富甲壳素有机改良剂对温室蔬菜系统表层与亚表层土壤有机碳固存的影响机制

推荐：针对温室蔬菜生产系统土壤盐渍化及有机碳(SOC)流失问题，研究人员通过施用富甲壳素有机改良剂(SC)和生物有机改良剂(ST)，系统探究了其对0-40 cm土层盐分动态、团聚体特性及SOC组分的影响。结果表明：ST处理显著提升表层土壤大团聚体比例(51.65%)和稳定性，同时促进亚表层难降解有机碳(ROC)积累；盐基离子(Ca2+/Mg2+)和电导率(EC)分别成为调控表层与亚表层SOC固存的关键因子，为盐渍化温室土壤碳汇提升提供了理论依据。

　　

随着中国设施蔬菜产业的快速发展，温室土壤长期面临施肥过量引发的次生盐渍化问题。盐分积累不仅导致土壤结构恶化，更通过破坏团聚体、加速有机质分解等方式威胁土壤碳库稳定性。尤其值得注意的是，现有研究多聚焦于0-20 cm表层土壤，而对占土壤体积60%以上的亚表层(20-40 cm)碳循环机制认识不足。与此同时，全球每年产生600-800万吨甲壳类废弃物，其富含的甲壳素(C₈H₁₃NO₅)n)因其独特的钙镁含量和低C/N比(6-7)，在改良盐渍土方面展现出巨大潜力。

针对这一现状，山东农业大学的研究团队在山东济南的典型日光温室中开展了为期一年的控制试验。研究设置三种处理：常规施肥(CK)、富甲壳素有机改良剂(SC)和含解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)的生物有机改良剂(ST)，通过分层采样(0-20 cm和20-40 cm)结合多尺度分析，首次系统揭示了有机改良对双层土壤碳固存的差异化调控机制。

研究采用的关键技术包括：湿筛法测定水稳性团聚体分级(>2000 μm、250-2000 μm、53-250 μm、<53 μm)；冗余分析(RDA)解析环境因子与碳组分的关联；结构方程模型(SEM)量化盐分-团聚体-碳组分的因果路径。实验还创新性地引入土壤脱盐率(SDR)指标，通过ICP-OES和离子色谱同步监测8种盐基离子迁移规律。

盐分动态的层间差异
研究发现温室高温环境(最高44°C)导致盐分表聚效应，ST处理使表层EC值提升3.13%却显著提高脱盐率(11.84%)，而亚表层EC增幅达46.72%。这表明生物改良剂通过促进盐分淋溶实现了表层盐害缓解，但可能加剧亚表层盐分积累。

碳组分响应特征
在表层土壤，ST处理使易氧化碳(EOC)和微生物量碳(MBC)分别增加30.22%和13.73%，而SC处理使颗粒有机碳(POC)提升43.20%。亚表层则呈现不同规律：ST处理使POC和MBC分别增加67.29%和87.05%，且难降解有机碳(ROC)与EC呈显著正相关(R²=0.85)。

团聚体调控机制
ST处理使表层大团聚体(LMA)比例增加28%，平均重量直径(MWD)提升51.65%，关键驱动因子为Mg²⁺(R²=0.80)和pH下降。亚表层团聚体稳定性主要受EC调控(R²=0.86)，ST处理使>2000 μm团聚体比例从8.41%增至19.82%。

碳固存路径解析
SEM模型揭示：表层SOC积累遵循"pH↓→Ca²⁺/Mg²⁺↑→团聚体稳定→EOC↑"路径；亚表层则呈现"EC↑→LMA形成→ROC累积"的独特模式。值得注意的是，亚表层每增加1 dS m^-1 EC可使ROC含量提升17.3%，证实适度盐分对深层碳的保护作用。

这项发表在《Environmental Technology》的研究，首次阐明了盐渍化温室系统中土壤碳固存的垂直分异规律。其创新价值体现在三方面：① 发现生物改良剂通过"表层脱盐-亚层固盐"的双重效应实现碳汇提升；② 揭示Ca²⁺桥效应在表层与Mg²⁺-EC协同在亚表层的主导作用；③ 提出"表层促周转-亚层保稳定"的碳管理新策略。该成果为利用甲壳素废弃物实现"盐渍土改良-碳增汇"协同提供了关键技术支撑，对实现设施农业可持续发展具有重要指导意义。