不同盐渍化程度下滨海盐渍土有机碳矿化规律
速率，分析土壤理化性质、微生物量、细菌真菌比值等指标与土壤有机碳矿化特征的关系。结果表明：滨海盐渍土的盐渍化程度
在距海由远及近的方向上呈升高趋势，其中“光板地”盐渍土 BZ2 的盐渍化程度最大。在 255 d 的培养期内，各盐渍土有机碳矿化
速率随时间的动态变化均为对数函数关系（P<0.01），表现为培养前期矿化速率较快、中期显著下降、后期趋于平缓，其中“光板地”
收稿日期：2018-10-29 录用日期：2019-03-08 作者简介：郝存抗（1996—），男，山东滕州人，硕士研究生，主要从事土壤碳氮循环研究。E-mail：haocunkang@ *通信作者：胡国庆 E-mail：gqhu@ 基 金 项 目 ：山东省自然科学基金项目（ZR2016DQ05，ZR2017BD012）；山东省重大科技创新工程项目（2017CXGC0301）；中国博士后科学基金项目
doi: 10.13254/j.jare.2018.0297
Soil organic carbon mineralization of coastal soils with different salinity levels
HAO Cun-kang, ZHOU Rui-rui, LU Ming, WANG Hui, HU Guo-qing* （National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil and Fertilizer Resources, College of Resources and Environment, Shan⁃ dong Agricultural University, Tai ′an 271018, China） Abstract：In order to accurately evaluate the SOC（soil organic carbon）mineralization characteristics of different salinized soils in the Yel⁃ low River delta, and their controlling factors, six salinized soils with different salinization levels（BZ1 and BZ2 were bare land soils, BZ3~BZ6 were farmland soils）were collected from sample sites at different distances from the sea, and the SOC（soil organic carbon）min⁃ eralization rate was determined by laboratory thermostatic incubation. The results showed that the salinization levels of the six soils tended to increase in line with the proximity of their respective sample sites to the sea. During the 255-day incubation period, the relationships be⁃ tween mineralization rates of SOC and duration of incubation in all the treatments fitted the logarithmic function equation（P<0.01）, and the SOC mineralization rates of the bare land soils were much lower than those of the farmland soils（P<0.05）. The dynamic variation of the cu⁃ mulative SOC mineralization with incubation time fitted the first-order kinetics equation（P<0.01）. The simulation results showed that SOC mineralization potentials differed significantly between the different salinized soils, and that SOC mineralization potentials of bare land
不同盐渍化程度下滨海盐渍土有机碳矿化规律
郝存抗，周蕊蕊，鹿 鸣，王 会，胡国庆*
（土肥资源高效利用国家工程实验室，山东农业大学资源与环境学院，山东 泰安 271018）
摘 要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为探明滨海盐渍土有机碳的矿化特征及控制因子，在黄河三角洲滨海地区距海由远及近的方向上，采集 6 种不同盐渍化
程度的土壤（距海最近的盐渍土 BZ1 和 BZ2 为“光板地”盐渍土，BZ3~BZ6 均为农田盐渍土）进行室内培养，测定土壤有机碳的矿化
2020 年 1 月
soils were much lower than those of farmland soils（P<0.05）. The correlation analysis showed that SOC mineralization was significantly pos⁃ itively correlated with SOC content, total nitrogen（TN）content, and microbial biomass（correlation coefficient：0.975, 0.954, and 0.893, re⁃ spectively）, and was significantly negatively correlated with soil total salt content（correlation coefficient：-0.813）. There were significant negative correlations between soil total salt content and SOC, and TN and microbial biomass（correlation coefficients：-0.838, -0.876, and 0.843, respectively）, while there was no significant correlation between soil total salt content and ratio of bacteria to fungi（correlation coef⁃ ficient：0.784）. Soil salinity may control SOC mineralization by affecting microbial biomass, or by affecting soil C and N sequestration. How⁃ ever, we did not find any significant influence of microbial community structure on SOC mineralization in this study. Keywords：Yellow River delta; coastal soil; salinization; soil organic carbon mineralization
土壤有机碳库是陆地生态系统最活跃的碳库，其 库容大小与土壤肥力、粮食产量和全球气候变化密切 相 关[1]。 土 壤 有 机 碳 矿 化 是 指 土 壤 中 活 性 有 机 组 分 通 过 土 壤 微 生 物 的 分 解 和 利 用 ，支 持 微 生 物 新 陈 代 谢，并伴随着 CO2释放的生物学过程[2]。因此，土壤有 机碳矿化是土壤中的碳重新进入大气的必然过程，是 土壤碳循环的重要过程之一，与土壤中养分元素的维 持和温室气体的形成密切相关，其释放 CO2的速率高 低及动态变化过程也是反映土壤质量变化的重要指 标 。 [3-4] 已有研究表明，土壤水分、温度、质地等土壤 性质以及外源物料数量、质量等多种因素共同控制着 土壤有机碳矿化的速率和进程[4]。
数分别为 0.975、0.954、0.893），与全盐（TS）呈显著负相关（相关系数为-0.813）；土壤 TS 与 SOC、TN 和微生物总量呈显著负相关（相
关系数分别为-0.838、-0.876 和-0.843），而与细菌真菌比值的相关性不显著（相关系数为 0.784）。研究表明，不同盐渍化程度下滨
天津滨海盐渍土水盐运动规律研究
天津滨海盐渍土水盐运动规律研究作者：王艳,廉晓娟,张余良,李明悦,贺宏达,王正祥来源：《天津农业科学》2012年第02期摘要：通过对自然状态下典型的天津滨海盐渍土进行定期调查和监测，研究天津滨海盐渍土的水盐运动规律。
结果表明：土壤剖面中盐分含量随季节性变化存在明显的积盐、脱盐过程。
土壤的盐化程度越高，盐分的积累与淋溶变化幅度就越大，土壤表层盐分变化频繁，变化幅度较大，底层盐分变化幅度较小。
关键词：滨海盐渍土；水盐运动；积盐；脱盐中图分类号：S156.4+1 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006－6500.2012.02.027Study on Water-salt Movement of Coastal Saline Soil in TianjinWANG Yan , LIAN Xiao-juan , ZHANG Yu-liang , LI Ming-yue, HE Hong-da, WANG Zheng-xiang(Tianjin Institute of Agricultural Resources and Environment,Tianjin 300192,China)Ａｂｓｔｒａｃｔ: Based on the regular investigating and monitoring of typical coastal saline soil under natural conditions in Tianjin, the water-salt movement of coastal saline soil was studied. The results indicated that the salt content of soil profile had obvious salification and desalination process with the seasonal changes.The higher of soil salinization degree was, the larger rangeability of salinization accumulate and leaching.The salinization of surface soil changed frequently and greatly, while the salinization of bottom soil changed in a smaller extent.Key words: coastal saline soil;water-salt movement; salification;desalination土壤盐渍化在世界范围内广泛存在，是一个世界性的资源和生态问题。
