0431-85542234

长期定位试验示范推动黑土地保护性耕作的快速发展

摘要：东北黑土区承担着国家粮食安全“稳压器”的重要责任。然而，由于长期超负荷开发利用导致黑土日益退化，黑土资源的永续利用受到严重制约。为推动形成黑土耕地质量、耕作效益绿色增长的发展模式，夯实黑土区农业可持续发展基础，中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土有机碳与保护性耕作学科组自本世纪初（2001年）以来围绕黑土保育与保护性耕作的核心问题，立足长期定位试验研究，系统阐明了全量秸秆覆盖还田保护性耕作在改善土壤物理结构、地力提升和作物稳产增产过程中的重要作用及其机制，为保护性耕作在东北黑土区的推广应用提供了系统科学的理论依据。作为国内最早开展保护性耕作研究和技术示范推广的团队之一，率先在东北黑土区示范推广秸秆覆盖还田保护性耕作技术，促成了我国免耕播种机的研发应用和产业化，并为“梨树模式”的建立发挥了重要的开拓引领作用。通过保护性耕作基础研究-技术研发-示范推广，为促进黑土地利用与保护协调发展、推动保护性耕作高质量跨越式发展做出了重要的贡献。

关键词：长期定位试验示范；黑土地；保护性耕作；土壤有机质；土壤结构；土壤生物

黑土作为世界公认的最为珍贵和肥沃的土壤资源，因其性状优良、肥力高，被认为是最适宜作物生长的土地。我国东北黑土区是世界四大黑土区之一，总面积约为103万km2，既是我国最大的粮食生产基地和商品粮输出基地，也是保障国家粮食安全的“压舱石”。然而，长期的不合理耕作和高强度利用导致黑土面临着“量减质退”的窘境，主要表现为黑土层变薄和有机质下降。据资料统计，自20世纪50年代黑土大规模开垦以来，黑土层厚度已有开垦前的60-70 cm变为20-30 cm，有的地区甚至出现“破皮黄”（刘慧和魏永霞，2014）。吉林省黑土有机质由垦前的40-100 g/kg下降为20-50 g/kg（刘兴土和阎百兴，2009）。如何保护和利用好黑土地已成为当前国家和社会各界重点关注的议题。2020年7月22日习近平总书记在吉林省考察时特别指出，一定要保护好黑土地这一“耕地中的大熊猫”。黑土地保护已上升为国家战略呼之欲出。

中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土有机碳与保护性耕作学科组早在本世纪初就深刻认识到了黑土存在的严峻问题，在2001年《科学新闻周刊》率先发表文章“保护性耕作：保护东北黑土资源的有效途径”（杨学明和张晓平, 2001），并在中国科学院国外杰出人才项目（东北松嫩平原黑土区农田土壤有机碳水平现状和可增加潜力）资助下开始了近20年的黑土保育与保护性耕作的探索研究。

