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      保护性耕作是恢复和提高土壤肥力的重要措施，土壤有机碳在保持土壤肥力、维持作物生长与保护土壤环境方面具有非常重要的作用。然而，目前国内仍然缺少研究长期耕作的监测平台，因此采用模型的方法有助于研究长期保护性耕作下土壤有机碳的动态。

      近期，中国科学院东北地理与农业生态研究所/黑土区农业生态重点实验室梁爱珍课题组完成的题为“黑土区保护性耕作土壤有机碳动态的模型模拟研究”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷10期正式发表。

       依托东北黑土地保护性耕作长期定位试验地，选取免耕（NT）、秋翻（MP）、垄作（RT）3种处理下的土壤为研究对象，优化过程模型（RothC、AMG模型）与统计模型（MLPNN模型）的结构与参数，对比模拟长期保护性耕作下土壤有机碳储量的动态变化，评估不同模型对保护性耕作土壤有机碳动态模拟与预测的*，并揭示东北黑土有机碳对保护性耕作的长期响应及其影响因素。

RothC模型结构^[24]

MLPNN模型结构

       优化有机碳在模型中各碳库的分配系数后，RothC与AMG模型模拟误差显著降低。保护性耕作实施的前11年（2001—2012），RothC与AMG过程模型对土壤有机碳的动态变化模拟*没有显著差异，说明过程模型复杂的结构对持续时间相对较短的试验模拟*没有显著影响，统计模型MLPNN的模拟结果与过程模型相似，验证了统计模型在田块与样地等小空间尺度内的应用*。未来100年RothC与AMG模型预测的MP处理土壤有机碳变化趋势相同，但RothC模型预测结果得出，NT与RT处理土壤有机碳表现出先增长后达到平衡的趋势，但AMG模型模拟的结果却是有机碳一直处于增长趋势，这可能与土壤碳饱和效应与耕作处理的影响有关。RothC与AMG模型对碳投入都具有很高的灵敏度，但对气候因素与土壤因素变化的响应却存在差异。

                                                         RothC、AMG与MLPNN模型模拟长期保护性耕作东北黑土SOC储量随时间的变化趋势

                                                                                                                RothC、AMG与MLPNN模型的模拟*对比

       模型模拟长期保护性耕作土壤有机碳动态时需要因地制宜选择合适的预测模型。在预测保护性耕作土壤有机碳的短期变化时可以采用结构较为简单的AMG过程模型；在进行长期预测时，可以采用结构较为复杂的RothC模型。在特定条件下，统计模型MLPNN在田块与样地等小空间尺度上对土壤有机碳的模拟与过程模型具有相近的*。

      该研究获得中国科学院战略性先导科技专项（XDA28080200）、国家自然科学基金（42101277）、中国科学院黑土区重点实验室开放基金（2020ZKHT-06）、吉林省重大科技专项（20220302004NC）、吉林省自然科学基金（20230101085JC）的资助。

论文链接：《黑土区保护性耕作土壤有机碳动态的模型模拟研究》引用本文：王文俊, 梁爱珍, 张延, 陈学文, 黄丹丹. 黑土区保护性耕作土壤有机碳动态的模型模拟研究[J]. 中国农业科学, 2024, 57(10): 1943-1960.WANG WenJun, LIANG AiZhen, ZHANG Yan, CHEN XueWen, HUANG DanDan. Model Simulation Research of Soil Organic Carbon Dynamics of Long-Term Conservation Tillage in Black Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(10): 1943-1960.