盐渍土中易溶盐迁移规律与基本性质_郭兴
盐渍土中易溶盐迁移规律与基本性质郭兴(青海省收费公路管理处西宁810008)摘要分析内陆干旱地区,土中易溶盐垂直迁移和水平移动规律,氯化物盐类、硫酸盐类、碳酸盐类基本性质。
关键词材料与材料科学盐渍土易溶盐迁移性质公路工程以地表1m厚度内易溶盐含量超过0. 3%的定义为盐渍土。
土中盐分类:易溶盐:以岩盐、芒硝、苏打碱为主(NaCl、MgCl2、CaCl2、Na2SO4、Na2C O3、NaHO3)。
中溶盐:以石膏为主(CaSO4#2H2O)。
难溶盐:以石灰石为主(CaCO3)。
盐渍土的工程性质决定于存在的盐性和盐量。
易溶盐含量小于0.3%的非盐渍土,土的结构依然是以土的颗粒组成为特征,盐类的存在对其工程性质无重大影响。
土中易溶盐含盐量大于0.3%后,土的物理、力学性质和筑路性质显著变化,盐性及盐量使土的塑性、密度、最佳含水量、夯实性、抗剪强度等一系列工程性质在水、温度影响下,改变了土的吸湿性;淋溶、沉陷、膨胀性质,使土体产生盐胀、冻胀、翻浆,盐渍土环境水与混凝土中氢氧化钙化合,置换侵蚀等一系列地质问题,引起许多路基病害及构造物基础混凝土腐蚀:随着土中含盐性及含量的不同,盐渍土的筑路性质及路基病害的类型和严重程度也不同。
1盐渍土中易溶盐的盐类及其来源、垂直剖面分布规律1.1盐渍土中主要可溶性盐类(1)氯化物盐类:氯化钠等(NaCl、MgCl2、CaCl2、KCl)(2)硫酸盐类:硫酸钠(Na2SO4)、硫酸镁(MgSO4)、硫酸钙(CaSO4)(3)碳酸盐类:碳酸钠(Na2CO3)、重碳酸钠(Na-HCO3)、碳酸钙(CaC O3)、碳酸镁(MgCO3)可溶盐是以混合溶液形式存在于土中、地下水、地表水或以析出沉淀(结晶状态)的形式存在于干燥土中;其工程性质既决定于盐类本身的化学性质和含量,同时又决定于土的机械性能。
含水量和湿度的影响,是研究盐渍土的基本内容。
盐渍土中也包含了二氧化硅(SiO2)等非溶性盐类。
盐渍化条件下土壤团聚体及其有机碳研究进展
盐渍化条件下土壤团聚体及其有机碳研究进展一、本文概述土壤团聚体及其有机碳的研究在土壤科学领域中具有重要意义，尤其在盐渍化条件下，土壤团聚体的形成和有机碳的分布、转化及稳定性等方面都受到了广泛关注。
盐渍化是土壤退化的一种重要形式，会导致土壤结构破坏、土壤肥力下降、生物多样性减少等一系列生态环境问题。
因此，本文旨在综述盐渍化条件下土壤团聚体及其有机碳的研究进展，以期为盐渍化土壤的改良和有机碳管理提供理论依据和实践指导。
本文将首先介绍盐渍化土壤的基本特征和形成机制，分析盐渍化对土壤团聚体结构和稳定性的影响。
然后，重点综述盐渍化条件下土壤团聚体中有机碳的分布特征、转化机制和稳定性等方面的研究进展。
还将探讨土壤团聚体对有机碳的保护作用以及有机碳对土壤团聚体稳定性的影响。
本文将对未来研究方向进行展望，以期为盐渍化土壤改良和有机碳管理提供新的思路和方法。
二、盐渍化条件下土壤团聚体的研究盐渍化是土壤退化的重要类型之一，对土壤的结构和肥力产生深远影响。
其中，土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，其稳定性、形成和变化过程在盐渍化条件下受到广泛关注。
近年来，随着土壤学和生态学研究的深入，盐渍化条件下土壤团聚体的研究取得了重要进展。
盐渍化条件下，土壤团聚体的稳定性受到破坏。
盐分的积累会导致土壤颗粒间的凝聚力减弱，团聚体结构变得松散，稳定性降低。
这种变化不仅影响土壤的物理性质，如容重、孔隙度等，还会进一步影响土壤的水分保持和养分循环等生态功能。
盐渍化对土壤团聚体形成过程的影响也是研究的重点。
在盐渍化土壤中，微生物活动、根系分泌物等生物因素在团聚体形成中的作用受到抑制。
同时，盐分对土壤颗粒的吸附和交换能力产生影响，改变了团聚体形成的物理化学条件。
这些变化导致盐渍化土壤中团聚体的形成速度减慢，团聚体数量减少，尺寸变小。
为了揭示盐渍化条件下土壤团聚体的变化规律，研究者们采用了一系列现代分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）、射线衍射（RD）等，对团聚体的微观结构进行表征。
不同有机肥用量对滨海盐渍土盐分表聚性及物理性状的影响
不同有机肥用量对滨海盐渍土盐分表聚性及物理性状的影响1. 引言1.1 研究背景盐渍土是指土壤中盐分含量过高，严重影响了土壤的生产力和植被生长的一种土壤盐碱化现象。
滨海地区的盐渍土是我国土壤盐渍化比较严重的地区之一，其盐分含量高，盐分类型复杂，对植物生长有很大的影响。
由于盐分对土壤的物理性状有很大影响，因此对滨海盐渍土的盐分表聚性及物理性状进行研究对于解决相关问题具有非常重要的意义。
本研究旨在探究不同有机肥用量对滨海盐渍土的盐分表聚性及物理性状的影响，为盐渍土的改良提供参考，并为相关研究领域提供理论依据和实践指导。
1.2 研究目的本研究的目的是通过对不同有机肥用量在滨海盐渍土中的应用进行实验研究，探讨有机肥对土壤盐分表聚性及物理性状的影响规律。
具体包括有机肥用量对土壤盐分浓度、土壤结构稳定性、水分保持能力等方面的影响。
通过对这些影响进行深入研究，我们旨在为滨海盐渍土的改良和土壤质量的提升提供科学依据，为农田生产提供技术支持，提高土地的利用效率和粮食生产的稳定性。
本研究也将为土壤改良技术的研究和推广提供参考，促进可持续农业的发展，推动农业生产方式的转变，为保护环境和促进农业可持续发展作出贡献。
1.3 研究意义滨海盐渍土是一种特殊的土壤类型，其盐分表聚性和物理性状受到盐分的影响较大。
在滨海盐渍土地区，土壤盐渍化严重影响着农作物的生长和土地的利用。
探究不同有机肥用量对滨海盐渍土盐分表聚性及物理性状的影响具有重要的研究意义。
本研究旨在探究不同有机肥用量对滨海盐渍土盐分表聚性及物理性状的影响，旨在为滨海盐渍土地的合理利用和开发提供科学依据，为盐渍土地的治理和改良提供新思路和方法。
通过该研究，有望为滨海盐渍土地的可持续发展提供重要参考。
2. 正文2.1 盐分对土壤物理性状的影响盐分是土壤中的一种重要成分，它对土壤的物理性状有着显著的影响。
盐分的存在会影响土壤的结构和质地。
在高盐环境下，盐分会使土壤颗粒粘结在一起，形成结壤结构，使土壤疏松性变差。
天津滨海盐渍土水盐运动规律研究
色植 物 禁 区” 是 绿 化 的“ 界性 难 题 ” ， 世 。
天 津 地 区濒 临 渤 海 ， 下 水 位 较 浅 ， 渍 土 面 积 地 盐
的 土 壤 中水 盐 状 况 随 时 间 和 空 间 的 变 化 。区域 水 盐 运 动 是 一 种 客 观 存 在 的 自然 现 象 ，有 其 发 生 、 发展 和 演化 的规 律 。只有 在 认 识 区域 水 盐 运 动规 律 的 基 础 上 ， 能 对 区域 土壤 盐 碱 化 作 出 科 学 的 才 预测 预报 。天津 滨 海 盐 碱 地 水 盐 运 动 规 律 研 究 资 料 很 少 ， 以研 究 滨 海 地 区 主 要 类 型 盐 碱 地 水 盐 所 运 动 规 律 ， 据 水 盐 运 动 规 律 对 不 同 区 域 、 同 根 不
土 壤 盐 渍 化 在 世 界 范 围 内广 泛 存 在 ，是 一 个 世 界 性 的资 源 和 生 态 问题 。盐 碱 地 区 由 于土 壤 条
件 恶 劣 ， 地 生 产 力 低 ， 于 建 立 植 被 ， 中 国生 土 难 是
１ 材 料 和 方 法
态环 境 建 设 和 农 业 可持 续 发 展 的最 大 障 碍 因 素之
中 图 分 类 号 ： １６４１ Ｓ ５ ． 文献标 识码 ： Ａ Ｄ Ｉ 码 ：０．０ ６ ６ ０ ． ２０ ．２ ９ ｓ ０
Ｓｕ ｙｏ ａｅ－ ａｔ ｖ ｍｅ ｔ ｆＣ ａｔｌ ａｉｅＳ ｉｉ ｉｎｉ ｔｄ ｎＷ ｔｒ ｓｌＭｏ ｅ ｎ ｏ ｓ ｌ ｏｌ ｎＴ ａ ｊ ｏ ａＳ ｎ ｎ ＷＡ Ｇ Ｙ ｎ， Ｉ Ｎ Ｘ ａ －ｕ ｎ， Ｈ Ｇ Ｙ －ｉ ｇ， Ｉ ｎ － ｕ ， Ｅ Ｈ ｎ — ａ ＷＡ Ｃ Ｚ ｅ ｇ ｘａ ｇ Ｎ ａ ＬＡ ｉ ｊａ Ｚ ＡＮ ｕ ｌ ｎ Ｌ ｇ ｙ ｅ Ｈ ｏ ｇ ｄ ， Ｎ ｈ ｎ — ｉｎ ｏ ａ Ｍｉ
盐碱地及其综合治理
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（一）土壤水盐运动的主要影响因素
6.土壤有机质
毛管水的上升速度随有机质含量的增加而减慢，潜水蒸发量和表土积 盐量则随之降低。有机质含量越高，其抑制水盐上移作用越强。
(2)从70年代开始,国家和各省开始大力治理盐碱地,停止一些不合理灌溉,完善排灌配套工程, 以及采取生物和农业技术措施等,使灌区地下水位得到控制,到80年代,华北平原和东北平原 盐碱土面积约减少一半左右,盐碱化程度也发生很大变化。河套和新疆等地区尽管在一些老 灌区的次生盐碱化得到控制,但总体上,土壤的盐碱化尚有不同程度的发展。
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（一）土壤水盐运动的主要影响因素
2.地形和地貌
滨海平原区为例，就大地形而言，盐碱土多分布在地势低平的内 陆盆地、山间洼地，和排水不畅的平原地区。但从小区地形而言 ，由于地面水集中于洼地，洼地积水补给坡地的地下水，因而缓 坡地上的土壤盐碱化常较重。此外，在微小看地形上，当降雨或 灌水时，低外受水多，淋溶作用强，高外受水少，而且蒸发作用 强，水他由低处向高处不断的补给，盐分在高处积聚形成盐斑。 而土壤透水性不良的情况下，含一定盐分的水从高处流向低洼处 ，由于水分蒸发盐分便在低洼处积累，使土壤发生盐碱化。
原。 4.东北半湿润半干旱低洼盐碱区 包括松嫩平原 ，辽西盆地 ，三江平原和呼伦贝尔地区 。 5.沿海半湿润盐碱区 包括华东，华南及江北沿海地区。
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一、盐碱地概况
（五）盐碱对植物的危害
盐碱地由于土壤内大量盐分的积累，引起一系列土壤物理性状的恶化：结构 粘滞，通气性差，容重高，土温上升慢，土壤中好气性微生物活动性差，养 分释放慢，渗透系数低，毛细作用强，更导致表层土壤盐渍化的加剧。
长期垦殖对滨海咸化湿地土壤有机碳、全氮的影响
