有机肥配合腐殖酸可增强土壤碳积累，降低剖面CO?通量，并提高作物生产力

《Sustainable Production and Consumption》：Organic manure combined with humic acid enhance soil carbon accumulation, mitigate profile CO 2 fluxes, and improve crop productivity

　　

摘要
有机改良剂是提升农业生态系统中作物产量和土壤肥力的关键管理措施。然而，其对不同土层深度中土壤有机碳（SOC）积累和CO2通量的影响，特别是盐碱土中深层SOC稳定性的机制，仍不明确。本研究基于4年田间试验，调查了四种有机改良处理（有机肥（OM）、有机肥加秸秆（OM+CS）、有机肥加腐殖酸（OM+HA）和无有机改良处理（CK））下不同土层深度（0–20 cm、20–40 cm、40–60 cm）的SOC和CO2通量变化，数据采集时间为最后两年（2023年和2024年）。OM+HA处理表现最优，各土层SOC均有所增加（0–20 cm增加87%，20–40 cm增加10%，40–60 cm增加14%），向日葵产量比CK提高24%，同时2024年0–20 cm累计CO2通量减少24%，0–60 cm全剖面减少38%（相对于OM处理）。主要机制显示存在显著的深度依赖性。在0–20 cm土层中，SOC积累和CO2通量直接受有机投入量和养分有效性的驱动。相比之下，OM+HA处理促进了深层（40–60 cm）SOC的稳定化。这一现象与光谱特征显示的芳香性增强以及通过铁/铝氧化物和/或钙桥连介导的矿物相相互作用（主成分分析）相吻合。同时，深层CO2通量降低与多因素制约相关，即基质限制（可能是团聚体包裹的结果）、较高水分、较高电导率以及有利于碳持久性的地球化学条件。SOC与产量之间的正相关关系强调了SOC积累的双重效益。OM+HA处理通过深度特异性机制有效平衡了SOC积累的增强、全剖面CO2减排以及向日葵生产力的提高。这一综合方法在改善盐碱生态系统的土壤健康和农业韧性方面展现出可持续管理策略的巨大前景。

各部分摘录
符号说明
C：碳
CO2：二氧化碳
SOC：土壤有机碳
Mi：CO2中碳的分子质量
V0：理想气体的摩尔体积
H：静态箱的高度
??????/??????：气体浓度变化率
T：温度
Q：气体通量
Dp：CO2在土壤中的扩散系数
????/????：相邻两个土层之间的浓度梯度
D0：空气中CO2的扩散率
ε：土壤气孔隙度
γ：土壤孔隙度
Cm：介质复杂性指标
????：土壤容重
????：土壤密度
????：土壤体积含水量
????：土壤质量含水量
P：空气压力
D：土壤扩散率

A 文献综述
有机物料还田技术是盐碱土改良的一条有前景的途径（Pei et al., 2025）。当代策略越来越倾向于将传统有机物料（如秸秆和牛粪）与富含功能物质的改良剂（如腐殖酸和生物炭）相结合，以优化土壤效果（Song et al., 2024a; Xie et al., 2025; Zhang et al., 2026）。这些联合方法既能有效缓解盐分胁迫，又能改善土壤结构。

B 研究地点
田间试验在中国内蒙古五原县的河套灌区（41°04′N, 108°00′E）进行（图S1），年均气温和降水量分别为3.7–7.6°C和188 mm（图S2）。土壤质地为粉壤土，归类为氯化物-硫酸盐盐碱土。试验前，0–20 cm土层的基本性质为有机碳含量5.1 g kg?1，同时具有有效氮、磷等。

C 土壤有机碳和向日葵产量
所有有机改良处理相比CK均提高了SOC含量（图1）。2023年，OM、OM+CS和OM+HA处理下0–20 cm土层SOC分别比CK高66.9%、66.6%和66.2%（p<0.05，图1）。2024年，与CK相比，OM、OM+CS和OM+HA处理在0–20 cm土层中SOC分别增加42.2%、45.8%和86.8%，在20–40 cm土层中分别增加8.6%、9.5%和10.4%。此外，相对于OM处理，OM+CS和OM+HA在0–20 cm土层中SOC分别增加2.5%。

D 有机肥加腐殖酸促进土壤有机碳积累
所有有机改良处理（OM、OM+CS和OM+HA）均提高了SOC含量，其中协同效应OM+HA实现了最大积累量（图1）。表层富集（0–20 cm）主要来自直接外源碳输入和加速的微生物坏死体形成（Zhang et al., 2024），SOC与养分之间的强相关性（图8a）证明了这一点，这与微生物生长效率的提高一致（F. Chang et al., 2025b; Shao et al., 2024）。相比之下，深层SOC的积累。

E 结论
本研究证明，多种有机改良剂（有机肥加腐殖酸）能有效提高盐碱土中的SOC积累、减少全剖面CO2排放并增加向日葵产量。深度依赖性机制——表层碳动态受有机投入和养分有效性驱动，而深层碳稳定化和排放约束则由矿物保护、化学难分解性和物理化学限制所控制——揭示了协同效应。

CRediT作者贡献声明
余茹：撰写–审阅与编辑、撰写–原稿、可视化、资源、调查研究、形式分析、数据整理。周杰：撰写–审阅与编辑、调查研究。宋佳深：撰写–审阅与编辑、调查研究。李小兵：验证、调查研究。王晶：验证、调查研究。李昊铄：撰写–审阅与编辑。谢小梅：撰写–审阅与编辑。王海华：调查研究。张洪源：撰写–审阅与编辑、验证、监督。

利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所报告的工作。

致谢
本研究得到国家重点研发计划（2023YFD2001404）、农业科技创新工程（ASTIP No. CAAS-ZDRW202407）和CARS-02-24专项基金的资助。

余茹|周杰|宋佳深|李小兵|王晶|李昊铄|谢小梅|王海华|张洪源|李雨仪
中国科学院农业资源与农业区划研究所，耕地高效利用国家重点实验室，中国，北京，100081