盐碱土壤碳汇双路径机制：堆肥发酵秸秆介导的大团聚体保护与化能自养补偿协同作用

为解决盐碱土壤有机碳固存效率低、微生物活性受抑制等问题，山东农业大学团队通过盆栽实验揭示了堆肥发酵秸秆还田(CFSR)在轻度和重度盐碱土壤中的差异化固碳机制。研究发现CFSR通过大团聚体形成(+4.19%)和Acidobacteriota富集提升轻度盐碱土固碳量(0.311 t ha-1 yr-1)，在重度盐碱土则通过微团聚体稳定化(+29.32%)和cbbL基因丰度提升(48.38%)实现碳固定。该研究为全球盐渍农田碳汇管理提供了分级调控理论框架。

　　

全球盐碱土壤面积已超过10亿公顷，这些"生态顽疾"既是农业生产的障碍，又蕴藏着巨大的碳汇潜力。然而高盐环境导致土壤团聚体结构不稳定、微生物活性受抑制，新添加的有机质40-60%会快速矿化流失。传统秸秆还田技术在盐碱地应用中面临巨大挑战——就像试图用普通胶水粘合浸水的积木，盐分不断瓦解着土壤颗粒间的粘结力，而失衡的微生物群落则像低效的转化工厂，难以将秸秆有效转化为稳定碳库。

山东农业大学的研究团队针对这一难题，创新性地采用堆肥发酵秸秆还田(CFSR)技术，在山东潍坊轻(盐度1.76‰)重(盐度4.06‰)盐碱土壤展开盆栽实验。通过多尺度分析框架，揭示了盐碱土壤中"物理-化学"双屏障协同固碳的新机制，相关成果发表在《Climate Smart Agriculture》。

研究采用三项关键技术：扫描电镜-能谱联用(SEM-EDS)解析秸秆形态与元素分布；高通量16S rRNA测序结合共现网络拓扑分析揭示微生物群落组装规律；结构方程模型(SEM)量化不同盐度下的碳固定路径。实验设置常规秸秆还田(CSR)与CFSR对比组，监测土壤团聚体分布、有机碳组分及微生物功能基因cbbL(编码核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶)的变化。

在土壤有机碳固存率方面，CFSR使轻度盐碱土固碳量提升75.6%(0.311 vs 0.177 t ha^-1 yr^-1)，重度盐碱土提高7.7%(0.253 vs 0.235 t ha^-1 yr^-1)。扫描电镜显示CFSR处理后的秸秆表面孔隙率增加至22%(CSR<5%)，硅(Si)含量提升至7.56%，形成"纳米硅骨架"支撑结构。

土壤团聚体分布呈现盐度依赖性分化：轻度盐碱土中CFSR使大团聚体(0.25-2 mm)质量占比增加4.19%，其有机碳贡献率达11.47%；而重度盐碱土中微团聚体(0.053-0.25 mm)稳定性指数提升29.32%，平均重量直径(MWD)增加5.2%。这种"大团聚体主导"向"微团聚体-微生物协同"的转变，印证了盐度阈值效应。

微生物网络重构展现出惊人适应性：轻度盐碱土中CFSR构建了以Acidobacteriota为核心的高密度网络(图密度0.269)，其通过分泌有机酸降低环境pH，促进矿物-有机质复合体形成；重度盐碱土则形成以Actinobacteriota为中心的模块化网络(622条边)，通过分泌胞外多糖与木质素降解产物交联，形成"生物化学复合凝胶"稳定微团聚体。值得注意的是，cbbL基因在根际与非根际呈现空间分异——轻度盐碱土根际cbbL/16S rRNA比值提升232%，而重度盐碱土非根际区增加48.38%，揭示出"根际自养-非根际保护"的时空互补策略。

结构方程模型(SEM)量化了双路径机制：在轻度盐碱土中，溶解性有机碳(DOC)介导的大团聚体稳定化路径占主导(λ=1.902)；而重度盐碱土依赖化能自养碳泵驱动的微团聚体保护路径(λ=1.856)。这种分化源于盐度对微生物功能的筛选——当盐度<2‰时，酸性杆菌门(Acidobacteriota)通过"呼吸抑制-碳积累"机制促进物理保护；盐度>4‰时，放线菌门(Actinobacteriota)则通过"硅架-生物膜"协同实现化学稳定。

该研究建立了盐碱土壤碳汇的层级调控框架：轻度盐碱区优先采用CFSR促进大团聚体形成，重度盐碱区则侧重激活微生物硅耦合效应。这种"因地制宜"的策略突破了传统秸秆还田的局限性，好比为不同盐渍程度的土壤"量身定制"碳汇方案。研究提出的双模式稳定化范式——"轻度盐度物理保护，重度盐度微生物-矿物互作"，为全球气候变化背景下的盐碱地生态修复提供了创新思路，有望使这些"生态短板"区域转变为重要的气候智能型农业碳汇。