土壤微生物多样性：农业生态系统中病原抑制与接种剂性能的关键调控因子

本研究针对长期农业活动下土壤类型、景观连通性和土壤多样性对自然贡献(NCP)的影响机制不明的问题，以松嫩平原为研究对象，通过方差分析和随机森林模型揭示了Haplic Phaeozems土壤具有最优NCP表现（SOC 19.50-19.74 g/kg，SR 22.83-27.03 t/ha，WY 119.81-146.83 mm），发现景观连通性和土壤多样性对NCP的影响甚至超过部分环境因子，为农业土壤可持续管理提供了新视角。

　　

在全球气候变化和农业集约化的双重压力下，土壤生态系统的服务功能正面临严峻挑战。作为世界三大黑土区之一的松嫩平原，其肥沃的土壤支撑着中国东北重要的粮食生产，但长期耕作已导致土壤物理性质显著改变，进而影响自然对人类的贡献(Nature's Contributions to People, NCP)。目前关于不同土壤类型在长期农业活动下如何影响NCP变化的研究仍存在空白，特别是土壤性质变化与景观连通性、土壤多样性的交互作用机制尚不明确。

中国科学院的科研团队在《Geoderma》发表的重要研究，通过整合1979-1985年和2010-2018年两期全国土壤调查数据，采用景观生态学指标和地理空间分析方法，系统评估了1980-2020年间松嫩平原土壤类型、景观连通性和土壤多样性对三种关键NCP（土壤有机碳SOC、土壤保持SR和水产量WY）的影响。研究创新性地将景观生态学理论引入农业土壤研究，构建了9km×9km网格尺度的评价体系，运用方差分析、地理加权回归和随机森林模型等多元统计方法，揭示了土壤景观特征对生态系统服务的调控机制。

关键技术方法包括：基于HWSD土壤数据库进行类型划分；使用Fragstats 4.2计算景观连通性(CONNECT、CONTAG、COHESION)和土壤多样性指标(SHDI、PR、SHEI)；采用修正通用土壤流失方程(RUSLE)评估SR；通过水平衡模型计算WY；运用GWmodelS进行空间回归分析。

研究结果方面，"不同土壤类型下NCP的水平与变化"显示：Haplic Phaeozems表现出最优异的NCP水平（SOC 19.50-19.74 g/kg，SR 22.83-27.03 t/ha，WY 119.81-146.83 mm），而西部脆弱土壤类型如Gleyic Chernozems则出现NCP指标下降。通过聚类分析将土壤分为四类：稳定改善型（如Haplic Phaeozems）、轻度脆弱型（如Gleyic Chernozems）、中度脆弱型（如Gleyic Phaeozems）和高度脆弱型（如Calcic Chernozems）。

"NCP对景观连通性和土壤多样性的空间响应"表明：土壤多样性指标PR在64.22%区域促进SOC，SHEI在56.27%区域提升SOC；CONNECT在51.73%区域改善SOC，而CONTAG在60.18%区域抑制SOC。地理加权回归模型R²达0.57-0.72，证实景观特征对NCP具有显著空间异质性影响。

"影响NCP变化的因素重要性"分析显示：虽然气候因子对SOC变化的解释贡献最大（温度78.02%），但COHESION对SR变化的重要性(17.43%)已接近温度(18.76%)，表明土壤景观特征在某些情况下可超越环境因子的影响。

这项研究的重要价值在于：首次在农业区域系统评估了土壤类型与景观特征对NCP的协同影响，突破了传统研究仅关注静态土壤属性的局限。研究发现景观连通性和土壤多样性对NCP的影响可能超过部分环境因子，这为理解农业生态系统服务形成机制提供了新视角。实践层面，研究提出的"秸秆还田耕作"和"坡地梯田建设"等管理措施，可直接指导松嫩平原黑土保护行动。特别是识别出的四类土壤脆弱性等级，为区域差异化土壤管理提供了科学依据。该研究建立的评价框架可推广应用于全球其他农业生态区，对实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的土地退化零增长目标具有重要参考价值。