农田生态学和长期试验示范引领黑土地保护和农业可持续发展
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建立了黑土长期定位试验体系，揭示了黑土肥力演变过程
黑土长期定位试验体系夯实了科学研究基础
我国东北黑土地的开垦利用经历了 50—200 年，由于土壤肥力变化受人类活动和自然环境的综合影响，在研究其变化规律过程中，田间长期定位试验具有非常重要的作用。围绕黑土地农田生态系统的结构和功能，海伦站建立了一系列长期定位试验（图 2）。最早的长期定位试验是沈善敏先生于 1985 年设计的“农田养分循环利用”，其后是鲁如坤先生、林心雄先生和谢建昌先生分别设计了“氮磷钾”试验、“土壤有机质”试验和“土壤钾素”试验；再后来是韩晓增研究员根据黑土地的形成特征和农田化过程中的关键农作制度及区域农田生产的代表性设计了耕地土壤自然恢复、母质初级成土过程与特征、施肥（包括秸秆还田）、耕作和轮作 5 大类 13 组长期定位试验。1985 年和 2004 年分别建立了 2 组耕地土壤自然恢复长期定位试验，用于系统研究耕地恢复为自然生态系统过程中黑土属性的可逆性及其演变速度；1989 年建立不同组合的耕作试验，目前已发展为免耕秸秆覆盖和组合耕法方面的研究；1990 年建立了基于大豆的不同轮作连作试验，用于系统分析玉米、大豆、小麦不同组合轮作和连作条件下的农田生态效应；1993 年建立水肥耦合效应长期定位试验，研究旱作农业以水定肥和以肥调水机理；2004 年建立黑土母质初级成土过程及其肥力演化机制试验，模拟了黑土层侵蚀殆尽黄土裸露后，母质表层形成土壤的一系列过程和肥力形成机制及潜力；1985—2004 年间建立了 7 组长期施肥试验，主要包括化肥、有机肥、有机肥和化肥的配施以及秸秆还田，用于系统研究土壤培肥和肥料效应。除了长期定位试验外，海伦站还建立了土壤水分动态平衡观测场、养分长期监测样地和农田小气候观测场。上述长期定位试验和观测场/监测样地，为揭示黑土肥力变化过程及调控因素奠定了坚实的基础。
图 2 海伦站长期定位试验样地
（a）不同生态系统定位试验（1985年）；（b）作物长期连作与轮作试验（1990年）；（c）水肥耦合效应定位试验（1993年）；（d）黑土母质初级成土过程模拟试验（2004年）