1、保护性耕作的概念及在东北黑土区的起步探索

根据美国保护性耕作信息中心的定义，为减少风蚀和水蚀，任何能保证在播种后地表作物残留物覆盖率不低于30%的耕作和种植管理措施都称为保护性耕作（CTIC，2020）。耕作类型包括免耕、垄作、条耕、幂作等。源于美国并在美国兴起的保护性耕作因其可以有效控制由于过度耕垦等不合理的人为活动引起的土壤侵蚀、耕地地力下降和生态环境恶化（杨学明等, 2004），逐渐受到各国的关注并在全球推广应用。保护性耕作不仅改善土壤耕性、增加土壤有机质和生物多样性，重建土壤生态和生产功能，还可以控制土壤侵蚀，改善生态环境，同时减少劳动量，节省时间和能源，为农民带来效益。然而，保护性耕作的应用效果因气候条件、土壤类型、地形特点、作物品种、农业生产方式和农机装备实际情况等因素而异，该技术在东北黑土区的适宜性如何？是否有利于土壤生态功能提升？其社会效益和经济效益如何？秸秆直接还田对春季播种的影响如何，尤其在冷凉低洼区域，这一问题面临更大挑战。学科组围绕保护性耕作在东北黑土区应用的科学问题、技术问题和生产问题，首先利用修正的通用流失方程和RothC模型模拟指出了秸秆覆盖还田免耕在防止水土流失和恢复黑土有机质方面的潜在作用。研究发现，东北黑土实施免耕后可以起到防止土壤流失的作用，而且效果因黑土层厚度不同而异，黑土层越薄，防止土壤流失的效果越为显著，最高可减少水土流失82.6 t ha^-1 yr^-1（Yang et al., 2003）；如果在施加化肥的同时实施秸秆还田将恢复黑土有机质历史损失量的1/3（杨学明等，2003）。为了探明保护性耕作在东北黑土区的适宜性及其对土壤生态系统的影响及其机理机制，研究团队于2001年和2012年分别在吉林省德惠市和长春市典型中层黑土上建立了中国科学院东北地理与农业生态研究所保护性耕作长期定位试验基地（图1），以传统耕作为对照，系统全面地研究秸秆覆盖还田下的保护性耕作对土壤质量、生产力和经济效益的影响及其机制，研发可用于秸秆全量覆盖条件下作业的免耕播种机，为科学评估和验证保护性耕作在东北黑土区的适宜性，解决秸秆还田下播种难的问题，实现黑土保护和资源高效利用提供技术和理论支撑。

2、科学系统地阐明了全量秸秆覆盖还田保护性耕作在土壤物理结构、地力提升和作物稳产增产过程中的重要作用，为保护性耕作在东北黑土区的推广应用提供了系统科学地理论依据。

    2.1理清了保护性耕作改善黑土物理结构，提升黑土服务功能的作用机制。

土壤物理过程是每一个土壤化学和生物过程的重要基础（彭新华等，2020）。15年的连续监测发现，保护性耕作显著增加了农田黑土播种期和生育期各时段的土壤含水量，平均提高16.2-22.5%，土壤每年多蓄纳降水60-80毫米，有效缓解了东北地区的春季土壤墒情差的影响。土壤孔隙分布发生改变, 大孔隙（>100 µm）数量增加11-16%，这些大孔隙一方面构成了蚯蚓活动和植物根系生长的自由空间（Jarvis, 2020），增加了蚯蚓的数量（李文凤等，2007；郭亚飞，2018），另一方面提升了土壤水分和养分的流通能力。蚯蚓及其通过摄入、混合土壤颗粒和有机物质产生的粪便通过?其自身总孔隙面积、抗张强度、斥水性促进了土壤有机碳的积累（Chen et al., in press）。土壤入渗量和入渗能力的增加（入渗速率和饱和导水率分别增加62.3%和20.7%）（Chen et al., 2018），减少了降雨形成的地表径流，控制了土壤水蚀；与此同时减少了干旱时土壤水分的蒸发，进而土壤蓄水能力增强、抗旱能力提升。保护性耕作弥散系数这一表征土壤水分和养分扩散速率的指标高于常规耕作2.23倍，为土壤-作物系统水分和养分周转提供了快速通道。由于保护性耕作常年不扰动/很少扰动土壤，耕层（0-20cm）土壤容重和紧实度有所增加,(以下黄色字删除)但随东北漫长冬季的到来,黑土区冻融作用可以显著降低土壤硬度，解冻后春季土壤硬度较前一年秋季平均降低72.9%（陈学文等，2012b），而且作物生长过程中根系寻求阻力最小路径，因此保护性耕作下土壤硬度并没有影响种子萌芽和作物生长；此外，保护性耕作增加了土壤含水量、入渗速率、饱和导水率，提高了水分、养分扩散速率，加之适宜的充气孔隙度（0.98 cm³ cm^-3，<0.1 cm³ cm^-3时限制作物生长），进而促进了作物生长。

