我国七大农业区耕地土壤有机碳密度的影响因素分析

摘要

为探究影响我国耕地土壤有机碳密度（Soil Organic Carbon Density,SOCD）空间布局的关键因素，基于“中国高分辨率国家土壤信息格网基本属性数据集（2010—2018年）”，以农业区为研究单元建立分层回归模型和空间回归模型，分析水热、植被、施肥和秸秆还田等相关指标与耕地SOCD的关系。结果表明：1）全国各农业区耕地SOCD的分布呈现较大差异，水田SOCD由高到低表现为东北>华南>长江中下游>西南>黄淮海>甘新>黄土高原区；旱地SOCD由高到低为东北>华南>西南>长江中下游>甘新>黄土高原>黄淮海区；最高均为东北区（水田7.6±2.39，旱地6.58±2.75），甘新区、黄土高原区及黄淮海区较低（水田分别为3.08±1.29、3.09±0.38和3.15±0.43，旱地分别为3.24±1.27、3.11±0.97和2.78±0.36）。2）根据分层回归模型一（HRMⅠ），自然因素对大部分农业区耕地SOCD的空间差异起着主导作用（R2>0.5），加入人为因素指标后的分层回归模型二（HRMⅡ）对各农业区耕地SOCD空间分布差异的解释水平有不同程度的增加，其中黄淮海区最为显著（△R2=0.152,P=0.001<0.01）。3）通过模型参数检验，长江中下游区采用线性回归模型，东北区采用空间误差模型，其他农业区采用空间滞后模型。4）耕地SOCD的影响机制在各农业区既有共性也有差异，海拔高度（X5）和秸秆还田面积（Z7）对各农业区耕地SOCD全部为正向影响（各区X5、Z7对应系数均>0），水热和植被条件、土壤侵蚀、化肥施用、灌溉、农业机械使用和粮食产量对不同农业区的耕地SOCD的影响存在差异。综上，全国耕地SOCD空间分布差异较大，影响各农业区耕地SOCD差异的关键因素不同；应针对不同农业区气候和土地利用条件，采取相应的耕地土壤有机碳固存策略，长江中下游区、华南区和西南区使用生物炭等土壤改良剂、推广精准配比施肥等，东北区采用土壤改良剂、推广保护性耕作技术，黄淮海区和黄土高原区应注重推广精准配比施肥和灌溉方式。此外，鼓励全国各农业区实施秸秆还田，持续改良秸秆还田方式，以促进土壤健康和农业的可持续发展。

关键词

耕地土壤有机碳密度 / 分层回归模型 / 空间回归模型 / 影响因素 / 农业生产管理政策建议