《Science of The Total Environment》：Insights into the accumulation and chemical composition of soil organic matter influenced by saltwater intrusion in agricultural areas
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土壤有机碳（SOC）分异与化学组成受盐水入侵（SWI）显著影响， Thai农业区SWI区总SOC含量（31±1 g kg?1）低于对照组（37±1 g kg?1），fSOM（2.1±0.2）和oSOM（2.5±0.3）及wSOM（7.4±0.6）、sSOM（18.2±1.1）均低于对照，主要因O-烷基及芳香碳减少。
Kiattisak Sonsri|Athitiya Limmalai|Natthaphong Phayaban|Benjamaporn Janplang|Phanuwit Poolsab|Yutthana Phankamolsil|Tanutnan Tengprasert|Napaporn Phankamolsil
泰国那空巴通府甘彭萨恩校区卡塞萨特大学农业学院土壤科学系
摘要
海水入侵（SWI）对农业系统和土壤碳（C）循环构成了严重威胁。尽管土壤有机质（SOM）作为陆地碳库的核心作用已被广泛认可，但关于SWI如何影响农业地区SOM的积累及其化学组成的深入信息仍然缺乏。为填补这一空白，研究人员将未受SWI影响的农业土壤（对照组）和受SWI影响的农业土壤（SWI组）中的SOM进行了分级，分为自由颗粒态（fSOM）、封闭轻态（oSOM）、弱结合态（wSOM）和强结合态（sSOM）。使用13C核磁共振（NMR）技术对土壤整体及SOM各组分进行了化学分析。SWI组土壤的总有机碳（SOC）含量（31 ± 1 g C kg?1）低于对照组（37 ± 1 g C kg?1），这可能是由于O-烷基碳和羧基碳的减少所致。SWI组中fSOM和oSOM的SOC含量（分别为2.1 ± 0.2 g C kg?1和2.5 ± 0.3 g C kg?1?1和3.4 ± 0.3 g C kg?1），这可能反映了O-烷基碳的减少。同样，SWI组中wSOM和sSOM的SOC含量（分别为7.4 ± 0.6 g C kg?1和18.2 ± 1.1 g C kg?1?1和21.3 ± 0.6 g C kg?1），这可能是由于芳香族碳的减少。这些发现揭示了SWI对农业地区SOM积累形式的影响，并将其与化学成分联系起来。
引言
海平面上升是气候变化带来的一个关键问题，预计到2100年全球海平面将上升0.5至1.2米（Church等人，2013年；Kopp等人，2014年）。海平面上升的主要后果之一是海水入侵（SWI），即咸水侵入淡水含水层和地表水系统（Tully等人，2019年；de la Reguera和Tully，2021年；Phankamolsil等人，2021年）。SWI对全球沿海社区和农业系统的长期韧性和可持续性构成了严重威胁（White和Kaplan，2017年；Mondal等人，2023年；Su等人，2025年）。例如，SWI对越南湄公河三角洲的稻田和甘蔗种植园造成了负面影响（Thanh，2016年；Gopalakrishnan等人，2019年），改变了美国土壤的电导率、氯化物和硫酸盐浓度以及磷的形态（Tully等人，2019年），并影响了泰国农业地区的土壤性质，如盐度和碱度（Sonsri和Phankamolsil，2019年；Sonsri等人，2021年）。此外，SWI还可能显著改变土壤中碳（C）的输入和输出平衡，从而威胁土壤有机碳（SOC）的储存稳定性（Servais等人，2019年；de la Reguera和Tully，2021年）。土壤有机质（SOM）是全球最大的陆地碳库，对维持生态系统过程、提高土壤肥力和调节气候变化至关重要（Paul等人，2015年）。据估计，1米深度内的土壤中储存了约1500 Gt的碳，这一数量相当于当前陆地生态系统每年向大气中释放的二氧化碳（CO2）总量的25倍（Sollins等人，2009年）。因此，即使SOC储量的相对较小变化也会显著影响大气中的CO2浓度，从而对全球气候系统产生重要影响（Minasny等人，2017年）。
