亚表层培肥结合地膜覆盖对河套灌区盐碱土壤有机碳和无机碳的影响*

宋佳珅,张宏媛,常芳弟,于 茹,张 霞,王伟妮,苏 伟,李玉义**

(1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 北京 100081; 2.鄂尔多斯市农牧业生态与资源保护中心 鄂尔多斯 017001)

土壤碳库主要包括有机碳库和无机碳库两部分,全球1 m 内土壤无机碳库约为有机碳库的2/3[1]。据估计,我国土壤有机碳(SOC)储量为70.3 Pg C(1 m 深度),占全球碳储量的4.7%; 而土壤无机碳(SIC)储量为55.3 Pg C,约占全球无机碳储量的5.8%[2-3]。由于SOC 一直被认为是增加碳储量和固定的主要驱动者,所以大部分研究都集中在SOC 部分[4]。相比之下,由于SIC 一般被认为比较稳定且不易受农业措施影响而被忽视[5]。然而,近期研究表明,农业活动和土地利用变化等引起的土壤酸化和碳酸盐溶解等可以在几十年内迅速降低土壤SIC 储量[6-8]。1980-2020年间,我国农田中表层土壤无机碳库已损失145 Tg C (1.1 Mg·hm-2)[9]。因此,在评估整个土壤碳库和肥力变化时,SIC 与SOC 同等重要。并且,与SOC 相比,SIC 的损失是不可逆转的,SIC 的损失将严重影响土壤健康状况[10]。

SIC 主要以碳酸盐形式存在,可分为原生碳酸盐(主要来自母质)或次生碳酸盐(由原生碳酸盐的溶解和重结晶以及其土壤发生过程形成)[11]。我国约有30% (3.44×106km2)的土壤中含有成土碳酸盐,主要分布在我国西北干旱和半干旱地区[12]。干旱地区年蒸发量较大,蒸发/降雨比高,限制了碳酸盐从土壤中的溶解和浸出[1]。因此,这些区域土壤SIC 含量相对较高,研究其SIC 变化对了解土壤全碳状况十分重要。施肥和灌溉等土地管理措施也会显著影响农田SIC 含量[6,9,13]。有研究表明,有机肥和化肥结合施用可以通过向土壤中额外添加Ca2+和Mg2+,以及通过增加土壤微生物和根系呼吸来促进SIC 的形成,增加SIC 储量[14-16]。但也有研究认为,有机肥和化肥的施用会降低盐碱土壤pH,导致SIC 发生溶解而损失[8,13]。

河套灌区地处西北干旱半干旱地区,是我国大型自流灌区之一,由于灌排不合理,盐渍化耕地面积达 39.4 万hm2,占全区耕地面积的68.7%[17],土壤盐分普遍较高、表聚速度快、积累强度大,而且土壤水分和养分都极为匮乏。现有研究表明,相对于表层培肥,亚表层培肥(10～30 cm)可能更利于土壤保水蓄肥,为作物生长创造了良好的环境条件,增加土壤有机质积累,同时提高作物产量[18-19]。课题组通过研究也发现,采用亚表层培肥结合地表地膜覆盖一方面有利于优化土壤物理结构,增强盐碱土水盐调控能力[20]; 另一方面可以通过物理保护和微生物调节增加土壤耕层SOC 含量[21]。然而该措施对盐碱土壤SOC、SIC 变化特征及其影响因素尚不清楚。我们假设: 1)亚表层培肥结合地膜覆盖措施除了直接增加碳输入外,还可以通过改善土壤理化性质间接增加SOC 含量; 2)土壤理化性质的改善(尤其是pH的降低)也会导致SIC 发生一定损失; 3)在亚表层培肥结合地膜覆盖条件下,土壤全碳(TC)受SOC 的显著变化,因此仍表现为显著提高。因此,本研究基于内蒙古河套灌区连续6年的田间定位试验,研究亚表层培肥结合地表覆膜对SOC、SIC 及全碳含量和分布的影响及有机碳和无机碳之间的关系,并分析土壤理化指标与有机碳、无机碳的相关性,以期为揭示河套灌区肥沃亚表层构建措施对SOC 和SIC 的影响提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古自治区巴彦淖尔市五原县河套灌区义长灌域管理局试验站永联基地(41.07°N、108.00°E,海拔 1022 m),试验地地处中温带,多年平均气温6.1 ℃,年平均降雨量200 mm,无霜期117～136 d。2019-2020年作物生育期间气象数据如图1所示。试验地土壤类型为粉砂壤土,按盐土分类为氯化物-硫酸盐土,土壤砂粒、粉粒、黏粒质量分数分别为35.9%、53.6%和10.5%。试验地土壤含盐量为3.4 g·kg-1,有机质9.2 g·kg-1,全氮0.5 g·kg-1,全磷0.6 g·kg-1,全钾19.4 g·kg-1,pH (土水比1∶5) 8.5。

