中国盐碱地土壤多功能性与碳汇的空间优化修复策略研究

针对中国盐碱地土壤多功能性(SMF)与碳汇潜力受空间异质性制约的问题，研究人员通过整合全国尺度meta分析与机器学习空间预测模型，首次评估了物理、化学及生物修复措施对土壤有机碳(SOC)和SMF的差异化影响。研究发现化学措施在全国尺度增效最优，生物措施在西北、东北及沿海区域表现突出，SOC提升可间接提高作物产量，但未来气候变化可能削弱SMF与SOC的关联。该研究为盐碱地修复与碳中和目标协同推进提供了科学依据。

　　

在全球气候变化与粮食安全双重压力下，盐碱化土壤已成为威胁陆地生态系统的"隐形杀手"。中国作为全球第三大盐碱地分布国，超过1亿公顷的盐碱土壤因气候带与水文条件差异呈现显著空间异质性，传统"一刀切"的修复策略难以奏效。更严峻的是，盐碱化导致土壤有机碳(SOC)库以每年6.8 Pg的速度流失，不仅削弱土壤多功能性(Soil Multifunctionality, SMF)——即土壤同步维持生态服务的能力，还加剧了温室效应。尽管已有研究尝试评估单一修复措施效果，但如何针对不同区域特性设计"量体裁衣"的修复方案，并协同提升碳汇功能，仍是悬而未决的科学难题。

为此，中国科研团队在《Journal of Cleaner Production》发表突破性研究，首次将全国尺度meta分析与机器学习空间预测模型相结合，系统评估了物理（如秸秆还田）、化学（如生物炭改良）和生物（如微生物接种）三类修复措施对盐碱地SOC和SMF的影响。研究团队整合了来自407项田间试验的2098组数据，运用随机森林(RF)算法构建空间预测模型，绘制了2018年SOC与SMF效应值分布图，并预测了SSP1-1.9至SSP5-8.5气候情景下2081-2100年的变化趋势。

关键技术方法包括：1) 全国尺度meta分析量化修复措施效应值；2) 随机森林算法构建SOC与SMF空间预测模型；3) 基于气候带与水文条件划分西北(NWT)、东北(NET)、北方(NT)及沿海(CT)四大区域；4) 耦合CMIP6气候模型预测未来情景下修复效果演变。

主要结果

1. 区域基础特性差异
   西北盐碱地土壤电导率(EC)达3.35±0.15 ds m^-1，显著高于其他区域，而东北土壤pH最高(9.17±0.89)。沿海地区SOC含量最低(6.23±0.42 g kg^-1)，揭示不同区域盐碱化驱动机制的差异。

2. 修复措施效应层级
   化学措施（如有机肥施用）在全国尺度提升SOC效果最佳（+22%），生物措施（如微生物接种）在西北、东北及沿海区域表现突出，最大可提升SOC储量30%。SOC每增加1 g kg^-1，SMF指数提升0.37，且作物产量同步提高。

3. 未来气候的颠覆性影响
   SSP5-8.5情景下，升温与降水变化将使SMF改善潜力降低18%，但反常地促进SOC积累速率提升12%，导致SMF与SOC的关联强度减弱43%，暗示未来盐碱地修复需重新权衡碳汇与生态功能目标。

结论与意义
该研究首次揭示中国盐碱地表层SOC储量为126.05 Tg，通过优化修复策略可实现37.8 Tg的额外碳汇潜力。研究建立的"区域-措施-功能"匹配框架证明：化学修复适合作为全国基线方案，而生物修复在干旱区与滨海带更具优势。更深远的意义在于，发现气候变化将解耦SOC与SMF的协同关系，这对设计具有气候韧性的盐碱地修复策略提出新挑战。成果为《巴黎协定》框架下实现"盐碱地改良-粮食安全-碳中和"三位一体目标提供了关键科学支撑。