天津师范大学本科生毕业论文（设计）题目：长期垦殖对滨海咸化湿地土壤有机碳、全氮的影响学号： 09508025姓名：高爽专业：地理科学年级： 2009级学院：城市与环境科学学院完成日期： 2013年 5月指导教师：王义东长期垦殖对滨海咸化湿地土壤有机碳、全氮的影响摘要：为满足社会经济发展的不断要求，在滨海地区，湿地垦殖为农田十分普遍。
本文以天津滨海典型咸化湿地（七里海和大黄堡）为研究对象，采用剖面（0-100 cm）取土法，探讨长期垦殖（约60年）对湿地土壤有机碳、全氮的影响。
结果表明：滨海咸化湿地开垦为农田后，土壤各层有机碳含量下降明显，尤其在表层0~30 cm显著下降。
表层全氮含量显著下降，七里海湿地开垦为农田后下降0.33%，大黄堡下降0.53%，深层影响相对较小。
由于大黄堡比七里海距海更远，受海水扰动影响小，大黄堡湿地有机质含量高于七里海湿地，开垦为农田后，两地土壤有机质含量差异减小。
目前对被垦殖的滨海咸化湿地研究尚少，本研究可以弥补相关不足。
关键词：有机碳；全氮；长期垦殖；滨海湿地；盐渍化Long-term Effect of Reclamation on Soil Organic Carbon and Total Nitrogen of Two Coastal Saline WetlandsAbstract: In order to meet the social and economic development, a large number of wetlands were reclaimed to farmland. In coastal areas, reclamation of wetlands to farmlands is very common. In this study, we studied the long-term (approximately 60 years) effect of reclamation on soil organic carbon and total nitrogen as well as their profile distribution in two typical saline wetlands (Qilihai and Dahuangpu) in Tianjin, eastern China. The results showed that reclamation significantly decreased the content of soil organic carbon,Especially at the surface layer，0 to 30 cm, while reclamation significantly reduced the total nitrogen content at the surface layer but not for the deep layers.At the surface layer, the contents of organic carbon was reduced by 0.33% After the reclaimation, while Dahuangpu by 0.53% . The contents of organic carbon and total nitrogen of Dahuangpu were higher than that of Qilihai due to the lower salinity induced by the longer distance away from the coastal line. After the reclaimation, the difference of soil organic carbon and total nitrogen in soils between the two sites is reduced. At present, study of reclamation of wetlands to farmlands was little, this study can make up the deficiencies.Key words: organic carbon; total nitrogen;long-term reclamation; coastal wetlands; salinization目录1 绪论 (1)1.1 研究意义 (1)1.2 国内外研究进展 (2)1.2.1 湿地垦殖对土壤有机碳的影响研究进展 (2)1.2.2 湿地垦殖对土壤全氮的影响研究进展 (2)1.3 本文研究内容和拟解决的问题 (3)2 研究区域和研究方法 (3)2.1 自然概况 (3)2.2 样品采集和保存 (4)2.3 土壤样品的处理及有机碳、全氮的测定 (4)2.4 酸碱度（pH）和电导率（EC）的测定 (5)3 结果与讨论 (5)3.1 垦殖对咸化湿地土壤有机碳的影响 (5)3.2 垦殖对咸化湿地土壤全氮的影响 (6)3.3 垦殖对咸化湿地土壤碳氮比（C/N）的影响 (7)3.4 垦殖对咸化湿地pH值的影响 (8)3.5 垦殖对咸化湿地EC的影响 (9)4 结论 (9)参考文献 (11)致谢 (12)1绪论1.1 研究意义湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带，在世界各地分布广泛，栖息着众多的珍稀鸟类和绝大多数的淡水鱼类，野生动植物资源丰富，为人类提供各种食物、能源、原材料和旅游场所，具有经济价值和非常高的生产力。
咸水淋洗改良滨海盐渍土的潜力研究
咸水淋洗改良滨海盐渍土的潜力研究戴继航;张金龙;李婧男;苏德荣;王振宇;王鹏山【期刊名称】《水土保持学报》【年(卷),期】2011(25)3【摘要】通过室内土柱模拟试验,研究了不同矿化度咸水对砂壤质滨海盐碱土土壤入渗特征的影响,以及咸水淋洗土壤水盐变化规律和节水潜力。
研究结果表明,高矿化度咸水略微降低土壤入渗性能,但当淋洗水矿化度高于15.61g/L时,土壤入渗性能不再继续降低;不同矿化度水处理淋出液矿化度都经历快速下降、较快下降、缓慢下降3个阶段,土壤盐分随咸水淋洗水量的增加先上升,再经历急剧下降、快速下降、缓慢下降,土壤经咸水淋洗后盐分含量明显下降;根据水盐平衡预估咸水淋洗具有较高的节水潜力,5.35g/L和10.36g/L的咸水淋洗节水潜力分别约为48.08%,38.46%,海水淋洗节水潜力最小,约为24.04%。
【总页数】4页(P250-253)【关键词】滨海盐渍土;咸水;入渗;淋洗【作者】戴继航;张金龙;李婧男;苏德荣;王振宇;王鹏山【作者单位】北京林业大学林学院;天津泰达园林建设有限公司【正文语种】中文【中图分类】S156.42【相关文献】1.微咸水淋洗对中度盐渍土区高粱和谷子生长发育的影响 [J], 吴乐知;李取生2.微咸水淋洗与施改良剂结合对滨海盐土的改良效果 [J], 廉晓娟;李明悦;郑鹤龄;王艳;张余良;王正祥;屈晓芳3.冬季咸水冰覆盖对滨海盐渍土的改良效果研究 [J], 林叶彬;顾卫;许映军;陶军;卜丹阳4.淋洗条件下土壤改良剂对江苏沿海盐渍土的改良效果研究 [J], 潘德峰;闫少锋;尚洁;洪佳佳5.苏打盐渍土壤微咸水淋洗改良技术研究 [J], 李取生;王志春;李秀军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局_邵学新(1)
应用生态学报2011年3月第22卷第3期Chinese Journal of Applied Ecology，Mar．2011，22(3):658－664杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局*邵学新1杨文英1，2吴明1＊＊蒋科毅1(1中国林业科学院亚热带林业研究所国家林业局杭州湾湿地生态系统定位研究站，浙江富阳311400;2西南大学资源环境学院，重庆400716)摘要通过研究杭州湾自然潮滩湿地和围垦湿地土壤有机碳含量及其分布格局，揭示湿地植被演替、外来物种入侵和围垦活动对土壤有机碳分布的影响．结果表明:潮滩湿地土壤表层有机碳含量在4.41 8.58g·kg－1，平均值6.45g·kg－1．不同植被类型下表层土壤有机碳表现为:芦苇(8.56ʃ0.04g·kg－1)＞互花米草(7.31ʃ0.08g·kg－1)＞海三棱藨草(5.48ʃ0.29g·kg－1)＞光滩(4.47ʃ0.09g·kg－1);围垦湿地表层土壤有机碳表现为:20世纪60年代(7.46ʃ0.25g·kg－1)＞2003年(5.12ʃ0.16g·kg－1)＞20世纪80年代(1.96ʃ0.46g·kg－1)，即土壤有机碳含量随围垦时间延长表现为先降低后升高的趋势;土壤有机碳在垂直剖面上均表现为由表向下逐渐降低的趋势．潮滩湿地和围垦湿地的土壤有机碳与pH呈显著负相关，与总氮呈显著正相关，表明在土壤中氮主要以有机氮的形态存在．潮滩湿地有机碳与碳氮比相关性不明显，而围垦湿地具有显著正相关性，说明围垦利用对湿地土壤碳氮比产生了一定影响．研究表明，潮滩湿地土壤固碳能力随着植物群落演替逐步增强，而外来入侵种互花米草的大量入侵和扩散将有可能降低潮滩湿地生态系统土壤的储碳功能．围垦引起的土壤水分、颗粒组成的变化以及耕作、土地利用和利用历史是影响围垦湿地土壤有机碳分布的主要原因．关键词杭州湾滨海湿地植被演替围垦有机碳文章编号1001－9332(2011)03－0658－07中图分类号S153文献标识码ASoil organic carbon content and its distribution pattern in Hangzhou Bay coastal wetlands．SHAO Xue-xin1，YANG Wen-ying1，2，WU Ming1，JIANG Ke-yi1(1Wetland Ecosystem ResearchStation of Hangzhou Bay，State Forestry Administration，Research Institute of Subtropical Forestry，Chinese Academy of Forestry，Fuyang311400，Zhejiang，China;2College of Resources and Envi-ronment，Southwest China University，Chongqing400716，China)．-Chin．J．Appl．Ecol．，2011，22(3):658－664．Abstract:In this paper，the soil organic carbon(SOC)content and its distribution pattern in thenatural intertidal zones and reclaimed wetlands of Hangzhou Bay were studied，aimed to explore theeffects of vegetation succession，exotic species invasion，and reclamation on the SOC in costal wet-lands of the Bay．