盐渍化农田土壤中作物秸秆分解的驱动机制：非生物与生物因子的协同作用

为解决盐渍化农田土壤有机碳(SOC)固存效率低下的问题，研究人员通过63天恒温培养实验，探究了盐度梯度(NS/LS/MS/HS/SS)下小麦与玉米秸秆的分解特征。研究发现土壤盐度通过刺激蛋白酶(PA)和多酚氧化酶(PPO)活性、增加溶解性有机碳(DOC)和硝态氮(NO3 – -N)消耗，显著提升秸秆表观碳矿化率(Cmin )，同时促使细菌群落向富营养型(Copio)转变。该研究为盐渍农田有机质调控提供了氮管理与盐分削减的新思路。

　　

全球盐渍化土壤面积超过10亿公顷，在干旱半干旱地区因强烈蒸发和淡水匮乏导致盐分表聚，而气候变化引发的海平面上升更加剧了这一趋势。盐渍化不仅通过渗透胁迫和离子毒性抑制作物生长，还破坏土壤团聚体结构，导致有机碳物理保护缺失。尽管秸秆还田是提升土壤碳汇的常规措施，但盐渍环境如何影响其分解机制尚不明确。山东省农业科学院的研究团队在《Geoderma》发表的研究，通过盐度梯度实验揭示了盐渍农田独特的秸秆分解驱动机制。

研究采用黄河三角洲五种盐度梯度土壤(非盐渍NS至重度盐渍SS)，以小麦(C/N=67)和玉米秸秆(C/N=28)为碳源进行恒温培养。通过测定土壤呼吸速率(SR)、酶活性、细菌群落结构等功能预测，结合偏最小二乘路径模型(PLS-PM)解析关键因子。

3.1 土壤碳与无机氮变化
盐渍化显著改变SOC动态，低盐土壤(LS)的SOC和累积土壤呼吸(CSR)最高。秸秆添加使表观碳矿化(C_min
)随盐度线性增加(R²
=0.34)，其中玉米秸秆在HS土壤矿化量达524.3 mg C kg^?1
。X射线光电子能谱(XPS)显示高盐土壤C-O和C=O功能基团占比提升，表明碳水化合物积累。盐渍土壤残留的NO₃
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-N在秸秆添加后锐减70%以上，净氮矿化(N_min
)与盐度呈显著负相关(R²
=0.32)。

3.2 土壤活性碳与微生物代谢特性
盐度通过增加DOC含量(最高达121.44 mg/kg)促进微生物活性。微生物代谢熵(qCO₂
)与盐度正相关，表明盐胁迫下微生物需投入更多能量维持生存。微生物商(MQ)在LS土壤最高，反映低盐环境更利于活性碳组分积累。

3.3 土壤胞外酶活性
盐度显著提升PPO(降解多酚类)和PA(水解蛋白质)活性，而β-葡萄糖苷酶(BG)和蔗糖酶(IA)在LS出现峰值。酶活性变化表明盐渍土壤微生物优先投资于获取氮素和降解顽固碳源。

3.4 土壤细菌多样性
高盐土壤细菌Sobs和Shannon指数降低，但富营养型细菌(Proteobacteria等)相对丰度增至75.92%。功能预测显示高盐环境促进几丁质降解和芳香化合物分解功能，但抑制硝化作用。

3.5 驱动机制解析
PLS-PM模型表明，盐度通过直接调控DOC、NO₃
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-N和酶活性，间接改变细菌群落结构(BCS)，最终促使富营养菌群(Copio)主导分解过程，解释54%的C_min
变异。

该研究颠覆了"盐度抑制秸秆分解"的传统认知，揭示盐渍农田因地形导致的盐分与NO₃
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-N共积累形成特殊微环境。分散的团聚体增加秸秆-土壤接触面，盐诱导的酶活性提升和富营养菌群增殖共同加速分解。这一发现为盐渍农田"分区管理"提供理论依据：高盐低洼区可增加秸秆还田量以消纳过剩氮素，而高地形非盐区需配合增氮减秸。研究创新性指出盐渍土壤碳循环调控必须统筹氮素管理与盐分削减，对实现盐碱地"碳增汇"目标具有重要实践意义。