围垦时间和利用方式对浙东海涂土壤有机碳和磷素的影响

伍少福，石其伟，顾昊男，章明奎

围垦时间和利用方式对浙东海涂土壤有机碳和磷素的影响

伍少福1，石其伟2，顾昊男1，章明奎3*

（1.绍兴市粮油作物技术推广中心，浙江 绍兴 312000；2.绍兴市柯桥区农业水产技术推广站，浙江 绍兴 312030；3.浙江大学 环境与资源学院，杭州 310058）

【目的】研究围垦海涂土壤有机碳和磷素变化特点，为科学施肥提供理论基础和依据。【方法】在浙江东部的浙北-杭州湾和浙南-乐清湾滨海平原选择不同利用方式的代表性海涂土壤（蔬菜地、果园和水田），以荒地为对照（CK），分析了土壤有机碳和磷素组成与围垦时间和利用方式的关系。【结果】随着围垦时间的增加，海涂土壤pH值下降，土壤有机碳（TOC）、全磷（TOP）和有效磷量增加。围垦50 a后，浙北-杭州湾和浙南-乐清湾土壤pH值分别下降1.72～2.36和1.14～2.24，有机碳量分别增加126.46%～294.97%和130.37%～266.14%，全磷量分别增加17.66%～100.00%和39.31%～87.20%。土壤pH值从高到低表现形式为：荒地>水田>果园>蔬菜地；有机碳：水田>果园>蔬菜地>荒地；土壤全磷和有效磷：荒地<水田<果园<蔬菜地。海涂围垦利用明显增加了土壤各形态的有机碳。随着围垦利用时间的增加，游离态颗粒有机碳占有机碳的比值（fPOC/TOC）先明显下降后缓慢增加的变化特点，闭蓄态颗粒有机碳占有机碳的比值（oPOC/TOC）逐渐增加，而矿物结合态有机碳占有机碳的比值（MOC/TOC）先明显增加后又呈现缓慢下降。MOC/TOC比例：水田>果园>蔬菜地，表明水田环境更易形成相对稳定的有机碳（MOC）。颗粒态有机碳的占比（包括fPOC/TOC和oPOC/TOC）均为乐清湾低于杭州湾，而MOC/TOC表现为乐清湾高于杭州湾。TOC与所有形态有机碳之间均存在极显著相关性，但TOP与各形态磷均无相关性。【结论】海涂围垦后土壤有机碳量、磷素量和形态组成可发生持续变化，pH值呈下降趋势，有机碳和磷素逐渐积累，利用方式可影响海涂土壤有机碳和磷素的积累速度，种植水稻有利于有机碳固定，种植蔬菜将增强磷素积累。

海涂；碳库；磷积累；形态组成；围垦时间；利用方式；变化规律

0 引言

【研究意义】海涂是沿海地区位于潮间带干湿交替区域由泥沙覆盖的海滩地，是我国东部地区耕地资源的重要来源[1]。海涂围垦出露地表后成土环境发生了很大的变化，可发生脱盐、脱钙、有机碳积累、氧化与还原等多种成土过程。同时，海涂的开发利用改变了地表物质和水热平衡，这些变化可改变土壤性状如团聚体及其有机碳（TOC）的演变过程。由于海涂土壤发育于海相沉积物，含有不同量的碳酸钙，其土壤钾素较为丰富，但有机碳、氮素和磷素一般较低[2]，是发展农业的主要限制因素之一，因此研究海涂土壤有机碳、氮素和磷素量及形态的演变有助于改善耕地质量状况。

【研究进展】土壤有机碳是土壤的重要组成部分，是土壤形成基础肥力的保障。土壤氮、磷、钾等大量元素是植物生长的重要营养元素，科学了解土壤有机碳及养分的形态变化及它们之间的关系可以为科学施肥提供依据。土壤中氮素积累一般与有机碳同步，随着有机碳的积累土壤氮素也逐渐增加；同时，有机碳的积累也可显著促进土壤结构的形成，改善土壤物理性状[3]。因此，增加土壤有机碳库储量有利于提升海涂土壤质量。近年来，国内外多数研究表明农田土壤有机碳和氮磷等养分受土壤形成、种植年限、施肥措施、水分管理、土地利用方式等影响[4-9]，但以往的研究较多关注土壤有机碳和全磷（TOP）的变化，缺乏对其形态变化的认识。