In intertidal zones，the surface SOC content ranged from4.41to8.58g·kg－1，with an average of6.45g·kg－1，and differed significantly under different vegetations，with a tend-ency of under Phragmites australis(8.56ʃ0.04g·kg－1)＞Spartina alterniflora(7.31ʃ0.08g·kg－1)＞Scirpus mariqueter(5.48ʃ0.29g·kg－1)＞mudflats(4.47ʃ0.09g·kg－1);inreclaimed wetlands，the surface SOC content was7.46ʃ0.25g·kg－1in the1960s，1.96ʃ0.46g·kg－1in the1980s，and5.12ʃ0.16g·kg－1in2003，showing a trend of increased after an ini-tial decrease with increasing reclamation year．The SOC in the profiles all showed a decreasingtrend from the surface to the bottom．The SOC in intertidal zones and reclaimed wetlands was signif-icantly negatively correlated with soil pH，and positively correlated with soil total nitrogen(TN)，suggesting a large reserve of organic nitrogen in TN．The correlation between SOC and soil C/N ra-tio was not obvious in intertidal zones，but significantly positive in reclaimed wetlands，indicatingthat reclamation affected soil C/N ratio to a certain extent．This study showed that in the intertidalzones，soil carbon sequestration capacity increased gradually with plant community succession．However，the invasion of exotic species Spartina alterniflora might decrease the capacity of carbonsequestration in intertidal zones．It was also found that the changes of soil moisture content，particle*中国林业科学院基本科研业务费专项(CAFYBB2008018)和国家“十一五”科技攻关项目(2006BAD03A1902)资助．＊＊通讯作者．E-mail:hangzhoubay@126．com2010-07-27收稿，2010-12-06接受．composition，vegetation coverage，and reclamation history were the main factors affecting the SOC distribution in reclaimed wetlands．Key words:Hangzhou Bay;coastal wetland;vegetation succession;reclamation;soil organic carbon．湿地是地球上主要的碳汇，储藏在不同类型湿地中的碳约占地球陆地碳总量的15%［1］．同时，湿地也是温室气体排放的一个重要潜在源［2］．全球变化研究引起了人们对生态系统中碳储量及分布的日益关注，湿地土壤有机碳是气候变化的一种敏感指示物，能用来指示对全球气候变化的响应［3］．土壤有机碳的分布及其转化研究成为全球有机碳研究的热点．植被类型和人为干扰活动对土壤有机碳含量和组成具有重要影响，不同植物通过影响土壤有机碳的输入数量和质量而影响土壤有机碳分布［4］;人为活动通过对湿地的干扰和破坏，使土壤中的有机碳分解速率加快，导致温室气体的排放量显著增加［5］．研究土壤有机碳蓄积及其对生物、物理和人为因素等关键控制因子的响应，是准确预测和评估碳收支的关键［4］．我国学者对湿地土壤有机碳含量、分布及转化进行了大量研究，尤其对淡水沼泽湿地从土壤物理、化学性质以及人为活动如垦殖和不同土地利用方式等角度开展了较系统的研究［6－7］，相关学者也对我国河口滨海湿地(如闽江口、长江口、黄河三角洲和苏北潮滩湿地等)开展了相关工作，主要关注不同植被类型下土壤有机碳分布以及土地利用变化的影响［8－10］，但目前对围垦利用影响的研究还不多见．滨海湿地是我国湿地的重要类型之一．以杭州湾为界，杭州湾滨海湿地分成杭州湾以北和杭州湾以南两个部分．杭州湾南岸湿地属于淤涨型滩涂，每年新增大量湿地面积，同时由于经济发展需要，又被不断地围垦利用．受自然因素和人为因素的双重影响，生态系统的不稳定性和脆弱性表现极为突出，是典型的生态环境脆弱区域．外来种互花米草(Sparti-na alterniflora)的入侵和人为围垦活动已成为影响该地区湿地土壤有机碳随植被自然演替分布的主要原因．目前人为活动对滨海湿地的直接或间接影响正在加剧，根据浙江省滩涂围垦总体规划(2005－2020年)，杭州湾南岸慈溪市2005－2010年续建和新建围垦工程将达1.10ˑ104hm2;根据《慈溪市滩涂围垦总体规划(2010－2020年)》，该地区还将围涂1.95ˑ104hm2．本研究对杭州湾滨海湿地不同植被类型及不同围垦年代下土壤有机碳含量和分布进行研究，探讨外来种入侵和人为活动对湿地土壤有机碳分布的潜在影响，以期为滨海湿地的合理开发与保护、退化湿地的恢复与重建提供理论依据．1研究地区与研究方法1.1研究区域概况杭州湾位于浙江省东部，西接钱塘江，东至东海，呈喇叭口形状，属河口海湾．研究区设在杭州湾南岸慈溪三北滩涂湿地国家林业局杭州湾湿地定位研究站附近(图1)．试验样区地理坐标为30ʎ17'－30ʎ20'N、121ʎ5'－121ʎ10'E，属北亚热带海洋性季风气候，四季分明，年均气温16ħ，年均降水量1273mm，日照2038h，无霜期244d．湿地主要土壤类型为盐土类的滨海盐土亚类和潮土化盐土．随高程的增加和滩涂形成时间的逐渐加长，潮滩湿地伴有典型的自然生物群落演替序列，依次为光滩、海三棱藨草(Scirpus mariqueter)和芦苇(Phragmites aust-ralis)生长区［11］．此外，由于外来种互花米草的入侵，在海三棱藨草和芦苇生长区之间出现了互花米草镶嵌群落．1.2样品采集与分析根据资料收集和现场勘踏，在垂直杭州湾南岸海岸线方向，选择一条长4000m、宽500m的样带，由北向南布设7处样地，分别代表潮滩湿地淤泥质光滩、不同植被类型湿地和不同围垦年代湿地，样地图1研究区域地理位置Fig．1Location of the research area．9563期邵学新等:杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局表1研究区土壤采样点信息Table1Information of soil samples in the study area土地类型Land type样点Sampling site经纬度Latitude and longitude样点描述Site description潮滩湿地GT30ʎ20'48.79ᵡN，121ʎ11'42.68ᵡE光滩MudflatIntertidal zone BC30ʎ20'46.09ᵡN，121ʎ11'47.04ᵡE海三棱藨草S.mariqueterMC30ʎ20'34.77ᵡN，121ʎ11'58.84ᵡE互花米草S.alternifloraLW30ʎ19'46.8ᵡN，121ʎ09'26.0ᵡE芦苇P.australis围垦区W130ʎ19'04.3ᵡN，121ʎ10'36.2ᵡE2003年围垦，芦苇Reclaimed in2003，P.australis Reclaimed wetland W230ʎ18'27.8ᵡN，121ʎ10'00.9ᵡE20世纪80年代围垦，旱地Reclaimed in the1980s，dryland W330ʎ17'41.0ᵡN，121ʎ10'34.5ᵡE20世纪60年代围垦，旱地Reclaimed in the1960s，dryland详细信息见表1．每处样地设置3个5mˑ5m样方，每个样方内布置3 5个样点，采用收割法和直接剖面法获取植物地上部分和根系样品．同时采用Eijkelkamp土壤取样器取柱状土壤样品，该取样器为一半圆凿钻，取得的土壤柱状样直径为6cm．由于该地区滩涂围垦频繁，湿地植物生长年限较短，根系主要分布在0 50cm土层，因此每个土壤样点取样深度为50cm．将柱状土壤样品按0 5、5 10、10 20、20 30和30 50cm进行分层，同一样方内同层样品均匀混合为一个样，每种湿地类型获取3个重复样品．植物样品烘干后测定干物质含量，然后磨碎过筛．土壤样品去除根系和石砾后，阴凉处风干、研磨、过筛．采用重铬酸钾容量法测定土壤和植物有机碳含量，半微量开氏法测土壤全氮含量，土壤pH值和电导率分别用pH计和电导率仪测定［12］．采用SPSS13.0软件进行Pearson相关性分析和单因素方差分析(LSD法进行多重比较)．2结果与分析2.1潮滩湿地不同植被类型土壤有机碳含量潮滩湿地4种植被类型土壤表层有机碳含量在4.41 8.58g·kg－1，平均值6.45ʃ1.70g·kg－1，变幅较大(图2)．潮滩植被对土壤有机碳含量有显著影响，各植被内表层土壤有机碳均显著高于无植被分布的光滩(4.47ʃ0.09g·kg－1)．不同植被下土壤有机碳存在显著差异，表层有机碳含量由高到低依次为:芦苇(8.56ʃ0.04g·kg－1)＞互花米草(7.31ʃ0.08g·kg－1)＞海三棱藨草(5.48ʃ0.29g·kg－1)．各植被带土壤剖面有机碳含量均高于光滩，且有机碳含量在垂向上均表现为由表向下逐渐降低的趋势，但不同潮滩植被对土壤有机碳剖面分布的影响有明显差异(图2)．芦苇样地的有机碳含量在10 30cm深度出现一个峰值(9.34g·kg－1)，甚至高于表层土壤有机碳含量(8.56g·kg－1)．由于研究区围垦频繁，自然湿地芦苇生长年限较短，所以芦苇根系主要集中在10 30cm深度，使该土层的有机碳含量较高;30 50cm深度有机碳含量开始下降(6.99g·kg－1)，且低于表土层．尽管互花米草根系生长也很发达，但土壤剖面有机碳变化趋势与芦苇不同．