另外，在黑土矿物组成中膨胀性粘土矿物蒙脱石和伊利石占主流，致使土壤膨胀性能高，收缩性良好，回弹能力强（Chen et al., 2019）。实施保护性耕作后黑土结构体稳定性未发生显著变化（范如芹等，2010），表明与传统耕作相比，保护性耕作下黑土不易被压实，且即便压实后其回弹能力也较强，而且全量秸秆覆盖还田保护性耕作连续实施3年，影响土壤通气透水和物质能量传输的犁底层消失，作物根系可以向下扎的更深、更广，降低了倒伏和增强了抵御风灾的风险。可见，秸秆覆盖还田保护性耕作明显改善了黑土物理特性，提升了土壤结构的稳定性、土壤抗性和恢复力以及水分保蓄能力，为其在生物活动、养分循环等生态功能方面发挥作用奠定了基础。

从保护性耕作影响土壤碳汇功能的物理机制来看，团队在国内首次引入最小限制水分范围这一指标,将土壤容重、硬度、孔隙等物理要素与有机碳结合起来，通过参数校正和分析得出，保护性耕作降低了土壤持水孔隙，限制了土壤微生物活性，进而降低了黑土有机碳的矿化分解，使得更多的有机碳储存在土壤中，促进了黑土碳储量的增加（Chen et al., 2015）。此项工作为土壤固碳，尤其是土壤物理-化学-生物学互作关系在土壤生态功能中的作用研究提供了非常独特的理论和新思路。

2.2揭示了保护性耕作下黑土有机质的演变规律及其积累机制

土壤有机质是土壤的重要组成部分，是衡量土壤肥力和土壤质量的重要指标。保护性耕作可以通过秸秆还田（增加碳源）结合少免耕（减少土壤扰动），减少土壤有机质的矿化分解（杨学明等, 2004）。定位连续监测表明，全量秸秆覆盖还田保护性耕作实施5年，表层5 cm黑土有机质含量增加10%，10年后增加21%，15年后增加52%（有机质含量从28.28 g/kg提升至43.02 g/kg），耕层0-20 cm土壤有机质含量提高17%（Liang et al., 2016; Zhang et al., 2018），而且15年的实施结果已经显现表层黑土有机碳已经达到平衡，如何打破这一平衡使其有机碳再上一个台阶，是我们今后研究的重点内容之一。土壤有机碳一般占土壤有机质含量的58%。较传统性耕作，黑土有机碳储量提高29%，增加速率最高可达到0.80 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹，这一数值高于美国和华北麦玉两熟区免耕土壤固碳速率（0.337和0.56 MgC ha^-1），说明黑土固碳潜力巨大，而传统性耕作则导致黑土有机碳储量正以0.52 Mg C ha⁻¹ yr⁻¹的速率继续减少。然而，作物秸秆碳进入土壤的比例仅为16%左右（Zhang et al., 2018），大部分秸秆碳以气体形式进入大气。

2.2.1 保护性耕作下黑土有机碳的内在分配机制

保护性耕作增加了耕层总有机碳的变化，但其变化难以全面揭示其内在周转机制（Zimmermann et al., 2007），因为不同有机碳组分储存能力、稳定性、周转时间均存在差异（von Lützow et al., 2007）。因此，基于15年的长期定位试验，研究团队利用物理、化学及生物分组方法分别对黑土有机碳进行了提取分析，精确定量了保护性耕作增加的土壤有机碳储量在各组分中的分配（图2）。从团聚体角度出发，研究发现土壤团聚体核心有机碳的结构稳定性和腐殖化程度远高于其表面，其有机碳矿化量显著低于表面有机碳，而保护性耕作有利于团聚体结构发育，而且保护性耕作实施后新增的有机碳储量70%储存在大团聚体中，其中有利于有机碳长期固定的大团聚内被包裹微团聚体占明显优势；从密度粒径的角度得出保护性耕作不仅增加了轻组有机碳组分，对粘粉粒结合碳的提升也有显著作用（Zhang et al., 2020），尤其是粘粒有机碳储量（50%），因此从物理分组层面证明了保护性耕作对有机碳固存的积极作用。化学组分结果显示，保护性耕作不仅增加了有利于微生物、植物吸收利用的总活性碳库，同时也增加了有利于长期固碳的惰性碳库，但对不同活性碳库的影响存在差异（Zhang et al., 2020）。而保护性耕作下增加的有机碳储量有近一半表现为微生物残体碳储量的增加，其中真菌比例较高，是细菌的两倍。化学分组与生物分组均再次佐证了保护性耕作对有机碳长期固定的有效性。通过全面揭示不同有机碳组分对保护性耕作的响应情况，为未来科学评估东北农田黑土区有机碳固定潜力提供了理论支撑。