【切入点】土壤中有机碳和磷素形态组成较为复杂，不同组分的有机碳和磷素具有不同的生态功能。土壤有机碳中的粗颗粒态有机碳（cfPOC）和细颗粒态有机碳（ffPOC）是土壤有机碳的非保护性部分，主要由分解或未分解的动植物残体组成，具有易矿化分解、移动性强、生物有效性高、响应速度快等特点，是短期环境变化的敏感性指标。矿物结合态有机碳（MOC）是有机质分解的最终产物，是土壤有机碳的主要成分，其通过各种键合反应与黏粒矿物紧密结合并稳定在矿物表面，是受化学性保护的惰性或稳定性碳库，可以反映出土壤长期固碳的巨大潜能[10]。同时，土壤中磷素也以不同形态存在，主要有有机态和无机态，土壤中的有机磷需要经过矿化成无机磷后才能被植物吸收利用，不同形态的无机磷植物有效性存在很大差异，土壤中磷的存在形态和比例决定了土壤磷素的供应能力[11]。因此，评估土壤有机碳和磷的变化不仅要考虑储量，还要考虑其组成和赋存形态[12-13]，但至今对海涂土壤有机碳和磷形态的演变规律及影响因素了解甚少，在一定程度影响了对海涂围垦后土壤质量演变的认识。

【拟解决的关键问题】浙江省海涂资源丰富，新中国成立以来围涂16.5万hm2，占全国海涂资源的18.6%，分布有不同时期围垦的海涂[14]。本研究在浙江东部的浙北-杭州湾和浙南-乐清湾滨海平原选择不同利用方式的代表性海涂土壤（蔬菜地、果园和水田），以荒地为对照，系统分析了土壤有机碳及其组分和磷素及其形态，探讨了土壤有机碳、磷素组成与围垦时间和利用方式的关系，以期为科学管理海涂土壤提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤采集与制备

研究区海涂土地利用方式有荒地、蔬菜地（种植蔬菜）、果园和水田等4类，其中荒地主要分布于未围垦和围垦时间较短（5～15 a）的海涂中，而水田和果园主要分布于围垦时间较长（15 a以上）的海涂中。考虑到浙北和浙南海涂土壤质地有较大的差异及围垦时间的不同，研究以象山港为分界线，把浙东海涂平原分为浙北-杭州湾和浙南-乐清湾2个部分，于2020年12月分别按围垦时间（0、5～15、15～50 a和>50 a）和利用方式（荒地、蔬菜地、果园和水田）采集表土样（0～20 cm），其中围垦时间0 a指没有围垦的海涂，作为对照。根据围垦时间与利用方式组合，分别把浙北和浙南海涂平原分为9个类别采样单元（表1），每个单元各选择10个采样田块（重复样），每一田块中采用“S”型布点法采集6个样品并经充分混合后成为一个分析样。样品风干、剔除其中石块及植物残体等杂质后过2 mm和0.15 mm土筛用于分析。

表1 围垦时间和利用方式对海涂酸碱度、有机碳量、黏粒和磷素的影响

注 同列统计值后英文字母不同者差异显著（<0.05），浙南-乐清湾与浙北-杭州湾分组统计。下同。

1.2 测试方法

土壤有机碳分组参照Six等[10]提出的筛分与密度浮选相结合的方法分离。其操作步骤简述如下：先用筛分法把土壤有机碳分为粗游离态颗粒有机碳（cfPOC，250～2 000 μm）、微团聚体内颗粒有机碳（mPOC，53～250 μm）和矿物结合态有机碳（MOC，<53 μm）等3个部分。然后，采用密度浮选法进一步把微团聚体内颗粒有机碳（mPOC）分为细游离态颗粒有机碳（ffPOC）和闭蓄态颗粒有机碳（oPOC）。分离的各组分烘干至恒质量，用重铬酸钾氧化法测定。把粗游离态颗粒有机碳（cfPOC）、细游离态颗粒有机碳（ffPOC）总称为游离态颗粒有机碳（fPOC）。