互花米草植被下土壤有机碳主要积累于0 20cm土层，且随土壤剖面加深有机碳含量下降较快，0 5cm土层有机碳含量是30 50cm土层的1.5倍，这可能与该区域互花米草生长年限较短(＜3a)，且互花米草为C4植物，对深层土壤有机碳贡献较小有关［13］．同时，互花米草根系有机碳含量也低于芦苇根系(表2)．海三棱藨草根系生长较浅，主要集中于0 10cm土层，因而0 10cm土层有机碳含量略高于10cm以下土层．海三棱藨草作为高等植物的先锋种能在光滩上生长，但其生物量比芦苇和互花米草小得多，根系有机碳含量相对较低图2潮滩湿地土壤剖面有机碳含量Fig．2Content of soil organic carbon in intertidal zones(mean ʃSD)．GT:光滩Mudflat;BC:海三棱藨草S．mariqueter;MC:互花米草S．alterniflora;LW:芦苇P．australis．下同The same below．066应用生态学报22卷表2潮滩植物有机碳含量Table 2Content of organic C of plants in intertidal zones (mean ʃSD ，%)样点Sampling site 地上Aboveground 根Root LW 45.6ʃ1.640.5ʃ0.9MC 45.3ʃ0.138.0ʃ0.3BC41.2ʃ1.537.8ʃ4.7(表2)，同时，海三棱藨草生长区域频繁受到潮水干扰等水动力条件影响，因而限制了土壤固碳能力的提高，不同土层之间有机碳含量差异也不显著．光滩土壤剖面有机碳含量最小，剖面有机碳含量变异系数(5%)小于芦苇(11%)和互花米草(17%)，与海三棱藨草较接近(3%)．这是由于潮滩湿地光滩表面的淤泥都是经过潮水冲刷而滞留下来，有机碳含量较低．2.2不同围垦湿地土壤有机碳含量围垦后表层土壤有机碳表现为:20世纪60年代围垦［W 3，(7.46ʃ0.25)g ·kg －1］＞2003年围垦［W 1，(5.12ʃ0.16)g ·kg －1］＞20世纪80年代围垦［W 2，(1.96ʃ0.46)g ·kg －1］．从剖面来看，土壤有机碳表现为随深度增加而下降的趋势(图3)．不同围垦年代土壤有机碳在表层的变异系数较大，而随深度增加，变异系数降低．围垦利用能够直接影响湿地生态系统的碳循环过程，且围垦利用对生态系统表层土壤的影响比深层土壤的影响大得多［14］．对比未围垦潮滩湿地芦苇(LW )、互花米草(MC )、海三棱藨草(BC )、光滩(GT )表层土壤有机碳和不同围垦年代土壤有机碳图3不同围垦年代土壤有机碳含量Fig．3Soil organic carbon of different reclamation years (mean ʃSD )．W 1:2003年围垦Redaimed in 2003;W 2:20世纪80年代围垦Re-claimed in the 1980s ;W 3:20世纪60年代围垦Reclaimed in the 1960s．下同The same below．含量变化(图4)．20世纪60年代围垦土壤有机碳含量显著高于光滩和海三棱藨草土壤(P ＜0.05)，略高于互花米草土壤，但低于芦苇土壤(P ＜0.05);20世纪80年代围垦土壤有机碳比4种自然潮滩湿地都低(P ＜0.05);2003年围垦土壤高于光滩土壤，但低于其他3种自然植被(P ＜0.05)．从整体趋势来看，围垦初期，5 30a 间，土壤有机碳含量呈下降趋势．但围垦时间达到一定年限后，土壤有机碳含量开始上升．2.3湿地土壤有机碳、全氮、pH 值、含盐量及碳氮比的关系对湿地土壤pH 、含盐量、有机碳、总氮和碳氮比(C /N )的相关性检验表明(表3)，潮滩湿地和围垦湿地中土壤pH 与含盐量、有机碳和总氮之间都表现为显著负相关．土壤pH 通过影响微生物的活动而影响着土壤对碳氮的固定和累积能力，它是影响土壤有机碳和全氮空间分布的环境因子之一．由于杭州湾湿地新形成的光滩为滩涂盐土，含盐量较高，pH 值较大，随着海三棱藨草和芦苇等植被的生长演替，土壤环境得到改善，含盐量和pH 逐渐降低，而有机碳含量则逐渐增加，因而土壤pH 对有机碳具有一定的影响．自然湿地和围垦湿地土壤有机碳与总氮之间的相关性都极显著，表明在土壤中氮主要是以有机氮的形态存在．土壤中碳与氮的相关关系是通过微生物连接起来的．土壤微生物的活性对于土壤有机碳分解非常重要，而土壤C /N 的高低对土壤微生物的活动能力有一定的促进或限制作用［7］．研究区自然湿地芦苇C /N 为11.57ʃ1.45、互花米草为11.75ʃ1.85、海三棱藨草为11.15ʃ1.62、光滩为11.88ʃ0.85．自然湿地土壤有机碳与C /N 之间的相关性不明显，而围垦湿地则具有显著正相关性，围垦湿地图4围垦前后土壤有机碳含量Fig．4Soil organic carbon before and after reclamation (mean ʃSD )．1663期邵学新等:杭州湾滨海湿地土壤有机碳含量及其分布格局表3湿地土壤有机碳、全氮、pH值、含盐量和碳氮比的相关系数Table3Correlation coefficients of organic C，total N，pH，salinity and C/N in soils of wetlandspHA B 含盐量SalinityA B有机碳Organic CA B总氮Total NA B碳氮比C/NA BpH11含盐量Salinity－0.373*－0.413*11有机碳Organic C－0.750＊＊－0.445*0.1700.22411总氮Total N－0.722＊＊－0.4320.0770.2270.925＊＊0.967＊＊11碳/氮C/N－0.064－0.486*0.1870.2660.1920.819＊＊－0.1800.681＊＊11 A:潮滩湿地Intertidal zones;B:围垦湿地Reclaimed wetlands．*P＜0.05;＊＊P＜0.01．C/N随有机碳含量的降低而降低，说明围垦利用造成湿地土壤有机碳的损失，并对湿地土壤碳氮比产生影响．3讨论3.1不同植被类型对湿地土壤有机碳含量的影响土壤有机碳含量在较大区域尺度上的变异受气候、成土母质和水文条件等影响较大，而在小区域范围内，在气候和母质基本一致的条件下，主要受植被类型的影响．植被主要影响土壤有机碳的输入量和输入有机碳的质量［4］．本研究表明，不同植被类型下土壤有机碳含量的分布趋势与植物地上茎叶和地下根系有机碳含量的分布趋势相近．表层土壤有机碳的重要来源是大量的地表枯落物［15］．对于滨海湿地，土壤有机碳可以有本地植物(陆源)及浮游和底栖生物等(海源)两种来源．通常，陆源和海源有机质的C/N分别是＞12和6 9［10，16］．毛志刚等［16］对盐城滨海湿地的研究表明，表层土壤C/N的变化格局基本可反映海源和陆源物质由海向陆沿程分配的变化，即光滩以海源为主，互花米草和芦苇滩等都以陆源为主．高建华等［10］借助常规分析和C、N稳定同位素对该地区不同生态带土壤有机碳来源的辨析也得到了类似结果．然而，本调查结果显示，不同类型下土壤C/N都在11左右，反映出土壤有机碳的陆源和海源的混合来源，这可能同该地区围垦活动剧烈，潮滩各植被发育时间较短有关．前期研究也表明，光滩、海三棱藨草、互花米草和芦苇群落是杭州湾滨海湿地演替前期的动态和方向［11］．土壤有机碳在剖面上的垂直分布也受植被类型影响，这是因为不同植物的根系分布格局不同，且植物根系中大量死根的腐解归还，为土壤提供了丰富的碳源［17］，从而影响剖面有机碳的分布．通常而言，表层土壤有机碳含量较丰富，而过渡层以下，植物根系分布较少，有机碳含量开始明显降低．刘景双等［18］对三江平原沼泽湿地的研究表明，湿地土壤过渡层一般在30cm左右，再往下植物根系难以深入，分布较少，根系的周转量急剧下降，使该层土壤中有机碳含量开始明显降低．对盐城滨海湿地盐沼植被对土壤碳氮分布特征影响的研究也表明［16］，各植被带土壤有机碳和全氮的分布均呈自表向下逐渐降低的趋势，15cm以下其含量基本保持稳定．本研究结果较之类似，除芦苇湿地外，不同类型土壤剖面有机碳含量在30cm以下趋于一致．植被是生态演替过程中的重要生物因子［19］，但生态演替不仅包括生态系统内植被等生物群落的变化过程，还包括非生物组分(如地形、流域、沉积和营养盐等)在群落演替过程中的变化［20］．对陆地森林的原生演替［21］、次生演替［22］以及湿地植被自然演替过程［8］的研究都发现，植被的固碳能力随着植物群落演替而逐步增强．本研究对杭州湾滨海湿地的调查结果表明，从海三棱藨草演替到芦苇群落的过程中，在植物群落发生变化的同时，土壤有机碳含量也逐渐增加，表明土壤固碳能力随植被演替而逐步增强．在湿地植被的自然演替过程中，外来种的入侵可能引起原有生态系统的退化，被认为是滨海湿地所面临的五大威胁之一［23］．目前，评价外来植物入侵对于生态系统影响的研究多集中在地上部分［24］，对于生态系统地下部分以及土壤质量和功能的变化研究相对较少．已有研究表明，外来植物入侵对生态系统地下碳循环和碳库产生影响，但由于入侵植物种类较多以及研究地点环境条件的不同，关于外来植物入侵对于土壤碳库和土壤有机碳矿化影响的研究结论并不统一［24］．如法国西部海湾披碱草入侵对于盐沼湿地土壤全碳含量无显著性影响［25］．美国新泽西州海岸狐米草(Spartina patens)沼泽的入侵种为芦苇，虽然两者生物量不同，但土壤有机碳含量无显著差异［26］．而Cheng等［13］对比入侵长江河口九段沙湿地自然保护区7a的C4植物互花米草群落土壤碳库和已有30a的C3本地植物海三棱藨草群266应用生态学报22卷落土壤碳库，结果为互花米草群落下的土壤比海三棱藨草下土壤中的全碳、土壤有机碳含量更高，土壤无机碳含量无显著差别．本研究表明，互花米草植被下土壤有机碳含量高于海三棱藨草，但低于芦苇植被．由于互花米草相对潮间带土著植物芦苇具有更强的竞争优势和更广的生态幅［27］，因而其在杭州湾滨海湿地的大量入侵和扩散将有可能降低自然湿地生态系统土壤的储碳功能．3.2人为围垦活动对湿地土壤有机碳含量的影响杭州湾南岸滨海湿地是我国的重要湿地，然而，由于人多地少、经济发展等需要，该地区滩涂围垦规模越来越大，滨海湿地有机碳含量受到人为活动直接或间接的影响也越来越大．土壤有机碳含量主要取决于有机物的输入量和输出量，围垦后农业湿地土壤有机碳除人工施肥外，主要源于土壤原有机物的矿化和动植物残体的分解，有机碳的输出量则主要包括分解和侵蚀损失［28］．而围垦引起的土壤水分、颗粒组成的变化、耕作、土地利用及利用历史将对湿地土壤有机碳的输入和输出产生影响，从而影响湿地土壤有机碳含量和分布．首先，围垦耕地时，机械作用使土壤破碎、分散和混合，直接或间接地造成土壤有机碳含量下降［29］．一般认为，耕作使土壤团聚体破碎，从而导致土壤有机质的物理保护层的破坏，表层土壤有机质充分暴露在空气中．耕作的机械扰动还会导致土壤呼吸作用的增强，促进了土壤有机碳的分解作用［30］．耕作措施也使下层土壤不断翻至表层造成稀释．其次，围垦造成湿地干湿交替环境的改变．