图1 研究区2019—2020年作物生长期月降雨(MP)和月平均气温(MAT)Fig.1 Monthly precipitation (MP) and mean air temperature(MAT) during crop growth seasons in 2019 and 2020 in the study area

1.2 试验设计

田间微区(1.8 m×1.8 m)试验开始于2015年,采用随机区组排列,共设置4 个处理: 常规对照(CK)、10～30 cm 亚表层有机培肥(OM)、地膜覆盖(PM)、亚表层有机培肥+地膜覆盖(OM+PM),每个处理3 次重复。每个微区四周均用双层塑料布阻隔,确保每个微区间相对独立。为保证处理间表层土壤基础理化性质保持一致,在试验前,将所有微区中0～10 cm土壤取出后拌匀。亚表层培肥处理(OM、OM+PM)中将34.60 kg 有机肥与土壤10～30 cm 土层的土壤混合并压实,有机肥为牛粪、羊粪、鸡粪和草炭混合物(拌匀后的有机肥盐分含量为16.1 g·kg-1,pH 为7.1,全氮、全磷、全钾以及有机碳含量分别为12.9 g·kg-1、5.4 g·kg-1、13.9 g·kg-1和425.7 g·kg-1),有机肥仅第1年施用,后续不再添加; 最后,将混匀的0～10 cm 土壤按原容重等质量回填。地膜覆盖处理(PM、OM+PM)采用70 cm 宽的农用塑料薄膜覆盖,微区铺设两条膜带,膜间距20 cm。

所有微区统一沟施化肥,施肥深度为10 cm,用量分别是N 180 kg·hm-2、P 53 kg·hm-2和K 62 kg·hm-2。灌溉采用引黄灌溉,定额为1850 m3·hm-2。供试作物为食葵(Helianthus annuusL.),播种后穴口用细砂覆盖,行距为60 cm,株距为20 cm。其他管理方式与当地农户保持一致。2019年和2020年分别于5月23日和6月12日播种,并于9月3日和10月2日收获。

1.3 土壤样品采集与测定

1.3.1 土壤含水率、盐分和pH 测定

于2019-2020年作物收获后用土钻在地膜位置(无地膜处理与其取样方位保持一致),按0～20 cm、20～40 cm 和40～60 cm 土层采集土壤样品,将样品去除根系、地膜等杂质后,一部分用于测定土壤含水率、盐分与pH,另一部分用于后续测定土壤碳氮含量。其中土壤含水率采用烘干法测定,烘干后土样粉碎过2 mm 筛,以1∶5 土水比浸提土壤溶液,采用DDS-307 电导率仪和PHS-3B 型pH 计测定电导率和pH,土壤盐分含量根据公式换算[22]:

式中:y为土壤盐分含量(g·kg-1),x为土壤提取液的电导率(μS·cm-2)。

1.3.2 土壤全氮、全碳、有机碳与无机碳测定

取另一部分土壤样品,自然风干,过0.15 mm 筛,通过四分法将土样分为具有代表性的两部分,一部分直接保存,用于测定土壤全氮(TN)和TC 含量; 另一部分通过酸洗法去除SIC 来测定土壤SOC[23]。具体方法如下: 称取1.0 g 土样,加入10 mL 1 mol·L-1的盐酸溶液,200 r·min-1震荡30 min 使土壤样品和盐酸充分反应至无气泡产生,再以3000 r·min-1离心5 min,离心后去除酸液后反复加入蒸馏水清洗,至上清液为中性,再将离心后的土壤放至60 ℃下烘干至恒重。上述土样均通过碳氮元素分析仪(vario MACRO cube)上机测定碳氮含量。SIC 含量为TC 含量与SOC 含量的差值。

1.4 数据分析

数据统计分析采用DPS 9.01 进行,方差分析采用单因素方差分析(Two-Way ANOVA),并用最小方差分析(LSD)进行多重比较来研究亚表层有机培肥、地膜覆盖及其交互作用对0～60 cm 土壤全氮、全碳、有机碳和无机碳含量以及土壤含水率、盐分、pH的影响; 并采用线性回归分析来检验SOC 与SIC 之间的关系,应用Origin 2021 作图; 相关分析采用皮尔森(Pearson)双侧检验法,应用TB tools 绘制相关性热图; 采用Canoco 5.0 进行冗余分析(RDA),探讨土壤碳含量与土壤理化因子间关系。