土壤磷形态分析测定采用Hedley等提出的方法[15]。土壤颗粒组成、速效磷（Olsen-P）和pH分别采用比重计法、钼锑抗比色法和电位法测定[16]。

1.3 数据处理

数据采用Excel 2003进行分析和作图。采用SPSS 21.0进行方差分析和Pearson相关性分析, 其中处理间差异采用Duncan多重比较法。

2 结果与分析

2.1 土壤酸碱度、有机碳量、黏粒和磷素的变化

表1为围垦时间和利用方式对海涂土壤酸碱度、有机碳量、黏粒和磷素的变化情况，由表1可知，浙北-杭州湾和浙南-乐清湾海涂土壤酸碱度、有机碳量、黏粒和含磷量存在一定的差异，乐清湾主要为黏涂，杭州湾为砂涂，前者黏粒量平均约为后者的3倍。相应地，相似围垦时间和利用方式的乐清湾海涂土壤有机碳、全磷高于杭州湾海涂，前者的pH值略高于后者，但二者的有效磷较为接近。

随着围垦时间的增加，浙北-杭州湾和浙南-乐清湾海涂土壤pH值下降（浙北-杭州湾和浙南-乐清湾土壤分别下降1.72～2.36和1.14～2.24），土壤有机碳、全磷和有效磷量增加。围垦15 a后，土壤pH值显著低于未围垦的荒地，而有机碳、全磷和有效磷量明显高于未围垦的荒地。围垦50 a后，浙南-乐清湾蔬菜地、果园和水田土壤有机碳量分别比CK（围垦前）增加130.37%、144.33%和266.14%，全磷量分别比CK增加87.20%、48.45%和39.31%；浙北-杭州湾蔬菜地、果园和水田土壤有机碳量分别比CK增加126.46%、139.62%和294.97%，全磷量分别比CK增加100.00%、32.03%和17.66%。

利用方式对土壤有关性状的影响更为明显，土壤pH值一般是：荒地>水田>果园>蔬菜地，土壤有机碳量一般是：水田>果园>蔬菜地>荒地，土壤全磷和有效磷量呈现荒地<水田<果园<蔬菜地，恰好与pH值的变化相反，说明围垦后土壤养分的提高比较显著。围垦50 a后，浙南-乐清湾水田和果园土壤pH值分别比蔬菜地高出1.10和1.01，水田土壤有机碳量分别比蔬菜地和果园高出58.94%和49.86%，蔬菜地土壤全磷分别比水田和果园高出34.38%和26.11%；浙北-杭州湾水田和果园土壤pH值分别比蔬菜地高出0.64和0.15，水田土壤有机碳量分别比蔬菜地和果园高出74.44%和64.83%，蔬菜地土壤全磷量分别比水田和果园高出69.98%和51.48%。这表明人类活动对土壤理化性质改变有着较大的影响。结果还表明，土壤全磷和有效磷积累主要取决于土壤利用方式。

2.2 土壤有机碳组分的变化

在利用初期（5～15 a），因围垦活动对土壤的搅动，与围垦前比较土壤有机碳、fPOC显著下降，而oPOC、MOC变化不同地区表现不一致，其中浙南-乐清湾变化不明显，而浙北-杭州湾的MOC明显提高，表明耕作活动促进了fPOC向MOC转变（表2）。利用15～50 a和50 a后，土壤有机碳随时间呈显著提高，各组分有机碳（包括fPOC、oPOC和MOC）也呈现增加，且基本表现水田>果园>蔬菜地，表明海涂围垦利用后明显增加了各形态的有机碳。围垦50 a后浙南-乐清湾蔬菜地、果园和水田土壤fPOC分别比围垦前增加110.56%、114.60%和190.06%，MOC分别比围垦前增加145.61%、174.06%和358.58%；浙北-杭州湾蔬菜地、果园和水田土壤fPOC分别比围垦前增加98.36%、101.64%和216.39%，MOC分别比围垦前增加208.57%、254.28%和548.57%。