随着湿地的围垦，其地势抬升，地下水位逐步下降，土壤通气条件改善，有机质分解加快，含量逐步降低．再次，围垦造成土壤温度的增高及氧化-还原条件的改变，促进了土壤有机质的分解和土壤呼吸通量的增大［6］．此外，不同土地利用方式对湿地土壤环境均产生影响，如耕作导致湿地土壤有机质分解加快;围垦农田的收割，使土壤有机质来源较少，间接影响了土壤碳含量．研究表明，湿地转化为农田、森林和城市，都造成碳的大量释放;而湿地恢复和重建的碳积累速率远低于湿地转化碳损失的速率［5］．因此，本研究区在围垦初期(2003年围垦和20世纪80年代围垦)，由于耕作、水位和土地利用变化等原因，土壤有机碳表现为下降的趋势，而围垦后期(20世纪60年代围垦)，可能由于土壤有机碳除了自然的植物残体归还外，还有人为有机肥源的输入，土壤熟化程度越来越高，有机碳输入量大于输出量，使表层土壤有机碳含量提高，而深层土壤有机碳含量仍维持降低的水平．迟光宇等［7］对三江平原不同开垦年限的水田及旱地研究表明，开垦初期土壤有机C发生损失，随着开垦历史的增加，则趋于平缓甚至增加．4结论杭州湾自然潮滩湿地土壤表层有机碳含量在4.41 8.58g·kg－1，平均值6.45g·kg－1．潮滩植被对土壤表层有机碳含量有显著影响，表现为芦苇(8.56ʃ0.04g·kg－1)＞互花米草(7.31ʃ0.08 g·kg－1)＞海三棱藨草(5.48ʃ0.29g·kg－1)＞光滩(4.47ʃ0.09g·kg－1)．说明不同类型土壤的固碳能力随着植物群落演替而逐步增强，而互花米草作为外来入侵种，对潮间带土著植物芦苇具有更强的竞争优势和更广的生态幅，因而其在杭州湾滨海湿地的大量入侵和扩散将有可能降低自然湿地生态系统土壤的储碳功能．人为围垦利用能够直接影响湿地生态系统的碳循环过程，对土壤有机碳的影响表现为:20世纪60年代围垦(7.46ʃ0.25g·kg－1)＞2003年围垦(5.12ʃ0.16g·kg－1)＞20世纪80年代围垦(1.96ʃ0.46g·kg－1)．围垦引起的土壤水分、颗粒组成的变化、耕作、土地利用及利用历史是影响湿地土壤有机碳分布的主要原因．研究区自然潮滩湿地和围垦湿地有机碳在垂直剖面上均表现为由表向下逐渐降低的趋势．相关分析表明，杭州湾潮滩湿地和围垦湿地中土壤pH与含盐量、有机碳、总氮之间都呈显著负相关，土壤有机碳与总氮呈显著正相关，表明在土壤中氮主要以有机氮的形态存在．自然湿地有机碳与碳氮比相关性不明显，而围垦湿地具有显著正相关性，说明围垦利用对湿地土壤碳氮比产生了一定影响．参考文献［1］Franzen LG．The earth afford to lose the wetlands in the battle against the increasing greenhouse effect．Interna-tional Peat Society Proceedings of International PeatCongress，Uppsala，1992:1－18［2］Inubushi K，Furukawa Y，Hadi A，et al．Seasonal chan-ges of CO2，CH4and N2O fluxes in relation to landuse change in tropical peatlands located in coastal area ofSouth Kalimantan．Chemosphere，2003，52:603－608［3］Mitsch 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滨海盐碱地土壤有机碳与有效氮磷对保氮增碳处理的响应及其机制研究
㊀山东农业科学㊀２０２３ꎬ５５(１２):１１２~１１８ＳｈａｎｄｏｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ㊀ＤＯＩ:１０.１４０８３/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４９４２.２０２３.１２.０１５收稿日期:２０２３－０７－０４基金项目:山东省农业科学院农业科技创新工程项目(ＣＸＧＣ２０２３Ａ１４)ꎻ国家小麦产业技术体系岗位科学家项目(ＣＡＲＳ－０３)ꎻ国家重点研发计划项目(２０２１ＹＦＤ１９００９０３)ꎻ２０２２年度省重点扶持区域引进急需紧缺人才项目(鲁发改动能办 ２０２２ ８２０号)作者简介:姬广庆(１９９６ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为滨海盐碱地改良ꎮＥ－ｍａｉｌ:８２７７０１３７２＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者:林海涛(１９７８ )ꎬ男ꎬ硕士ꎬ研究员ꎬ研究方向为新型肥料创制ꎮＥ－ｍａｉｌ:５４ｌｉｎｈａｉ＠１６３.ｃｏｍ刘庆(１９７２ )ꎬ男ꎬ博士ꎬ教授ꎬ研究方向为植物营养机理与调控ꎮＥ－ｍａｉｌ:ｑｙ７２７１＠１６３.ｃｏｍ滨海盐碱地土壤有机碳与有效氮磷对保氮增碳处理的响应及其机制研究姬广庆１ꎬ２ꎬ林海涛２ꎬ３ꎬ毕玉波４ꎬ李兆勇４ꎬ宋玲玲２ꎬ５ꎬ刘庆１ꎬ王梅２ꎬ３ꎬ沈玉文２ꎬ３ꎬ王江涛２ꎬ３(１.青岛农业大学资源与环境学院ꎬ山东青岛㊀２６６０００ꎻ２.山东省农业科学院农业资源与环境研究所ꎬ山东济南㊀２５０１００ꎻ３.山东省环保肥料示范工程技术研究中心ꎬ山东济南㊀２５０１００ꎻ４.东营市垦利区农业发展服务中心ꎬ山东东营㊀２５７０００ꎻ５.齐河县农业农村局ꎬ山东齐河㊀２５１１００)㊀㊀摘要:采用室内生化培养试验ꎬ设置不施肥＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ１)㊁农民习惯施肥(小颗粒尿素)＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ２)㊁稳定氮肥＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ３)㊁水性树脂包膜尿素＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ４)㊁水性树脂包膜尿素＋秸秆＋改性秸秆腐熟剂(Ｔ５)ꎬ共５个处理ꎬ研究滨海盐碱地土壤有机碳㊁有效氮磷养分对秸秆还田＋高效氮肥＋秸秆腐熟剂不同组合处理(即保氮增碳处理)的响应ꎬ并从土壤酶学角度揭示其作用机制ꎬ以期对滨海盐碱地快速改良与地力提升方案的优选提供科学依据ꎮ结果表明:保氮增碳各处理提高了土壤有机碳㊁无机氮及有效磷的含量ꎬ且随着培养时间的延长逐渐升高ꎬ至培养９０天时ꎬ与农民习惯施肥处理相比ꎬ土壤有机碳㊁无机氮及有效磷分别提高２３.１２％~３８.６３％㊁１３.９３％~３３.５６％㊁４.７５％~２５.３２％ꎻ土壤酶学分析表明ꎬ保氮增碳各处理土壤脲酶和碱性磷酸酶活性分别提高４７.５１％~６１.６７％㊁４９.８０％~６５.１６％ꎬ硝酸还原酶活性降低７.８９％~２８.６７％ꎮ在保氮增碳各处理中ꎬ水性树脂包膜尿素＋秸秆＋改性秸秆腐熟剂处理的土壤有机碳和有效养分提升最明显ꎬ土壤改良效果显著ꎬ因此该处理可作为实现滨海盐碱地土壤快速改良与地力培肥的最优推荐方案ꎮ关键词:秸秆还田ꎻ土壤有机碳ꎻ无机氮ꎻ有效磷ꎻ土壤酶活性ꎻ滨海盐碱土中图分类号:Ｓ１５６.４＋２㊀㊀文献标识号:Ａ㊀㊀文章编号:１００１－４９４２(２０２３)１２－０１１２－０７ＳｏｉｌＯｒｇａｎｉｃＣａｒｂｏｎａｎｄＡｖａｉｌａｂｌｅＮｉｔｒｏｇｅｎａｎｄＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎＣｏａｓｔａｌＳａｌｉｎｅ￣ＡｌｋａｌｉＬａｎｄＲｅｓｐｏｎｓｅｔｏＮｉｔｒｏｇｅｎＰｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＣａｒｂｏｎＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＴｒｅａｔｍｅｎｔｓａｎｄＩｔｓＭｅｃｈａｎｉｓｍｓＪｉＧｕａｎｇｑｉｎｇ１ꎬ２ꎬＬｉｎＨａｉｔａｏ２ꎬ３ꎬＢｉＹｕｂｏ４ꎬＬｉＺｈａｏｙｏｎｇ４ꎬＳｏｎｇＬｉｎｇｌｉｎｇ２ꎬ５ꎬＬｉｕＱｉｎｇ１ꎬＷａｎｇＭｅｉ２ꎬ３ꎬＳｈｅｎＹｕｗｅｎ２ꎬ３ꎬＷａｎｇＪｉａｎｇｔａｏ２ꎬ３(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＱｉｎｇｄａｏＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬＳｈａｎｄｏｎｇＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｈａｎｄｏｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒꎬＪｉｎａｎ２５０１００ꎬＣｈｉｎａꎻ４.ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＳｅｒｖｉｃｅＣｅｎｔｅｒｏｆＫｅｎｌｉＤｉｓｔｒｉｃｔꎬＤｏｎｇｙｉｎｇＣｉｔｙꎬＤｏｎｇｙｉｎｇ２５７０００ꎬＣｈｉｎａꎻ５.ＱｉｈｅＢｕｒｅａｕｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓꎬＱｉｈｅ２５１１００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｕｓｉｎｇｔｈｅｉｎｄｏｏｒｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｃｕｌｔｕｒｅｔｅｓｔꎬｔｈｉｓｒｅａｒｃｈｓｔｕｄｉｅｄｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎａｎｄｎｕｔｒｉｅｎｔｓｉｎｃｏａｓｔａｌｓａｌｉｎｅ￣ａｌｋａｌｉｌａｎｄｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｏｆｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇꎬｈｉｇｈ￣ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｎｄｓｔｒａｗｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｇｅｎｔꎬａｎｄｒｅｖｅａｌｅｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｆｒｏｍｔｈｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｏｆｓｏｉｌｅｎｚｙ￣ｍｏｌｏｇｙꎬｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｅｓｆｏｒｓｅｌｅｃｔｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓｏｆｒａｐｉｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎ￣ｃｒｅａｓｅｏｆｃｏａｓｔａｌｓａｌｉｎｅ￣ａｌｋａｌｉｌａｎｄ.