2 结果与分析

2.1 土壤全碳(TC)、有机碳(SOC)和无机碳(SIC)在不同土层的分布

OM+PM显著增加2019年20～40 cm TC 含量,较CK 和PM 处理分别增加3.9%和5.6% (P＜0.05);2019年,OM、PM 和OM+PM 处理40～60 cm 土层TC 含量较CK 显著增加8.0%～10.4% (P＜0.05) (图2a)。2020年,OM+PM 和OM 同时显著增加了0～20 cm TC 含量,较CK 和PM 分别增加13.0%～13.2%和17.5%～17.8% (P＜0.05) (图2b)。两年结果的差异性可能与有机肥为第1年一次性施入,随试验年限增加,表层土壤TC 变化可能更多取决于根系分泌和当年气象情况。此外,亚表层培肥结合地膜覆盖0～60 cm剖面TC 含量在不同土层间整体差异不大,这可能与SOC 和SIC 含量随土层加深而呈现出不同趋势有关。

亚表层培肥(OM 和OM+PM)处理显著增加了SOC 含量,其中OM 和OM+PM 在2019-2020年较CK 和PM 处理显著增加0～20 cm SOC 含量54.0%～195.6% (P＜0.05),显著增加20～40 cm SOC 含量31.9%～162.6% (P＜0.05); OM 和OM+PM 较CK和PM 处理显著增加2020年40～60 cm SOC 含量33.7%～49.4% (P＜0.05)。同时,OM+PM 较OM 处理显著增加2019-2020年20～40 cm SOC 含量20.1%～39.1% (P＜0.05)。此外,除OM+PM 处理外,2019-2020年土壤SOC 含量随土层深度增加整体呈下降趋势(图2c,d)。

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由图2e,f 可知,与SOC 含量变化不同,0～60 cm土层SIC 含量随土层加深整体呈增加趋势,其中,2019-2020年,0～20 cm 土层OM 和OM+PM 较CK和PM 处理SIC 含量显著降低12.3%～28.4% (P＜0.05),20～40 cm 土层显著降低29.9%～35.0% (P＜0.05);然而,2019年40～60 cm 土层,OM 较CK 处理SIC 含量显著增加9.65% (P＜0.05)。

图2 2019—2020年不同亚表层培肥结合地膜覆盖处理下不同土层土壤全碳(a、b)、有机碳(c、d)和无机碳(e、f)含量Fig.2 Contents of soil total carbon (TC; a,b),organic carbon (SOC; c,d) and inorganic carbon (SIC; e,f) of different soil layers under different treatments of subsurface organic ameliorant and film mulching in 2019 and 2020

2.2 不同处理土壤有机碳、无机碳和全碳之间的关系

线性回归分析表明(图3),在CK 和OM+PM 处理下,土壤SOC 与TC 含量呈显著正相关关系(CK:R2=0.34,P＜0.05; OM+PM:R2=0.22,P＜0.05); 在PM 处理下,土壤SIC 与TC 含量呈显著正相关关系(R2=0.42,P＜0.05)。此外,在所有处理下,土壤SOC与SIC 含量均表现为负相关关系(CK:R2=0.28,P＜0.05; OM:R2=0.80,P＜0.01; PM:R2=0.39,P＜0.05;OM+PM:R2=0.85,P＜0.01)。

图3 不同亚表层培肥结合地膜覆盖处理下土壤有机碳(SOC)、无机碳(SIC)及全碳(TC)间相关性分析Fig.3 Correlation analysis among soil organic carbon (SOC),inorganic carbon (SIC) and total carbon (TC) contents under different treatments of subsurface organic ameliorant and film mulching

2.3 土壤理化性质

亚表层培肥显著增加了0～40 cm 土层全氮含量(P＜0.05),对40～60 cm 土层全氮含量无显著影响(表1)。2019-2020年,相较于CK 和PM,OM 和OM+PM 处理0～20 cm 土层SOC 含量显著增加21.7%～83.7% (P＜0.05),20～40 cm 土层SOC 含量显著增加35.3%～100.1% (P＜0.05)。此外,OM+PM 较OM处理20～40 cm 土层全氮含量显著增加33.7%～38.3%(P＜0.05)。

