罗冲团队发布1984-2023年三江平原黑土区土壤有机质多年代际评估数据集
- ：罗冲团队
- ：2026-10-10
近期，罗冲团队通过生态网络云平台（https://www.nesdc.org.cn）发布了1984-2023年三江平原黑土区土壤有机质多年代际评估数据集（SOM-SJP-40y），用户可在线访问获取数据。相关研究成果以“A multi-decadal assessment dataset of soil organic matter in the Sanjiang Plain black soil region (1984-2023)”为题发表在Scientific Data期刊。该数据集提供了三江平原黑土区耕地表层（0–500px）土壤有机质（SOM）在1990s、2000s、2010s和2020s四个年代际的30m空间分辨率分布图，可支撑土壤质量评估、耕地保护与碳管理研究。
土壤有机质（SOM）是土壤质量和农业生产力的关键指标，在维持全球土壤健康和粮食安全方面发挥着重要作用，增强土壤碳固存被认为是实现2050年碳中和目标的关键路径之一。然而，随着人类活动强度不断增加（如施肥和土地利用变化），耕地SOM含量持续下降，威胁土壤肥力、生态系统稳定性和气候调节功能，以往对SOM动态的研究多依赖MODIS、Sentinel-2和高分二号等卫星影像，但这些传感器大多自20世纪90年代末才开始提供数据，限制了其对1990年代之前SOM空间格局的重建能力。研究团队利用Landsat系列（Landsat-5 TM和Landsat-8 OLI）1984-2023年所有可用无云影像，结合谷歌地球引擎GEE平台，制备了一套三江平原黑土区1984-2023年耕地表层（0-500px）SOM多年代际数据集（SOM-SJP-40y）。经过验证，模型性能为R²=0.72、RMSE=8.66 g/kg-1、RPD=1.75，SOM时空动态特征明显：（1）1984-2023年三江平原SOM总体呈下降趋势，区域平均SOM含量从1990s的46.05g kg-1降至2020s的44.61 g·kg-1；（2）高SOM区域（>50g kg-1）主要集中于佳木斯和双鸭山部分区域，低SOM区域（<20g kg-1）出现在鹤岗东北部；（3）约52.95%的耕地经历了SOM损失，尤其在2000s-2010s农业集约化阶段，2010年后部分区域出现局部恢复，可能与保护性耕作政策有关。此数据集可填补三江平原黑土区长期SOM动态的时间空白，有助于增强对黑土区耕地土壤质量演变的认识。
图1数据集生成流程
研究团队收集了三江平原364个表层（0–500px）土壤样品，其中2010年代176个、2020年代188个，并独立使用33个验证样本评估模型性能。基于Google Earth Engine平台，选取1984–2023年所有Landsat TM/OLI无云影像，构建10年间隔的年代际中值合成影像（1984–1993、1994–2003、2004–2013、2014–2023），并提取NDVI、EVI、SAVI、TVI、LSWI、MSI等7个光谱指数及高程、坡度、坡向3个地形因子。采用K-means聚类将耕地划分为2个类别，分别构建随机森林全局模型与概率混合模型，最终采用概率混合模型生成SOM空间分布图。模型精度达到R²=0.72、RMSE=8.66 g kg-1、RPD=1.75。数据集可用于土壤质量评估、农田保护、碳管理和可持续农业决策。
结果表明，1984–2023年三江平原耕地SOM总体呈下降趋势，区域平均SOM含量从1990s的46.05g kg-1降至2020s的44.61g kg-1。高SOM区域（>50g kg-1）主要集中于佳木斯、双鸭山部分区域，低SOM区域（<20g kg-1）出现在鹤岗东北部。约52.95%的耕地经历了SOM损失，尤其在2000s–2010s农业集约化阶段；2010年后部分区域出现局部恢复，可能与保护性耕作政策有关。该数据集与SoilGrids空间分布格局总体一致，但能捕捉更精细的区域尺度空间变异。
图2 不同聚类环境协变量与SOM之间的相关性。(a)表示第1个聚类与SOM的相关性，(b)表示第2个聚类与SOM的相关性。
图3 全局模型与混合模型的预测准确性比较。(a和b)表示仅使用光谱波段输入以及添加环境协变量的全局模型的预测准确性，
(c和d)表示仅使用光谱波段输入以及添加环境协变量的混合模型的预测准确性)。
该项研究工作和数据制备得到了国家重点研发计划（2021YFD1500100）的资助。
论文信息：Zhang, Y., Liu, H. & Luo, C. A multi-decadal assessment dataset of soil organic matter in the Sanjiang Plain black soil region (1984-2023). Sci Data (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07401-1
数据链接：1984-2023年三江平原黑土区土壤有机质多年代际评估数据集