促进土壤有机碳、腐殖质组分及速效养分积累,且使土壤胡敏酸和富里酸趋向年轻化和简单化,有利于土壤肥力的提升。

关键词：苜蓿苏丹草化肥腐殖质土壤有机碳

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生物炭用量对东北黑土团聚体碳氮磷循环关键酶活性的影响

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应用与环境生物学报 2025年第3期31卷 476-485页

作者：闻盈棋王少杰袁存霞罗莎莎吉林农业大学资源与环境学院/秸秆综合利用与黑土地保护教育部重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态研究中心

酶是土壤养分转化的关键驱动力，生物炭作为土壤改良培肥的重要物质，显著改变土壤团聚体微域环境，进而影响土壤微生物分布与酶的活性.针对东北黑土玉米田，分析不同大小的土壤团聚体粒级中碳氮磷循环关键酶活性对生物炭施用量的响应... 详细信息

酶是土壤养分转化的关键驱动力，生物炭作为土壤改良培肥的重要物质，显著改变土壤团聚体微域环境，进而影响土壤微生物分布与酶的活性.针对东北黑土玉米田，分析不同大小的土壤团聚体粒级中碳氮磷循环关键酶活性对生物炭施用量的响应，为黑土地生物炭合理施用提供理论依据.根据生物炭用量设置4个处理，分别为0 t/hm2（B0）、10 t/hm2（B10）、30 t/hm2（B30）、50 t/hm2（B50），并于试验布设的第5年采集土壤样品进行酶活性测定.结果显示，B10显著提高了> 2 mm粒级中多酚氧化酶、木聚糖酶、木质素过氧化物酶活性.在氮循环方面，B10、B30、B50均提高了硝酸盐还原酶在各粒级中的活性，> 2 mm粒级中氧化亚氮还原酶活性、亮氨酸还原酶活性，2-0.25 mm粒级中亚硝酸盐还原酶活性，以及<0.25 mm粒级中的固氮酶、氧化亚氮还原酶活性；B10显著提高了在各粒级中一氧化氮还原酶的活性.在磷循环方面，B30和B50显著提高了各粒级的碱性磷酸酶活性；B10、B30、B50均显著降低了2-0.25 mm粒级中辅酶F420活性，<0.25 mm粒级中FDA水解酶活性、辅酶F420酶活性.综上，施用10 t/hm2生物炭可显著提高土壤各粒级中酶活性的几何平均数（GMea），抑制了大团聚体中碳、磷循环相关酶活性而增强了微团聚体中土壤碳循环相关酶活性.（图4表1参59）

关键词：东北黑土生物炭酶化学计量团聚体土壤碳氮磷循环酶

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城市森林景观多功能性及权衡协同关系

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应用生态学报 2025年第3期36卷 837-846页

作者：郭玉洁任志彬何兴元中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院森林生态与管理重点实验室沈阳110016 中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 中国科学院大学北京100049 中国科学院沈阳树木园沈阳110016

城市森林景观多功能性的评估对于城市森林景观配置、优化和规划的决策至关重要。然而,由于城市森林的高度破碎化和异质性,科学评估其多功能性与权衡协同关系面临挑战。本研究以长春市为研究区,基于样方调查和卫星遥感数据,构建城市森林... 详细信息

城市森林景观多功能性的评估对于城市森林景观配置、优化和规划的决策至关重要。然而,由于城市森林的高度破碎化和异质性,科学评估其多功能性与权衡协同关系面临挑战。本研究以长春市为研究区,基于样方调查和卫星遥感数据,构建城市森林生态功能估测模型,提出综合考虑质量和数量的多功能评估框架,定量刻画了多功能空间格局与权衡协同关系。结果表明:2020年,长春市建成区城市森林年固碳量达到36.78 t,平均降温0.96℃,年清除PM_(2.5)量达到527.52 t,休闲游憩功能为50.08人·m^(-2)。与城市中心区相比,郊区森林的固碳能力、空气净化功能和休闲游憩功能更强,呈现中间低、周边高的空间分布模式。休闲游憩功能与固碳、降温功能之间存在明显的权衡关系,固碳功能与空气净化、降温功能之间具有较强的协同关系。随着城市化强度的变化,功能权衡与协同关系也表现出空间异质性,其中,固碳和降温功能在城市中心区表现为协同关系,郊区为弱权衡关系。长春市城市森林景观多功能性在阈值为25%时性能最佳,高值区集中在城市外环,呈现西强东弱的空间格局。从一环(1.61)到五环(2.01)多功能性整体上升,呈现中间低、外围高的分布特点。长春市城市森林的潜在主导功能是固碳和降温功能。本研究为长春市城市森林景观规划与管理提供了科学依据,有助于优化城市森林多功能、促进城市可持续发展。

关键词：景观功能生态系统功能多功能性阈值法权衡与协同

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基于时序Sentinel-2数据的江汉平原养殖池提取

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自然资源遥感 2025年第1期37卷 169-178页

作者：陈志洋毛德华王宗明林楠贾明明任春颖王铭吉林建筑大学测绘与勘查工程学院长春130119 中国科学院湿地生态与环境重点实验室中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102

近年来,水产养殖业的迅速发展引发了一系列的生态环境问题。江汉平原作为我国最重要的淡水养殖基地之一,研究其养殖池变化对我国的生态保护至关重要。因此,该文面向江汉平原区域,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)与Sentinel-... 详细信息

近年来,水产养殖业的迅速发展引发了一系列的生态环境问题。江汉平原作为我国最重要的淡水养殖基地之一,研究其养殖池变化对我国的生态保护至关重要。因此,该文面向江汉平原区域,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)与Sentinel-2密集时间序列影像,提出了一种结合K均值聚类(K-means)与层次决策树分类算法的养殖池提取与变化监测方法,实现了2016—2022年逐年的江汉平原养殖池精确提取及时空格局分析。结果表明:结合K-means与融入时间变化特征的层次决策树算法能够实现精准的养殖池分类,每年总体分类精度均达到91.90%以上,Kappa系数达到0.84以上;2022年江汉平原的水产养殖池面积为2126.43 km^(2),其中,43.24%的养殖池集中分布于荆州市,宜昌市养殖池面积最小仅占0.76%;江汉平原养殖池在2016—2022年期间的动态变化呈现出明显的空间异质性,整体呈现增加的趋势,总面积从1947.43 km^(2)增加到2126.43 km^(2),增加了9.19%。所提方法为养殖池的精准监测提供了重要参考,所得数据集对支持江汉平原地区生态保护和对可持续发展目标的评估具有重要的借鉴价值和现实意义。

关键词：江汉平原内陆养殖池 K-means 时间序列数据 Google Earth Engine

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