摘要
东北黑土区作为我国的粮食生产基地，由于长期大规模开垦，轻养重用土地，且受水蚀、风蚀、冻融侵蚀、融雪侵蚀和重力侵蚀等多种侵蚀及复合侵蚀的影响，加之东北黑土区坡地缓长，地块大，微地形变化大，地表径流汇集导致汇水面积较大，形成具有发展性的沟蚀，侵蚀面积逐渐增大，导致黑土层有效厚度逐年降低。已有研究表明黑土正在“变薄、变硬、变瘦”，部分区域正向黄土转变，使得母质层暴露，有机质含量大幅度下降，氮磷钾等土壤养分大量流失，影响到区域乃至全国的“粮食安全”和“生态环境安全”。因此，开展东北黑土区土壤生产力评价，分析影响土壤生产力的关键因素，为东北黑土区粮食生产安全和黑土资源的持续利用提供科学依据。 本文在资料分析和野外调查的基础上，从南到北选择黑龙江省宾县、海伦、嫩江为研究区，以区域农田为研究对象，通过野外勘察、资料分析、样地剖面挖掘和室内分析等方法，研究不同类型土壤农田土壤理化性质剖面特征，探究不同坡位和土层深度下土壤理化性质差异;根据农田和未扰动林地样点土壤理化性质算出土壤退化指数(SDI）、土壤抗性指数(SRI)、土壤质量指数(SQI)及相对土壤质量指数(CSQI),探究不同纬度、土壤类型、土层深度下SDI、SRI、SQI、CSQI差异;利用BPI模型估算样地的土壤生产力水平，评价土壤生产力特征，采用相关性分析和冗余分析等方法，分析不同土壤类型、坡位、纬度的土壤生产力特征，揭示土壤生产力的影响因素，为科学评估东北黑土区土壤生产潜力提供科学依据。主要结论如下: (1)不同坡位和土层深度土壤理化性质差异较大。随土层深度增加，农田土壤有效含水量、砂粒、有机质以及全氮均逐渐降低，土壤容重和黏粒则在逐渐增加;耕作层(0～40cm)土壤pH略低于土层(40～120cm),整体呈弱酸性向中性转变;速效磷含量随土层深度的增加表现为先减后增。除暗棕壤外整体上中坡有效含水量最高，土壤容重各坡位差异显著(P＜0.05);粉粒表现为下坡显著高于上坡，砂粒含量则表现为上坡＞中坡＞下坡;有机质和全氮由大到小为下坡＞中坡＞上坡且差异显著,不同坡位土壤pH和速效磷无变化规律。 （2）根据环境因子与土壤理化性质指标的冗余分析和指标相关性分析发现，嫩江耕作层（0～40cm）、土层（40～120cm）和宾县土层（40～120cm）,土壤类型、坡位对各土壤性质指标影响极显著（P＜0.01）;宾县耕作层（0～40cm）,坡位对各土壤性质指标影响极显著，而土壤类型无显著影响（P≥0.05）;海伦耕作层（0～40cm）、土层（40～120cm）,土壤类型对各土壤性质指标影响极显著，而坡位无显著影响。 （3）从南到北土壤退化程度逐渐降低。土壤退化指数为宾县＞海伦＞嫩江，且各区域农田土壤性质退化程度较为严重;三地除容重和土壤pH外，各土壤性质抗性指数均处于较低水平，其中有效含水量、砂粒、全氮、全钾的抗性指数表现为嫩江＞海伦＞宾县，土壤容重、黏粒的抗性指数则由大到小为宾县、海伦、嫩江，土壤pH抗性指数无变化规律。土壤质量与相对土壤质量指数呈相反趋势，表现为从南到北相对土壤质量指数逐渐降低。相同区域不同类型土壤下，嫩江和海伦土壤质量均为黑土最高、暗棕壤最低，相对土壤质量指数则为暗棕壤最高;宾县土壤质量由大到小为草甸土、黑土、暗棕壤，相对土壤质量指数则为草甸土最低、暗棕壤最高。 （4）从南到北土壤生产力水平逐渐增加。研究区农田土壤生产力指数BPI范围为嫩江0.20～0.44,均值为0.33,黑土层厚度30～42cm,均值为36.89cm;海伦0.25～0.36,均值为0.30,黑土层厚度30～41.3cm,均值为34.27cm;宾县0.10～0.29,均值为0.18,黑土层厚度22～41.3cm,均值为32.37cm;整体上农田土壤生产力随黑土层厚度增加而增加。冗余分析表明年均气温、年均降水量、土壤类型对指标各适宜性指数和土壤生产力水平具有显著影响（P＜0.05）;环境因子对各适宜性指数和土壤生产力的贡献率由大到小为纬度（32.5％）、土壤类型（31.3％）。
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