2.2.2 保护性耕作对黑土氮素转化的驱动机制

足够的有效氮素供应是作物取得高产的基础。如何提高土壤有效氮的供应，并避免活性氮损失对水体、大气环境的负面影响是农业生产中的一个永恒话题。研究表明，实施保护性耕作能有效提高黑土（特别是表层黑土）的全氮含量，其中实施秸秆还田垄作土壤的全氮含量较免耕更高（范如芹等，2011）。然而，也有研究认为实施保护性耕作后土壤中的无机氮会被微生物同化固定，不利于作物对氮素的吸收，因而需要施用更多的化学氮肥。为科学评估长期保护性耕作对黑土氮素供应与保持的影响，团队使用¹⁵N同位素成对标记技术全面研究了不同耕作方式下黑土主要氮转化过程的速率Liu et al., 2018）。发现长期免耕虽然没有对整个耕层土壤的初级矿化速率产生影响，但显著降低了铵态氮的微生物同化速率，因而提高了黑土向作物供应有效氮素的能力。上述研究结果对于理解保护性耕作对土壤氮转化的影响，并通过秸秆覆盖还田保护性耕作以减少活性氮损失、提高作物氮肥利用效率具有重要的意义。

2.3 明确了保护性耕作在黑土结构改善、有机质和作物生产力提升过程中的生物调控机制

土壤生物作为土壤质量的重要组成部分，在维持土壤结构、提升土壤有机质和增加土壤碳汇、抑制病虫害和提升作物产量等现代农业生态服务功能方面发挥着重要的作用。与传统耕作相比，保护性耕作在提高土壤生物多样性、物种丰度和生物量等方面具有积极促进效应。连续实施保护性耕作10年后，耕层黑土（0-20 cm）微生物和土壤动物物种丰富度提高了10%-20%，丰度增加了20%-40%，生物量增加了40%-60%（Sun et al., 2016; Zhang et al., 2015）。以有“生态系统工程师”美誉的蚯蚓为例，全量秸秆覆盖还田免耕实施5年，黑土中蚯蚓数量从每平方米5条增加到8条，个体质量从每条0.15 g条增加到1.55 g（郭亚飞，2018）。此外，保护性耕作促进了杂食-捕食线虫及c-p值较高（≥ 3）的食微线虫功能群丰度的增加（Zhang et al., 2019a）。杂食-捕食线虫丰度的增加是抑制保护性耕作下秸秆输入引发土传病的重要原因之一，因而，多年保护性耕作实施后玉米感染土壤病原体的机率较传统耕作并没有增加。保护性耕作实施14年后黑土杂食-捕食线虫c-p值较高（≥ 3），说明土壤生物出现明显富集，意味着保护性耕作下土壤生态系统较传统耕作更为稳定（Zhang et al., 2019a）。

保护性耕作改变了黑土生物功能群群落结构，进而对土壤结构产生显著影响。定位试验结合结构方程模型模拟，明确了土壤微生物及其代谢产物是促进土壤团聚体形成的主要因素，这改变了以往普遍认为土壤有机质是主导土壤结构形成的观点（Zhang et al., 2012）。其中，丛枝状菌根真菌生物量的增加及其代谢产物球囊霉素含量的增加是促进保护性耕作下大团聚体（> 0.25 mm）形成的重要原因；基于CT扫描技术，确定了保护性耕作下蚯蚓活动引起的土壤大孔隙的变化范围，即蚯蚓活动仅增加土壤大孔隙（100 µm）的体积而非次大孔隙（30–100μm），而且保护性耕作下蚯蚓活动通过增加大孔隙体积提高了土壤入渗速率和饱和导水率（Guo et al., 2019），确保了在极端干旱时亚表层土壤可以获得优先流，保证地上作物的生长。