在0～20 cm 土层,OM 和OM+PM 处理较CK 和PM 处理显著降低11.0%～53.1% (P＜0.05),并且在2019年PM 较CK 显著增加13.2% (P＜0.05); 在20～40 cm 土层,PM 和OM+PM 较CK 处理显著增加16.1%～19.1%,而OM+PM 较CK 处理显著降低17.8%～24.6% (P＜0.05); 对于40～60 cm 土层,OM、PM 和OM+PM 处理较CK 显著增加7.7%～21.0%(P＜0.05),然而OM+PM 较OM 和PM 处理显著降低5.3%～10.3% (P＜0.05)。此外,0～60 cm 剖面土壤含水率随土层加深而增加(表1)。

OM 和OM+PM 较CK 处理显著降低0～20 cm 土层盐分含量15.8%～41.2%,且OM+PM 较CK 显著降低25.1%～39.5% (P＜0.05); OM 和OM+PM 较CK 和PM 处理显著降低2019年20～40 cm 土层盐分含量20.2%～29.4% (P＜0.05)。此外,0～20 cm 表层土壤盐分含量高于20～60 cm 土层(表1)。

在0～20 cm 土层,OM 较CK 处理显著降低3.0%～3.5%,OM+PM 仅在2019年较CK 和PM 处理降低2.7%～4.1%; 20～40 cm 土层,OM 和OM+PM 较CK 和PM 处理显著降低6.2%～11.0%,且OM+PM 在2020年较OM 处理降低3.1%; 40～60 cm 土层,OM和OM+PM 较PM 处理显著降低1.8%～3.9%,且OM+PM 较CK 处理显著降低3.5%～3.7%。

2.4 土壤理化性质与土壤全碳、有机碳、无机碳的关系

为进一步分析亚表层培肥结合地膜覆盖下不同土层土壤碳(TC、SOC、SIC)含量变化的影响因素,对试验期间(2019-2020年)土壤碳含量与理化性质进行了冗余分析(图4)。结果表明,不同土层土壤碳含量变化的主要影响因素不同。在0～20 cm 土层,RDA1 和RDA2 分别解释了81.9%和10.1%的变异,前两轴共解释了土壤碳含量总变异的91.9% (图4a)。土壤理化性质对0～20 cm 土壤碳含量变化的贡献从高到低为全氮＞含水率＞pH＞盐分。其中土壤全氮(F=66.2,P=0.002)是影响0～20 cm 土壤碳含量的最显著变量,解释了75.1% 的变异; 其次是含水率(13.2%,F=23.7,P=0.002)、pH (2.6%,F=5.6,P=0.012)和盐分(1.4%,F=3.3,P=0.068)(图4b)。其中相关性热图表明(图4c),SOC 与全氮含量呈极显著正相关(P＜0.01),而与盐分和pH 呈极显著负相关关系(P＜0.01); SIC与含水率、pH 呈极显著正相关(P＜0.01),与盐分呈显著正相关(P＜0.05),而与全氮呈极显著负相关(P＜0.01)。

图4 不同亚表层培肥结合地膜覆盖处理下不同土层理化性状与碳含量之间相关性的冗余分析(a,d,g)、土壤理化性状对土壤碳含量变化的解释率(b,e,h)及两者间相关性分析(c,f,i)Fig.4 Redundancy analyses (RDA) of the correlations between soil physicochemical properties and carbon content (a,d,g),and the explained rates of soil physicochemical properties on variance of soil carbon (b,e,h),and Pearson correlation among them (c,f,i) of different soil layers under different treatments of subsurface organic ameliorant and film mulching

在40～60 cm 土层,RDA1 和RDA2 分别解释了52.2%和8.5%的变异,前两轴共解释了土壤碳含量总变异的60.7% (图4g)。土壤理化性质对40～60 cm土壤碳含量变化的贡献从高到低为pH＞盐分＞含水率＞全氮。其中土壤pH (F=12.8,Punknown)是影响40～60 cm 土壤碳含量的最显著变量,解释了29.2%的变异,其次是盐分(23.1%,F=6.6,P=0.004)、含水率(5.7%,F=3.0,P=0.066)和全氮(5.4%,F=2.5,P=0.086)(图4h)。相关性热图表明(图4i),土壤SOC 与全氮含量呈极显著正相关(P＜0.01),而SIC 与盐分呈极显著正相关(P＜0.01),与含水率呈显著正相关(P＜0.05)。