尽管已有研究表明SWI可能显著影响土壤碳动态及其储存，但大多数研究集中在沿海湿地和沼泽地区，且研究结果并不一致，有时甚至相互矛盾（de la Reguera和Tully，2021年；Kalu等人，2025年）。一些研究指出SWI会促进SOM的分解，导致SOC流失（Weston等人，2011年；Wilson等人，2018年；Servais等人，2019年）；而另一些研究则观察到SOM分解受到抑制，从而增加SOC积累（Neubauer等人，2013年；Herbert等人，2018年；Ury等人，2022年）。这些不一致的研究结果凸显了我们对SWI后SOM积累增强或减少的复杂机制及特定场地因素理解的不足。
根据密度将SOM分为不同组分有助于了解SOM的分布、动态和稳定性（Cotrufo等人，2019年；Lavallee等人，2020年）。例如，与矿物表面无关的轻质SOM主要包含处于不同分解阶段的颗粒有机质，通常被认为稳定性较低；而主要由有机-矿物复合物组成的重质SOM则被认为具有更高的稳定性（Rumpel等人，2012年；Cao等人，2021年；Sonsri等人，2024年）。然而，对于经历SWI的农业土壤中不同SOM组分的SOC积累情况，我们的理解仍然有限。
了解SWI后SOM的化学组成对于阐明其与稳定性的关系至关重要。在这方面，13C核磁共振（NMR）光谱技术是揭示SOM复杂结构特性的最先进和有效的方法之一（Courtier-Murias等人，2013年）。该技术已被用于研究添加了多种有机改良剂的农业土壤中SOM的稳定机制（Sonsri等人，2022年），以及研究SOM特定组分与其在不同土壤物理组分中的稳定性之间的关系（Chenu和Plante，2006年；Yeasmin等人，2020年）。然而，关于SWI后农业土壤中各种形态SOM的化学组成的详细信息仍然很少。
本研究的目的是探讨受SWI影响的农业土壤中SOM的积累形式和化学组成。我们假设SWI显著影响SOM的积累模式，尤其是在易受SWI影响的地区，这种影响与SWI后SOM的化学组成有关。为此，我们研究了泰国中部低地易受SWI影响和未受SWI影响的农业地区的土壤。将土壤样品分离成不同积累形式的组分，并使用固态13C NMR光谱技术分析了土壤整体及分离出的SOM组分的化学组成。
研究地点描述
野外研究地点（坐标为47°64′87.16″E–70°20′99″E和15°07′52.8″N–15°68′05.9″N）位于泰国中部低地的萨穆普拉坎、农塔武里、帕通他尼和帕纳孔西阿尤塔亚省（图1）。从地理上看，该平原的南部边界是一条狭窄的潮滩和红树林带，沿昭披耶河河口延伸约30公里。平原的东侧和西侧边界由山脉构成
土壤的物理化学性质
表1显示了对照组（CT）和SWI组土壤的容重和粒径分布。SWI组的容重为1.14–1.71 Mg m?3，高于对照组的1.06–1.18 Mg m?3。在两种粒径分布中，粘粒在对照组（46–56%）和SWI组（44–60%）中均占主导地位，粉粒分别占28–45%和35–45%（表1）。对照组和SWI组土壤的ECe和SAR值SWI对农业土壤中碳积累和化学组成的影响
数据显示，SWI显著影响了农业土壤中总SOC的积累，SWI组的总SOC含量明显低于对照组（图4A）。与现有研究结果一致，先前的研究也表明SWI或海平面上升对总SOC含量的减少有显著影响（Servais等人，2019年；Fettrow等人，2023年；Kalu等人，2025年）。SWI组中总SOC含量的减少
结论
本研究详细揭示了SWI对农业土壤中SOM积累形式和化学组成的影响。SWI导致总SOC积累量减少，这可能与O-烷基碳和羧基碳成分的减少有关。SWI组中fSOM和oSOM形式的SOC含量较低，这可能是由于
作者贡献声明
Kiattisak Sonsri：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 初稿、数据可视化、软件使用、资源获取、项目管理、方法设计、调查实施、资金筹集、数据分析、数据整理、概念构思。
Athitiya Limmalai：调查实施、数据分析、数据整理。
Natthaphong Phayaban：调查实施、数据分析。
Benjamaporn Janplang：数据可视化、软件使用、调查实施。
Phanuwit Poolsab：资源获取、调查实施。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了
卡塞萨特大学研究与发展研究所（KURDI，资助编号：YF(KU)34.67）的支持。