Ｆｉｖｅｎｉｔｒｏｇｅｎ￣ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇａｎｄｃａｒｂｏｎ￣ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｅｒｅｓｅｔａｓｎｏｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ＋ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇ＋ｓｔｒａｗｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｇｅｎｔ(Ｔ１)ꎬｆａｒｍｅｒｓ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ(ｓｍａｌｌｇｒａｎｕｌａｒｕｒｅａ)＋ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇ＋ｓｔｒａｗｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｇｅｎｔ(Ｔ２)ꎬｓｔａｂｉｌｉｚｅｄｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ＋ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒ￣ｎｉｎｇ＋ｓｔｒａｗｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｇｅｎｔ(Ｔ３)ꎬｗａｔｅｒ￣ｂａｓｅｄｒｅｓｉｎ￣ｃｏａｔｅｄｕｒｅａ＋ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇ＋ｓｔｒａｗｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｇｅｎｔ(Ｔ４)ａｎｄｗａｔｅｒｂｏｒｎｅｒｅｓｉｎ￣ｃｏａｔｅｄｕｒｅａ＋ｓｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇ＋ｍｏｄｉｆｉｅｄｓｔｒａｗｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇａｇｅｎｔ(Ｔ５).Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎ￣ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇａｎｄｃａｒｂｏｎ￣ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎꎬｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｇｒａｄｕａｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎｔｉｍｅꎻｔｈｅｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎꎬｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄａｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２３.１２％~３８.６３％ꎬ１３.９３％~３３.５６％ａｎｄ４.７５％~２５.３２％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｆｔｅｒ９０ｄａｙｓｏｆｃｕｌｔｕｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆａｒｍｅｓ ｃｏｎ￣ｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｔｒｅａｔｍｅｎｔ.Ｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｕｒｅａｓｅａｎｄａｌｋａｌｉｎｅｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ４７.５１％~６１.６７％ａｎｄ４９.８０％~６５.１６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｎｉｔｒａｔｅｒｅｄｕｃｔａｓｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙ７.８９％~２８.６７％ｕｎｄｅｒｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎ￣ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇａｎｄｃａｒｂｏｎ￣ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ.Ｔ５ｔｒｅａｔｍｅｎｔｈａｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｓｏｉｌｉｍ￣ｐｒｏｖｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｆｏｒｔｈｅｍｏｓｔｏｂｖｉｏｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｕｔｒｉｅｎｔｓꎬｓｏｉｔｗｏｕｌｄｂｅｔｈｅｂｅｓｔｓｃｈｅｍｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｒａｐｉｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄｓｏｉｌｆｅｒｔｉｌｉｔｙｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｏａｓｔａｌｓａｌｉｎｅ￣ａｌｋａｌｉｌａｎｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＳｔｒａｗｒｅｔｕｒｎｉｎｇꎻＳｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｃａｒｂｏｎꎻＩｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎꎻＡｖａｉｌａｂｌｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓꎻＳｏｉｌｅｎ￣ｚｙｍｅａｃｔｉｖｉｔｙꎻＣｏａｓｔａｌｓａｌｉｎｅ￣ａｌｋａｌｉｓｏｉｌ㊀㊀滨海盐碱地是我国重要的后备土壤资源ꎬ其改良与地力提升对保障国家粮食安全具有举足轻重的作用[１－３]ꎮ大量研究表明ꎬ秸秆还田能够改善土壤团粒结构ꎬ增加土壤碳固定㊁养分积累和土壤微生物数量ꎬ减少土壤盐分积累和降低土壤ｐＨ值ꎬ对盐渍土改良效果显著[４－１１]ꎮ由于滨海盐碱地土壤氮素不足以及微生物区系失衡ꎬ单纯的秸秆还田地力提升缓慢ꎮ有研究者进行了有机无机相结合改良土壤试验ꎬ取得了良好的效果[１２－１６]ꎮ高效氮肥能够持续氮素供应ꎬ秸秆腐熟剂能够丰富土壤微生物数量与种类ꎬ秸秆等有机物料能够增加土壤养分ꎮ国内外学者普遍认为生物化学措施是改良盐碱地既有效又长久的方法[１７－２３]ꎮ我国每年产生秸秆约７亿吨ꎬ但就地焚烧会产生巨大的环境污染和很多安全隐患ꎮ所以秸秆就地还田循环利用便成为了代替传统有机肥提高土壤肥力与改善土壤理化性质的重要手段ꎮ但由于还田措施粗糙ꎬ并未发挥出秸秆还田应有的作用ꎬ反而有时还会抑制出苗ꎬ降低农作物产量ꎮ目前ꎬ秸秆还田在盐碱地改良方面的研究有很多ꎬ但在滨海盐碱地施用不同肥料与秸秆还田配施腐熟菌剂对土壤酶影响效果的研究尚少见报道ꎮ本研究采用室内生化培养试验ꎬ研究滨海盐碱地土壤有机碳㊁有效氮磷养分对秸秆还田＋高效氮肥＋秸秆腐熟剂组合处理(以下简称保氮增碳处理)的响应ꎬ并从土壤酶学角度揭示其作用机制ꎬ以期为滨海盐碱地快速改良与地力提升方案的优选提供科学依据ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀试验材料试验所用土壤采自山东省东营市垦利县黄河口镇试验田(１１８.７４ʎＥꎬ３７.５６ʎＮ)ꎬ土壤类型为盐碱土(粉砂土)ꎬ其理化性质:ｐＨ值８.２ꎬＥＣ值为１５９６μＳ/ｃｍꎬ有机质含量９.５ｇ/ｋｇ㊁碱解氮６６.１ｍｇ/ｋｇ㊁速效磷８.１ｍｇ/ｋｇ㊁速效钾１５６.０ｍｇ/ｋｇꎬ平均总盐分含量３.０ｇ/ｋｇ(盐分变化范围为１.７~３.９ｇ/ｋｇ)ꎮ试验所用秸秆为上一季收获小麦秸秆ꎬ用粉碎机将秸秆碎至３~５ｍｍꎮ试验用秸秆腐熟剂为市售主流产品腐熟菌种(主要为里氏木霉白色链霉菌等)ꎻ改性腐熟剂为添加沸石吸附而成ꎬ腐熟菌种不变ꎮ１.２㊀试验设计及方法采用室内生化培养试验ꎬ共设置５个处理ꎬ分３１１㊀第１２期㊀㊀㊀㊀姬广庆ꎬ等:滨海盐碱地土壤有机碳与有效氮磷对保氮增碳处理的响应及其机制研究别为不施肥＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ１)㊁农民习惯施肥(每皿用量２６.１ｇ小颗粒尿素)＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ２)㊁稳定氮肥(每皿用量１８.２４ｇ)＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ３)㊁水性树脂包膜尿素(每皿用量１９.５６ｇ)＋秸秆＋秸秆腐熟剂(Ｔ４)㊁水性树脂包膜尿素(每皿用量１９.５６ｇ)＋秸秆＋改性秸秆腐熟剂(Ｔ５)ꎮ随机区组排列ꎬ重复３次ꎮ试验各处理步骤为先将０.６ｇ秸秆腐熟剂与１８ｇ秸秆混匀ꎬ再与４.５ｋｇ土及相应用量肥料充分混合后放入培养器皿中ꎬ最后加入被阳光暴晒过的自来水直至土壤完全浸透ꎮ立即将所有培养器皿转移至生化培养箱中ꎬ设置培养条件为温度２５ħ㊁相对湿度７０％ꎬ定期加被暴晒后的水至土壤田间持水量的２０％ꎮ每隔３０天取一次样ꎬ试验共进行９０天ꎮ１.３㊀测定指标及方法土壤酶活性的测定:土壤硝酸还原酶㊁碱性磷酸酶㊁脲酶活性分别使用苏州科铭生物技术有限公司的土壤硝酸还原酶试剂盒㊁碱性磷酸酶试剂盒㊁脲酶试剂盒ꎬ采用分光光度法测定ꎮ土壤养分含量的测定:土壤铵态氮(ＮＨ＋４－Ｎ)和硝态氮(ＮＯ－３－Ｎ)含量使用流动注射分析仪比色法测定ꎬ土壤有机碳含量采用燃烧氧化－滴定法测定ꎬ土壤有效磷含量采用碳酸氢钠浸提－钼锑抗分光光度法测定ꎮ１.４㊀数据处理与分析试验数据利用ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１６进行整理统计及绘图ꎬ采用ＳＰＳＳ２０.