保护性耕作改变了土壤生物功能群群落结构，进而影响碳在土壤中的稳定过程。通过定位试验和土壤食物网模型构建发现，在实施保护性耕作10年后，土壤有机质的分解通道仍然是以细菌通道为主（Zhang et al., 2015），但土壤生物之间的互作强度增强，即土壤食物网连通性增加，包括食物网长度增加，能量流从低级营养类群为主导转变为可以有效地从低级营养类群传递到顶级捕食者能量流的传递（Zhang et al., 2019b）。上述改变影响了土壤生物对有机碳的固持能力。以土壤线虫作为模式生物分析土壤生物对碳的分配利用效率发现，保护性耕作，尤其是全量秸秆覆盖还田免耕显著提高了土壤生物对碳的自身固持而降低了碳以CO₂形式的矿化分解（Jia et al., 2016; Zhang et al., 2019b）。此外，保护性耕作还改变了不同粒级团聚体中微生物的分布及其与线虫的相互作用强度，使更多的基质碳被保存在活性碳库中，促进了有机碳的积累（Zhang et al., 2013;Liang et al., 2019）。定位监测数据还显示，保护性耕作对土壤生物的积极影响效应贯穿于整个作物生育期（Zhang et al., 2019a），表征土壤生物在群落水平和生态功能水平多样性的增加可能是东北黑土区保护性耕作有利于土壤生物稳定有机碳的重要原因之一（图4）。

2.4 明确指出保护性耕作在吉林省中部粮食主产区可以保障玉米稳产增产

保护性耕作对作物产量的影响历来是一个有争议的话题，这主要是源于保护性耕作的实施效果因气候条件、地形、土壤类型等因素而异。吉林省中部典型黑土上实施全量秸秆覆盖保护性耕作后，在正常年份玉米产量较传统耕作没有显著差异，这主要是因为苗期虽然秸秆覆盖后地温较低，出苗晚或出苗率略低，但后续生育期土壤水分含量和温度、养分供给、土壤结构均优于传统耕作，很大程度上抵消了苗期保护性耕作的负面效应，从而使玉米长势很快赶超传统耕作，实现玉米稳产（Zhang et al., 2015;Chen et al., 2014, 2018）。在极端气候条件下，较传统耕作保护性耕作则展现出了减产少的优势。以2012年“布拉万”台风为例，保护性耕作实施田块，玉米倒伏率明显低于传统耕作，玉米少减产增产16.2%左右，这主要得益于保护性耕作实施后土壤犁底层消失、作物根系散布步的广而深，土壤入渗速率和硬度、容重增加，使得玉米根系滞水时间降低，根基牢固，不易倒伏（Liang et al., 2017）。极端干旱年份（以2015年为例），秸秆覆盖还田免耕下7-8月农田黑土含水量比传统耕作高40%，整个生育期作物生长不受夏秋季干旱胁迫，作物少减产47.4%，而传统耕作土壤含水量则接近黑土萎蔫系数，导致玉米严重减产。当然，保护性耕作最大的优势在于通过降低成本投入来提高经济效益。以吉林省为例，仅成本投入来看，保护性耕作较传统耕作每公顷节约成本1200-1500元，整个经济效益提高15.9-37.0%（Fan et al., 2012）。