3 讨论

3.1 亚表层培肥对盐碱土壤全碳、有机碳、无机碳分布的影响

亚表层培肥结合地膜覆盖条件下,0～60 cm 土层SOC 含量整体随土层加深而下降,这与胡诚等[24]的研究结果大体一致,但他们的研究认为0～20 cm 表层SOC 含量最高,而本研究中,0～20 cm 和20～40 cm土层间SOC 含量并无明显差异,这可能是我们将有机肥施入亚表层(10～30 cm)的缘故。然而,与SOC不同,0～60 cm SIC 含量随深度增加而增加,这主要是由于微生物生物量在有机培肥措施下显著增加[20],进而呼吸产生了更多的CO2,土壤中CO2分压的增加会导致表层土壤中碳酸盐发生一定的溶解,然后被转移到深层土壤中,在含水量相对较低的深层土壤中重新结晶[25]。Pant 等[26]研究表明土壤TC 与SOC 一样随着土层深度增加呈下降趋势,0～15 cm 表层土壤由于含有更多的作物残茬、根系生物量和根系分泌物等,因此全碳含量最高; 而在我们的研究中0～60 cm 土层TC 含量在不同土层间并无明显差异,这主要是由于0～40 cm 土层SIC 含量受pH 和全氮含量变化影响发生损失的缘故(图4)。另外,各土层SOC与SIC 含量在不同处理间差异在试验期间基本保持一致,这表明亚表层有机培肥结合地膜覆盖措施在6年后仍能显著影响土壤SOC 和SIC 含量。

3.2 亚表层培肥条件下土壤有机碳、无机碳与全碳间关系

土壤SOC 与SIC 间关系复杂,会因土壤自身特性和管理措施(有机改良剂种类及种植系统等)的不同产生差异[9]。其中在我国华北平原黄河三角洲上游地区[27]和甘肃巴丹吉林沙漠[28]SOC 和SIC 存在显著正相关关系,这可能是因为施肥等措施会增加土壤中有机碳含量,SOC 分解会产生更多的CO2,土壤CO2通常溶解在土壤水中,产生CO32-或HCO3-有助于SIC 的沉淀[16]。而在我国华北平原[29]和黄土高原西部[30]发现SIC 与SOC 呈负相关关系。本文研究也发现SIC 与SOC 呈显著负相关(图3),同时Dong等[31]研究表明,在相同粒径级别下,SIC 与SOC 含量同样呈负相关关系,这主要是因为SOC 矿化释放的酸可以溶解碳酸盐,在亚表层培肥结合地膜覆盖下碳酸盐因溶解而损失的量大于由于CO2溶于水中发生沉淀而生成的量,因此SIC 含量降低[25,32]。

亚表层培肥结合地膜覆盖增加了0～60 cm 土层土壤TC 含量,这与Ding 等[33]研究结果一致,本研究中OM+PM 处理下,SOC 与TC 存在显著线性关系,而SIC 与TC 却并不显著(图3),因此土壤TC 含量对SOC 变化更为敏感,这说明虽然亚表层培肥结合地膜覆盖措施会降低SIC 含量,但SOC 的提升幅度更大,因此在6年的试验中并没有导致土壤TC 的损失。然而我们也发现在仅地膜覆盖条件下,SIC 与TC 存在显著线性关系,而SOC 与TC 却并不显著(图3),表明土壤TC 含量对土壤SIC 变化更为敏感,这可能由于覆膜主要对土壤水分和温度产生影响,而温度和水分对土壤SIC 的影响更大[34]。另外,研究发现土壤理化因子可以解释土壤碳含量变化的60.7%～91.9% (图4),说明土壤理化因子是影响土壤碳含量变化的主要因素,其中0～40 cm 土壤碳含量(SOC、SIC 和TC)主要受土壤全氮和pH 影响,而40～60 cm 主要受土壤pH 和盐分影响(图4),这与不同土层土壤因子对亚表层培肥结合地膜覆盖的响应不同有关。

