富含甲壳素的有机改良剂对盐渍土不同深度土壤有机碳固存的增强机制研究

推荐：针对温室蔬菜生产系统土壤盐渍化加剧和有机碳(SOC)固存不足的问题，研究人员通过施用富含甲壳素(SC)和生物有机(ST)改良剂，探究其对0-40 cm土层SOC固存的影响。结果表明：两种改良剂显著提升表层(0-20 cm)易氧化碳(EOC)和亚表层(20-40 cm)顽固性有机碳(ROC)，并通过Ca2+/Mg2+桥联作用促进大团聚体(LMA>2000 μm)形成。该研究为盐渍化温室土壤的碳汇管理提供了理论依据。

　　

随着中国设施蔬菜产业的快速发展，过度施肥和频繁灌溉导致的土壤盐渍化问题日益严重。盐分积累不仅破坏土壤结构，还会通过Na⁺置换Ca²⁺等机制加速有机碳矿化，威胁农业可持续发展。与此同时，全球每年产生600-800万吨虾蟹壳废弃物，这些富含甲壳素（15-40%）的有机资源如何变废为宝，成为土壤改良的研究热点。

山东农业大学的研究团队在《Environmental Technology》发表的最新研究中，创新性地将虾蟹壳废弃物转化为富含甲壳素的有机改良剂(SC)，并与解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)复合制成生物有机改良剂(ST)，系统评估了二者对盐渍化温室土壤不同深度碳固存的影响。

研究采用温室控制实验，设置对照(CK)、SC(15 t ha^-1 yr^-1)和ST(同量含菌剂)三组处理，通过分层采样(0-20 cm和20-40 cm)结合湿筛法分析团聚体分布，采用重铬酸钾氧化法测定SOC及其组分，并运用冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)解析关键驱动因子。

3.1 盐分动态的层间差异

改良剂使表层EC值提升11.84%(SC)和3.13%(ST)，但脱盐率(SDR)反而提高，表明盐分向亚表层淋溶。亚层EC增幅达57.79%(SC)和46.72%(ST)，主要源于Ca²⁺(+44.8%)和Mg²⁺(+46.7%)增加，而非Na⁺。

3.2 碳组分响应特征

表层EOC和MBC分别增加30.2%和13.7%(ST)，而亚层以ROC积累为主。ST处理使亚层POC(67.3%)和MBC(87.1%)显著提升，表明微生物驱动的碳转化在垂直方向上存在梯度差异。

3.3 团聚体调控机制

ST在表层使大团聚体(LMA)比例提高51.7%，而SC在亚层效果更显著。SEM分析揭示：表层SOC受pH→Ca²⁺/Mg²⁺→EOC路径驱动，而亚层SOC主要依赖EC→LMA→ROC路径。

4.3 碳固存的双路径模型

研究首次阐明盐渍土碳固存的层间分异机制：表层通过降低pH释放Ca²⁺/Mg²⁺，促进微团聚体(53-250 μm)向大团聚体转化，加速活性碳周转；亚层则依靠适度升高的EC抑制微生物活性，配合垂直迁移的有机分子，增强ROC的物理保护。

该研究为设施农业盐渍土修复提供了创新思路：富含甲壳素的改良剂不仅能实现废弃物资源化利用，还可通过"表层促循环-深层稳储存"的双路径协同提升碳汇功能。未来研究需进一步解析团聚体内碳-矿物-微生物的互作机制，以优化改良剂在盐渍化生态系统中的应用策略。