3、研发了系列免耕精量播种机并实现了产业化生产和应用，为秸秆覆盖还田保护性耕作在东北黑土区的大面积推广提供了重要保障。

农机与农艺配套、提高免耕播种质量一直是推进东北黑土区保护性耕作技术示范推广的核心问题。免耕播种机是秸秆覆盖还田下保护性耕作技术得以成功实施的关键。该机械可以在不拖移地表覆盖秸秆前提下一次性完成切断种床秸秆、种床整理、侧向深施底肥、单粒播种、覆土和镇压作业。2003年研究团队从美国引进了东北地区第一台免耕播种机（KINZE-3000型四行牵引式免耕播种机），该机械的引入和使用促成了东北地区真正意义上的免耕播种。然而，国外免耕播种机在东北地区存在诸多不适宜性，如垄距（76 cm）远大于东北当地传统垄距（60-65 cm），而且自我国实行联产承包责任制以来，由于大部分农户的农田面积小，无法实现大型农业机械，即使是四行免耕播种机作业。因此，免耕播种机的国产化和小型化成为当时迫切需要解决的问题。2007年，在吉林省农业综合开发科技示范项目“四平市梨树县梨树镇、林海镇黑土区水土流失综合治理技术示范”资助下，团队率先在梨树县开始保护性耕作技术的应用示范，并促成了吉林康达免耕播种机的研制和产业化（图5）。当前，康达免耕播种机已成为市场主流播种机被广泛使用。在梨树县为期7年的示范推广工作为“梨树模式”的建立提供了不可或缺的技术支持。2013年团队又针对市场上免耕播种机存在的播种深度深浅不一、秸秆量大时机体过轻影响播种、肥箱内置轴承容易卡死等问题，以技术入股的形式成立了长春中科东地农业机械装备有限公司，研发了高性能的2BMZF-2Q和2BMZF-4Q型系列牵引式免耕播种机（图6），在液压系统、加力装置、种肥箱、垄距调节、肥料变速箱等方面做出了创新集成，推动了新一代免耕播种机的发展。该系列免耕播种机已在吉林、黑龙江、辽宁和内蒙古等多地销售。当前，国产免耕播种机发展迅速，已经出现了多个性能高、口碑好的免耕精量播种机械，除中科东地外，还有吉林康达、德邦大为、河北农哈哈等品牌，基本保证了秸秆覆盖还田免耕播种的顺利完成。然而，随着国家农业农村部、财政部《东北黑土地保护性耕作行动计划(2020—2025年)》的颁布和实施，加之东北地区春季播种期短，在保证秸秆覆盖还田播种质量的前提下，免耕播种机的数量和质量成为当前急需解决的问题，当然也为农机市场保护性耕作配套农业机械的发展带来了前所未有的契机。

4、结语

中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土有机碳与保护性耕作学科组自2001年以来始终面向黑土保育与绿色发展国家重大战略需求，聚焦保护性耕作提升黑土生态服务功能等关键科学问题，分别于2001年和2012年在吉林省德惠市和长春市建立了东北黑土区保护性耕作长期定位试验基地，系统阐明了秸秆覆盖还田保护性耕作提升黑土质量和地力的机制与途径，明确指出保护性耕作在吉林省中部粮食主产区保障玉米稳产增产的机理。，2007年开始在吉林省的梨树、德惠、九台和大安等市县示范推广保护性耕作技术,研发了新一代免耕精量播种机，为保护性耕作在东北地区的大面积推广提供了重要的理论依据与技术支持。团队发表黑土和保护性耕作相关方面的论文200余篇，其中SCI论文70多篇，累计引用频次4500余次，位列东北黑土区保护性耕作发文机构首位。获得吉林省自然科学奖两项，授权专利8项，软件著作权3项。秸秆覆盖还田保护性耕作示范推广工作，为“梨树模式”和吉林康达免耕播种机的研发应用发挥了重要的开拓引领作用。2019年与吉林乾溢现代农业有限公司合作在农安县哈拉海镇建立了黑土地保护关键技术集成示范区，旨在综合开展黑土地生态系统监测和现代农业创新技术研究示范，打造黑土地保护技术展示的重要示范窗口，引领黑土地保护与利用绿色协调发展。鉴于黑土区气候特征和地理环境要素存在区域差异，建议在东北黑土区乃至全国尺度上建立多个保护性耕作试验示范平台，统一监测标准，规范监测方法，为科学地评估保护性耕作的区域适宜性提供必要的支撑平台。未来，研究团队将继续聚焦保护性耕作在黑土地力提升方面的理论研究与技术研发，重点关注物理-化学-生物互作的内在机制；因地制宜地探索和研发东北黑土区保护性耕作技术的区域模式，为我国黑土地保护与利用及区域农业可持续发展做出更大的贡献。

参考文献

Bongers T . The maturity index: an ecological measure of environmental disturbance based on nematode species composition. Oecologia, 1990, 83(1):14-19.