０软件进行统计分析及差异显著性检验ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀土壤有机碳对不同保氮增碳处理的响应由图１可知ꎬ室内培养３０~９０天ꎬ不同施肥处理土壤有机碳含量较不施肥处理Ｔ１均有增加ꎬ且随着培养时间的延长而逐渐增加ꎮ培养３０天时ꎬ仅农民习惯施肥处理Ｔ２显著高于Ｔ１ꎬ其他处理与Ｔ１无显著差异ꎻ培养６０天时ꎬ各施肥处理土壤有机碳含量均显著高于Ｔ１ꎬ以Ｔ２处理最高ꎬ但各施肥处理间无显著差异ꎻ至培养９０天时ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理的土壤有机碳含量较Ｔ２分别增加２３.１２％㊁２７.６５％㊁３８.６３％ꎮ其中ꎬＴ５处理与Ｔ２差异达显著水平ꎮ柱上不同小写字母表示相同培养天数不同处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎬ下同ꎮ图１㊀培养９０天内不同施肥处理对土壤㊀㊀有机碳含量的影响２.２㊀土壤速效养分对不同保氮增碳处理的响应２.２.１㊀铵态氮(ＮＨ＋４－Ｎ)和硝态氮(ＮＯ－３－Ｎ)㊀由图２Ａ可看出ꎬ各处理土壤铵态氮含量均随培养时间延长而逐渐增加ꎮ培养３０天时ꎬＴ２㊁Ｔ３处理土壤铵态氮含量较高ꎬ二者无显著差异ꎬ但显著高于其他处理ꎬＴ４㊁Ｔ５显著高于Ｔ１处理ꎻ培养６０天时ꎬ各施肥处理土壤铵态氮含量较Ｔ１显著升高ꎬ但各施肥处理间无显著差异ꎻ培养９０天时ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤铵态氮含量较Ｔ２均有所增加ꎬ分别增加１５.９０％㊁３４.０５％㊁４５.６０％ꎬ其中Ｔ５处理增加最为显著ꎮ不同培养时间各处理土壤硝态氮含量的变化规律(图２Ｂ)与土壤铵态氮的相似ꎬ培养９０天时ꎬ与农民习惯施肥处理Ｔ２相比ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤硝态氮含量分别增加１２.４１％㊁１５.２０％㊁２４.２７％ꎬ其中Ｔ５处理与Ｔ２差异达显著水平ꎮ从图２Ｃ可看出ꎬ培养９０天时ꎬ与Ｔ２相比ꎬ各保氮增碳处理均明显提高土壤无机氮含量(１３.９３％~３３.５６％)ꎬ其中添加改性秸秆腐熟剂的Ｔ５处理土壤无机氮含量提高最显著ꎮ２.２.２㊀土壤有效磷对不同保氮增碳处理的响应㊀由表１看出ꎬ所有处理土壤有效磷含量均随培养时间的延长而增加ꎮ培养３０天时ꎬ以Ｔ３处理土壤有效磷含量最高ꎬ显著高于其他处理ꎬ较Ｔ１提高２０.７５％ꎻ培养６０天时ꎬ各施肥处理土壤有效磷含量差异不显著ꎬ但均显著高于Ｔ１处理ꎻ培养９０天时ꎬ与农民习惯施肥处理Ｔ２相比ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤有效磷含量分别提高４.７５％㊁１１.７３％㊁２５.３２％ꎬ其中ꎬＴ５处理土壤有效磷含量提升效果最显著ꎮ４１１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀图２㊀培养９０天内不同施肥处理对土壤无机氮的影响㊀㊀表１㊀培养９０天内不同施肥处理对土壤有效磷的影响处理不同培养时间土壤有效磷含量/(ｍｇ ｋｇ－１)３０ｄ６０ｄ９０ｄＴ１８.０５ʃ０.３ｂ１０.６５ʃ０.５ｂ１２.８４ʃ１.４ｃＴ２８.７７ʃ０.５ｂ１２.１５ʃ０.６ａ１３.４７ʃ０.７ｂｃＴ３９.７２ʃ０.８ａ１２.９６ʃ０.５ａ１４.１１ʃ０.９ｂｃＴ４８.３４ʃ０.２ｂ１２.３１ʃ０.４ａ１５.０５ʃ１.３ａｂＴ５８.８２ʃ０.３ｂ１２.９６ʃ０.７ａ１６.８８ʃ１.０ａ㊀㊀注:同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(Ｐ<０.０５)ꎮ２.３㊀土壤酶活性对不同保氮增碳处理的响应２.３.１㊀土壤硝酸还原酶活性㊀土壤硝酸还原酶活性与反硝化速率紧密相关ꎮ从图３Ａ可看出ꎬ除Ｔ１处理外ꎬ各施肥处理土壤硝酸还原酶活性随培养时间延长均呈现先升高后降低的变化趋势ꎬＴ２处理在培养３０天时最高ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５在培养６０天时最高ꎮ培养９０天时ꎬ与Ｔ２处理相比ꎬＴ１㊁Ｔ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤硝酸还原酶活性分别降低４０.８６％㊁２８.６７％㊁１９.３５％㊁７.８９％ꎬ其中ꎬ不施肥处理Ｔ１的降幅最大ꎮ２.３.２㊀土壤脲酶活性㊀土壤脲酶是维持土壤肥力的一个重要指标ꎮ由图３Ｂ看出ꎬ除Ｔ２处理外ꎬ保氮增碳各处理土壤脲酶活性均随培养时间的延长而逐渐上升ꎻＴ２处理的土壤脲酶活性在培养３０天时达到最高值ꎬ之后呈下降趋势ꎻ培养９０天时ꎬ与Ｔ２处理相比ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤脲酶活性分别提高４９.３２％㊁４７.５１％㊁６１.６７％ꎬ其中Ｔ５处理提高最明显ꎬ酶活性达８２.６３μｇ ｄ－１ ｇ－１ꎮ２.３.３㊀土壤碱性磷酸酶活性㊀土壤碱性磷酸酶活性的强弱反映土壤肥力水平ꎬ是评价土壤质量的重要指标之一ꎮ从图３Ｃ可以看出ꎬ随着培养时间的延长ꎬＴ１㊁Ｔ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤碱性磷酸酶图３㊀培养９０天内不同施肥处理对土壤硝酸还原酶、㊀㊀脲酶及碱性磷酸酶活性的影响５１１㊀第１２期㊀㊀㊀㊀姬广庆ꎬ等:滨海盐碱地土壤有机碳与有效氮磷对保氮增碳处理的响应及其机制研究活性呈逐渐上升趋势ꎬＴ２处理表现为先升高后降低的变化规律ꎮ培养９０天时ꎬ与Ｔ２处理相比ꎬＴ３㊁Ｔ４㊁Ｔ５处理土壤碱性磷酸酶活性分别提高４９.８０％㊁５４.９２％㊁６５.１６％ꎬＴ１处理土壤碱性磷酸酶活性变化不大ꎬ且与Ｔ２处理差异较小ꎮ３㊀讨论３.１㊀不同保氮增碳处理对土壤有机碳含量的影响土壤有机碳与土壤肥力密切相关ꎬ是有机质和养分的重要组成部分ꎬ可通过改善土壤物理结构及生化性质达到提高土壤质量的目的[２４－２６]ꎮ本研究中ꎬ不同保氮增碳处理土壤有机碳含量随培养时间延长呈明显上升趋势ꎬ培养９０天时以添加改性秸秆腐熟剂的Ｔ５处理土壤有机碳含量增加效果最为显著ꎬ这与魏龙雪等[２７]的研究结果一致ꎮ吴成龙等[２８]研究表明ꎬ秸秆腐熟剂能迅速降解作物秸秆ꎬ提高土壤有机碳含量ꎻ辛励等[２９]通过长期定位试验得出ꎬ改善土壤微生态可间接提高土壤有机碳含量ꎮ这与本研究结果一致ꎮ３.２㊀不同保氮增碳处理对土壤有效氮磷养分含量的影响前人研究表明ꎬ秸秆还田能提高土壤养分ꎬ改善土壤团粒结构ꎬ降低土壤可溶性盐含量[３０－３２]ꎮ本研究中ꎬ经改良后的土壤有效磷含量显著增加ꎬ这与范富等[３３]的研究结果一致ꎮ本研究发现ꎬ施用缓释氮肥㊁秸秆和秸秆腐熟剂均提高了土壤无机氮含量ꎮ曹莹菲等[３２]研究指出ꎬ氮含量随秸秆腐解程度而变化ꎬ这与本研究结果相似ꎮＺｈａｏ等[３４]研究结果表明ꎬ秸秆中含有大量Ｃ㊁Ｎ㊁Ｐ等营养元素ꎬ可增强土壤养分供给能力ꎬ提高有机质和养分含量ꎬ与本研究中各保氮增碳处理土壤速效养分含量均有所提高结果相同ꎮ３.３㊀不同保氮增碳处理对土壤酶活性的影响土壤酶是反映土壤质量和生物活性的重要指标ꎬ是碳氮循环驱动力ꎬ参与动植物残体分解ꎬ有利于土壤生态平衡[３５－３７]ꎮ本研究中土壤硝酸还原酶活性随培养时间延长呈现先升后降的变化趋势ꎬ不同处理分别在培养３０天和６０天时土壤硝酸还原酶活性最高ꎬ这与隋新[３８]研究发现的缓控释氮素肥料对土壤硝酸还原酶活性在第６周与第８周会升高的变化规律一致ꎮ本研究发现ꎬ农民习惯施肥处理施用小颗粒尿素对硝酸还原酶具有激活作用ꎬ培养３０天时其活性最高ꎻＴ３处理施用的稳定氮肥添加了硝化抑制剂ꎬ培养前期对硝酸还原酶活性有抑制作用ꎬ但随时间延长逐渐失效ꎬ在培养６０天时土壤硝酸还原酶活性最高ꎮ这与侯萌等[３９]研究发现有机肥配施尿素显著增加了土壤硝酸还原酶活性结果相似ꎮ本研究中Ｔ１处理土壤硝酸还原酶活性普遍低于其他处理ꎬ这与沈菊培等[４０]研究的耕层硝酸还原酶活性未施肥处理显著低于其他各施肥处理结果一致ꎮＴ５处理中添加改性腐熟剂有助于腐熟菌剂中微生物区系生长繁殖ꎬ导致土壤硝酸还原酶活性高于Ｔ４处理ꎬ这与刘爽等[４１]研究发现土壤中硝酸还原酶活性与土壤微生物活性有直接关系的结果相同ꎮ土壤脲酶活性与土壤的微生物数量㊁有机物质含量㊁全氮和速效氮含量呈正相关ꎬ反映了土壤的氮素状况[４２]ꎮ本研究中Ｔ２处理土壤脲酶活性先升高是由于该处理施加了小颗粒尿素㊁秸秆和秸秆腐熟剂ꎬ充足的氮素养分与腐熟剂含有的大量有益菌群共同促使土壤脲酶活性升高ꎬ这与关松荫[４３]的研究结果一致ꎮ但随着秸秆的逐渐腐解ꎬ土壤中微生物菌群逐渐消耗氮素养分ꎬ在没有持续氮肥补充条件下ꎬ土壤脲酶活性逐渐降低ꎬ这与马春梅等[４４]的研究结果一致ꎮ培养９０天内Ｔ５处理土壤脲酶活性随着培养时间延长而升高是由于氮素养分持续向土壤释放ꎬ致使土壤脲酶活性增大ꎬ这与隋新[４５]的研究结果一致ꎮＴ５处理在培养９０天时土壤脲酶活性达到最高ꎬ说明改性腐熟剂比普通腐熟剂更适合有益菌群的繁殖发育ꎬ同时在氮素养分持续供应条件下ꎬ土壤微生物生长繁殖旺盛促使秸秆腐熟程度更加彻底[４１ꎬ４６]ꎮ张莉等[４２]研究发现ꎬ提高土壤脲酶活性有利于促进尿素转化利用ꎬ为农作物提供氮素养分提高产量ꎮ仇振杰等[４７]研究表明ꎬ玉米生育期土壤脲酶活性与硝态氮含量动态变化不一致ꎬ二者无显著相关关系ꎬ这与本研究结果相似ꎮ土壤碱性磷酸酶水解土壤有机磷ꎬ可提高磷素有效性ꎬ碱性磷酸酶活性反映土壤肥力水平[４８－５０]ꎮ周俊国等[５１]研究表明ꎬ秸秆配施肥料可使土壤碱性磷酸酶活性提高１０.４２％~５８.１０％ꎬ这与本研究中各保氮增碳处理提高了土壤碱性磷酸酶４９.８０％~６５.１６％的活性相似ꎮ本研究中ꎬ各处理添加秸秆与秸秆腐熟菌剂增强了土壤碱性磷６１１山东农业科学㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第５５卷㊀酸酶的活性ꎬ这与刘娣等[５２]研究发现外源添加有机物与微生物对土壤碱性磷酸酶活性具有显著影响相同ꎮ邱莉萍等[５３]研究表明ꎬ长期施用秸秆和化肥有利于土壤碱性磷酸酶酶促反应进行ꎬ增强土壤有机磷化合物矿化分解转化及生物有效性ꎬ与本研究中土壤有效磷含量随土壤碱性磷酸酶活性增强而增加结果一致ꎮ４㊀结论盐碱地改良与应用中ꎬ秸秆还田在降低土壤盐分㊁ｐＨ值ꎬ增加土壤有机碳㊁土壤养分和酶活性等方面的优势已被普遍认可ꎮ本试验中所有处理对滨海盐渍土质量有着不同程度地改善ꎬ其中水性树脂包膜尿素＋秸秆＋改性秸秆腐熟剂组合处理对土壤有机碳和土壤养分含量提升最明显ꎬ土壤脲酶和碱性磷酸酶活性最高ꎬ土壤改良效果显著ꎮ该组合处理可作为实现滨海盐碱地土壤快速改良与地力培肥的最优推荐方案ꎮ参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀劳秀荣ꎬ孙伟红ꎬ王真ꎬ等.秸秆还田与化肥配合施用对土壤肥力的影响[Ｊ].土壤学报ꎬ２００３ꎬ４０(４):６１８－６２３. 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