黄河三角洲沿海盐碱土碳封存的特点及其对作物种植模式的响应

《Journal of Environmental Management》：Characteristics of carbon sequestration in coastal saline-alkali soils of the Yellow River Delta and their response to crop planting patterns

沿海盐碱土碳封存潜力受种植模式和管理措施影响显著，无机碳（SIC）占比82%-96%，有机碳（SOC）以矿物结合态为主。灌溉与生物炭应用提升SOC稳定性及矿化效率，种植模式对SOC矿化影响不一致。研究为优化盐碱土碳管理提供依据。

　　本研究聚焦于沿海盐碱土壤中的碳固存特性，探索不同种植模式对土壤碳储量和碳稳定性的影响。沿海盐碱土壤在全球范围内具有重要的农业和生态价值，其不仅是重要的可耕地储备资源，同时也是“蓝碳”汇的重要组成部分。然而，目前对于盐碱土壤复垦过程中如何影响土壤碳固存机制的理解仍不充分，这在一定程度上限制了对沿海盐碱土壤碳固存潜力的准确评估。因此，深入研究沿海盐碱土壤的碳固存特性，对于提高其碳汇能力、优化农业管理措施以及应对全球气候变化具有重要意义。

研究采用多种种植模式，包括耕作与非耕作地块、不同作物类型（如大白菜、花生、大豆、水稻、玉米）以及不同的管理方式（如灌溉和生物炭施用），系统分析了这些模式对土壤碳固存的影响。结果表明，沿海盐碱土壤中的碳主要以无机碳（SIC）的形式存在，占总碳含量的82%至96%。而土壤有机碳（SOC）则主要以与矿物质结合的有机碳（MAOC）形式存在。这说明在沿海盐碱土壤中，无机碳在碳固存中占据主导地位，而有机碳则受到土壤物理化学性质的显著影响。

土壤的物理化学性质对SIC和SOC含量有显著的正向影响，但对SOC稳定性却表现出负向作用。具体而言，土壤容重（BD）等物理性质以及酶活性等生物化学指标对SOC的稳定性有不利影响。这意味着，在实际农业管理中，若土壤容重过高或酶活性过强，可能会降低SOC的稳定性，从而影响其固存能力。此外，SOC的矿化过程受到SOC稳定性（如DOC/SOC、MBC/SOC和ROC/SOC）的正向影响，但又受到MAOC/POC的负向影响。这一发现表明，SOC的矿化不仅与有机碳的结构稳定性有关，还与有机碳与矿物质的结合程度密切相关。

在种植模式方面，研究发现作物种植能够显著增加SIC含量，但对SOC稳定性的影响则呈现出一定的复杂性。作物种植不仅通过植物残体和根系分泌物增加SOC的输入，还可能通过改变土壤环境间接影响SOC的稳定性。然而，研究并未发现作物种植对SOC矿化存在一致的影响模式。这提示我们在考虑不同作物对土壤碳固存的影响时，需要更加细致地分析其具体作用机制。

在生物炭施用和灌溉管理方面，研究发现这些措施能够显著提高SOC的稳定性，但同时也会促进SOC的矿化。这表明，生物炭和灌溉虽然在短期内有助于提升土壤碳固存能力，但其长期效果可能受到其他因素的影响，例如土壤水分条件的变化和微生物活动的增强。因此，在实际应用中，应综合考虑这些因素，制定合理的土壤管理策略。

本研究的重点在于揭示沿海盐碱土壤的碳固存机制，并为提升其碳汇能力提供科学依据。通过分析不同种植模式下的土壤碳成分、矿化特性以及碳稳定性，研究发现沿海盐碱土壤的碳固存能力较强，表现为较高的SIC和MAOC含量、较强的SOC稳定性以及较低的矿化潜力。这些结果表明，沿海盐碱土壤在碳固存方面具有独特的潜力，但也面临一定的挑战。

研究进一步指出，土壤的物理化学性质和酶活性是影响碳固存的关键因素。这为未来在沿海盐碱土壤中实施有效的碳管理措施提供了方向。例如，通过优化土壤管理措施，如鼓励种植旱地作物（如水稻）以及施用土壤改良剂，可以有效提高SIC的积累。同时，这些措施还能增强土壤的碳稳定性，从而提升土壤的碳固存能力。

此外，研究还强调了沿海盐碱土壤在地理环境和生态功能上的独特性。相较于内陆盐碱土壤，沿海盐碱土壤通常具有较高的盐度和pH值，这些特性可能对碳的固定和释放产生显著影响。同时，由于潮汐水文变化和频繁的干湿交替，沿海盐碱土壤的碳储量和分布也呈现出一定的动态性。这种动态性使得沿海盐碱土壤的碳固存机制更加复杂，需要进一步的研究来揭示其内在规律。

在农业实践方面，研究发现作物种植对土壤碳固存的影响不仅取决于作物种类，还受到种植模式和管理方式的综合影响。例如，水稻种植可能比其他作物更能促进SIC的积累，但同时也可能对SOC稳定性产生不利影响。因此，在制定农业管理措施时，应充分考虑作物种类和种植方式对土壤碳固存的综合影响，以实现最佳的碳管理效果。

总体而言，本研究通过系统的实验和数据分析，揭示了沿海盐碱土壤在碳固存方面的关键特征和影响因素。研究结果不仅有助于提升对沿海盐碱土壤碳固存机制的理解，也为未来的土壤管理实践提供了科学依据。在应对全球气候变化和保障粮食安全的背景下，如何有效提升沿海盐碱土壤的碳固存能力，将成为未来农业和生态保护的重要课题。