Chen X W, Liang A Z, Jia S X, et al. Impact of tillage on physical characteristics in a Mollisol of Northeast China. Plant, Soil and Environment, 2014, 60(7): 309-313.

Chen X W, Shi X H, Liang A Z, et al. Least limiting water range and soil pore-size distribution related to soil organic carbon dynamics following zero and conventional tillage of a black soil in Northeast China. Journal of Agricultural Science, Cambridge, 2015, 153(2): 270-281.

Chen X W, Chang L, Liang A Z, et al. Earthworm positively influences large macropores under extreme drought and conservation tillage in a Chinese Mollisol. Applied Ecology and Environmental Research, 2018, 16(1): 663-675.

Chen X W, Niu S, Cruse Richard M, et al. Effect of loading time on soil structural failure. Soil & Tillage Research, 2019, 186: 87-93.

Fan R Q, Zhang X P, Liang A Z, et al. Tillage and rotation effects on crop yield and profitability on a Black soil in northeast China. Canadian Journal of Soil Science, 2012, 92(3): 463-470.

Guo Y F, Zhang, X P, Zhang Y, et al. Temporal Variation of Earthworm Impacts on Soil Organic Carbon under Different Tillage Systems. International journal of environmental research and public health, 2019, 16(11): 1908.

Jarvis N J. A review of non-equilibrium water flow and solute transport in soil macropores: principles, controlling factors and consequences for water quality. European Journal of Soil Science, 2020, 71(3): 279-302.

Jia S X, Zhang X P, Chen X W, et al. Long-term conservation tillage influences the soil microbial community and its contribution to soil CO₂ emissions in a Mollisol in Northeast China. Journal of soils and sediments, 2016, 16(1): 1-12.

Liang A Z, Yang X M, Zhang X P, et al. Changes in soil organic carbon stocks under 10-year conservation tillage on a Black soil in Northeast China. Journal of Agriculural Science, 2016, 154(8): 1425-1436.

Liang A, Zhai Z, McLaughlin N B, et al. Lodging in corn varies with tillage and crop rotation: A case study after typhoon bolaven pummeling over the black soil zeon in northeast China. Pakistan Journal of Agricultural ences, 2017, 54(3): 539-545.

Liang A Z, Zhang Y, Zhang X P, et al. Investigations of relationships among aggregate pore structure, microbial biomass, and soil organic carbon in a Mollisol using combined non-destructive measurements and phospholipid fatty acid analysis. Soil and Tillage Research, 2019, 185: 94-101.

Liu S Y, Zhang X P, Liang A Z, et al. Ridge tillage is likely better than no tillage for 14-year field experiment in black soils: Insights from a ¹⁵N-tracing study. Soil and Tillage Research, 2018, 179: 38-46.

Shen Y, McLaughlin N B, Zhang X P, Xu M G, et al. Effect of tillage and crop residue on soil temperature following planting for a Black soil in Northeast China. Scientific Reports, 2018, 8: 4500.

Sun B J, Jia S X , Zhang S X, et al. Tillage, seasonal and depths effects on soil microbial properties in black soil of Northeast China. Soil and Tillage Research, 2016, 155: 421-428.

von Lützow M, Kögel-Knabner I, Ekschmitt K, et al. SOM fractionation methods: relevance to functional pools and to stabilization mechanisms. Soil Biology and Biochemistry, 2007, 39(9): 2183-2207.