3.3 亚表层培肥条件下土壤有机碳、无机碳变化的主要影响因素

长期以来,有机培肥措施一直是增加盐碱地土壤有机碳的有效途径[31,34-36]。本研究发现,亚表层培肥措施在有无地膜覆盖条件下均可以显著增加土壤SOC 含量,产生这种结果的原因来自多个方面: 首先,亚表层有机培肥将更多的碳输入到土壤中,而土壤全氮的增加可以刺激作物和根系生物量的产生,继而增加植物根系分泌物,有利于SOC 积累[37-40]; 其次,盐分是影响土壤碳循环和微生物代谢的主要因素,较高的盐分含量会分散土壤胶体颗粒并降低土壤团聚体的稳定性[41],将有机肥施用于亚表层可以降低土壤中水溶性盐离子含量,增加阳离子交换量,显著降低土壤盐分含量,在一定程度上降低盐分对SOC 的不利影响[42]; 再者,盐碱土壤pH 较高,破坏土壤物理性质进而影响养分和水分供应情况,这些过程都会对土壤碳氮循环以及有机质分解产生不利影响[43]。而亚表层培肥处理(OM 和OM+PM)向盐碱土壤中释放了大量氮,促进土壤发生硝化反应,更多的H+因此被释放到土壤中,进而显著降低0～60 cm pH,降低pH 对土壤碳循环的不利影响[44]。本研究得到相同结果(图4)。而在亚表层培肥条件下,地膜覆盖降低了0～20 cm 土层SOC 含量,这可能是因为地膜覆盖下表层土壤矿化造成的CO2损失量高于因土壤根系分泌增加的SOC 积累量导致的,这与前3年的研究结果一致[42]。

土壤中碳酸盐的存在对土壤物理、化学和生物过程都很重要,包括酸度缓冲、团聚体形成和稳定、养分循环、微生物和酶活性以及植物生产力等[8]。Tian 等[35]研究发现施用有机肥可以增加Ca2+、Mg2+含量进而增加SIC 含量; 同时也有研究发现施用有机肥可以通过增加作物产量和生物量,生物量的提高一方面导致土壤根和微生物呼吸增加,土壤CO2含量的增加促进了碳酸盐的形成[14],另一方面增强了蒸散作用,进而增加土壤碳酸盐沉淀[45]。然而也有研究发现土壤碱基阳离子对大气CO2的吸收主要依赖于土壤pH[8],pH 是影响碳酸盐形成和溶解的直接因素,与SIC 含量呈显著正相关关系[10]。Zhang 等[19]研究发现OM 和OM+PM 处理可以影响土壤盐分运移状况,起到促进土壤脱盐,抑制土壤返盐的作用。而所有土壤都有缓冲系统来抵抗土壤pH 的降低,当pH＞8.5 时,土壤酸化在很大程度上会被碳酸钠缓冲,而当pH 在6.5～8.5 之间时,主要由碳酸盐(以碳酸钙为主)平衡[10]。因此,土壤pH 的降低会导致SIC 损失。另外,亚表层培肥措施向土壤中输入了丰富的氮源,土壤全氮含量的增加导致的硝化作用和作物对NH4+的吸收也会增加释放到土壤中的H+,造成SIC 的损失[19],土壤全氮与SIC 含量的显著负相关关系也支撑了这一原因(图4)。因此,在本研究中,在有无地膜覆盖的条件下,亚表层培肥措施都会显著降低0～40 cm 土层SIC 含量,这可能是因为pH 和全氮对SIC 的影响起到主导作用,并且由于OM+PM较OM 处理对pH 的降低效果更强(表1),因此OM+PM 处理下SIC 损失量更大; 而40～60 cm 土层SIC 并无显著变化,可能是土壤呼吸增加对土壤碳酸盐形成作用与pH 对碳酸盐的酸化作用持平的缘故。

4 结论

本研究在内蒙古典型盐碱农田上开展了连续6年定位试验,测定了0～60 cm 剖面土壤碳库组分含量与理化性质,分析了亚表层培肥结合地膜覆盖措施对土壤全碳、有机碳、无机碳的影响及其主导因素,主要结论如下:

1)亚表层培肥措施(OM 和OM+PM)显著提高了土壤TC 与SOC 含量,但降低了SIC 含量,回归分析结果进一步表明,与覆膜条件下TC 变化受SIC 显著影响相比,补充亚表层培肥后,TC 变化则受SOC显著影响。

2)土壤理化性质(土壤水分、盐分、pH 和全氮)是土壤碳含量的主要影响因素,其中0～40 cm 土层土壤碳含量主要受土壤全氮和pH 影响,而40～60 cm 土层土壤碳含量主要受土壤盐分和pH 影响。SOC 与全氮极显著正相关,与盐分和pH 呈极显著负相关; SIC 与全氮呈极显著负相关,与pH 呈极显著正相关。

综上,亚表层有机培肥结合地膜覆盖尽管增加了无机碳的损失,但该措施有机碳积累对全碳提升的贡献更大,从而实现了碳积累。