Yang X M , Zhang X P , Fang H J , et al. Long-term effects of fertilization on soil organic carbon changes in continuous corn of northeast China: RothC model simulations. Environmental Management, 2003, 32(4): 459-465.

Zhang S X, Li Q, Zhang X P, et al. Effects of conservation tillage on soil aggregation and aggregate binding agents in black soil of Northeast China. Soil and Tillage Research, 2012, 124: 196-202.

Zhang S X, Li Q, Lv Y, et al. Contributions of soil biota to C sequestration varied with aggregate fractions under different tillage. Soil Biology and Biochemistry, 2013, 62: 147-156.

Zhang S X, Li Q, Lv Y, et al. Conservation tillage positively influences the microflora and microfauna in the black soil of Northeast China. Soil and Tillage Research, 2015, 149: 46-52.

Zhang S X, Chen X W, Jia S X, et al. The potential mechanism of long-term conservation tillage effects on maize yield in the black soil of Northeast China. Soil and Tillage Research, 2015, 154.

Zhang Y, Li X J, Gregorich E G, et al. No-tillage with continuous maize cropping enhances soil aggregation and organic carbon storage in Northeast China. Geoderma, 2018, 330: 204-211.

Zhang S X, Cui S Y, McLaughlin N B, et al. Tillage effects outweigh seasonal effects on soil nematode community structure. Soil and Tillage Research, 2019a, 192: 233-239.

Zhang S X, McLaughlin N B, Cui S Y, et al. Effects of long-term tillage on carbon partitioning of nematode metabolism in a Black soil of Northeast China. Applied Soil Ecology, 2019b, 138: 207-212.

Zhang Y, Li X J, Gregorich E G, et al. Tillage and cropping effects on soil organic carbon: biodegradation and storage in density and size fractions. European Journal of Soil Science, 2020, 1-12.

Zimmermann M, Leifeld J, Fuhrer J. Quantifying soil organic carbon fractions by infrared-spectroscopy. Soil Biology & Biochemistry, 2007, 39(1): 224-231.

陈学文, 张晓平, 梁爱珍, 等. 耕作方式对黑土硬度和容重的影响. 应用生态学报, 2012, 23(2): 439-444.

陈学文, 王农, 刘亚军, 等. 不同耕作处理下冻融对农田黑土硬度的影响. 水土保持通报, 2012, 32(6): 55-60.

范如芹, 梁爱珍, 杨学明, 等. 耕作方式对黑土团聚体含量及特征的影响. 中国农业科学, 2010, 43(18): 3767-3775.

范如芹, 梁爱珍, 杨学明, 等.耕作与轮作方式对黑土有机碳和全氮储量的影响. 土壤学报, 2011, 48(04): 788-796.

郭亚飞. 保护性耕作下蚯蚓在土壤结构形成和有机碳周转过程中的作用. 中国科学院大学 (中国科学院东北地理与农业生态研究所), 2018.

李文凤, 张晓平, 梁爱珍, 等. 免耕对黑土蚯蚓数量和土壤密度的影响. 农业系统科学与综合研究, 2007, 23(4): 489-493.

刘慧, 魏永霞. 黑土区土壤侵蚀厚度对土地生产力的影响及其评价. 农业工程学报, 2014, 30(20): 288-296.

刘兴土, 阎百兴. 东北黑土区水土流失与粮食安全. 中国水土保持, 2009(1): 17-19.

彭新华, 王云强, 贾小旭, 等. 新时代中国土壤物理学主要领域进展与展望. 土壤学报, 2020, 57(5): 1071-1087.

杨学明, 张晓平, 方华军, 等.北美保护性耕作及对中国的意义.应用生态学报, 2004(2): 335-340.

杨学明, 张晓平, 方华军, 等. 用RothC-26.3模型模拟玉米连作下长期施肥对黑土有机碳的影响. 中国农业科学, 2003, 36(11): 1318-1324.

杨学明，张晓平. 保护性耕作：保护东北黑土资源的有效途径. 科学新闻周刊, 2001.