表2结果还表明，研究土壤有机碳主要以fPOC和MOC为主，其中fPOC占41.18%～76.56%，MOC占21.88%～54.61%，而oPOC仅占1.56%～4.23%。利用方式和围垦时间对海涂土壤有机碳各组分比例的影响有所差异，随着围垦利用时间的增加，fPOC/TOC呈现先明显下降后又能缓慢增加的变化特点，oPOC/TOC呈现逐渐增加，而MOC/TOC呈现先明显增加后又呈现缓慢下降的变化特点。fPOC/TOC、oPOC/TOC比例蔬菜地>果园>水田，但MOC/TOC比例：水田>果园>蔬菜地。围垦50 a后浙南-乐清湾和浙北-杭州湾水田、果园和蔬菜地土壤的MOC/TOC分别为52.26%、46.78%、44.47%和36.14%、32.50%、30.05%，表明水田环境更易形成相对稳定的有机碳（MOC）。不同土壤中的表现有一定的差异，总体上，颗粒态有机碳的占比（包括fPOC/TOC和oPOC/TOC）均是浙南-乐清湾低于浙北-杭州湾，而MOC/TOC却是浙南-乐清湾高于浙北-杭州湾，可能与两地土壤质地有关。

表2 围垦时间和利用方式对海涂土壤有机碳组分的影响

2.3 土壤磷组分的变化

除残余态磷和HCl-P外，其余形态的磷均随着围垦时间的增加而增加（表3），其量表现为荒地<水田<果园<蔬菜地。不同利用方式之间H2O-P和NaHCO3-IP的差异（表3）比土壤有效磷（表1）的差异更为显著。与未围垦的荒地比较，随着围垦时间的增加，H2O-P、NaHCO3-IP、NaHCO3-OP、NaOH-IP和NaOH-OP的增幅大于全磷的变化（表3），但小于有效磷的增幅（表1）。围垦后，浙南-乐清湾和浙北-杭州湾海涂土壤全磷、有效磷、H2O-P、NaHCO3-IP、NaHCO3-OP、NaOH-IP和NaOH-OP平均增幅分别为29.32%和22.13%、248.07%和326.20%、235.48%和408.58%、199.58%和427.07%、280.79%和146.04%、105.02%和242.76%、248.51%和350.74%。

表3 围垦时间和利用方式对海涂土壤不同形态磷量的影响

表4是围垦时间和利用方式对土壤不同形态磷组成比例的影响，由表4可知，海涂土壤磷素主要以残余态磷和HCl-P（碳酸盐结合态）为主，随着围垦时间的增加，残余态磷和HCl-P的比例呈下降的趋势，而其他形态磷的比例均呈现增加。在围垦时间相同的土壤中，H2O-P、NaHCO3-IP、NaHCO3-OP、NaOH-IP和NaOH-OP占全磷的比例一般是以蔬菜地最高，其次为果园，水田较低。从表4结果还可以看出，随着围垦时间的增加，土壤脱钙程度加深，pH值有所下降，土壤中HCl-P比例逐渐下降。同时，随着土壤磷素积累的增加，土壤中H2O-P、NaHCO3-IP和NaOH-IP的比例呈现增加。土壤中NaHCO3-OP和NaOH-OP分别为与有机质结合的速效磷和缓效磷，其比例一般随土壤有机质量的增加而增加。

表4 围垦时间和利用方式对海涂土壤不同形态磷组成的影响

2.4 土壤有机碳与磷的关系

图1结果表明浙南-杭州湾、浙北-乐清湾TOC∶TOP变化范围分别为7.58%～30.33%、5.91%～21.92%，随着围垦时间的增长，两地均呈先减后升的趋势，围垦初期蔬菜地和荒地差异不明显，围垦后期均是水田>果园>蔬菜地。

图1 围垦时间和利用方式对海涂土壤TOC∶TOP的影响

表5 海涂土壤不同形态碳和磷组成的相关性

注 *和**分别表示在0.05和0.01水平上显著相关。

各形态有机碳、磷之间多存在相关关系（表5）。TOC与所有形态有机碳之间均存在极显著关系，但TOP与各形态磷均无相关性，说明总碳与各组分关系密切相关。fPOC、oPOC和MOC之间均存在极显著关系，H2O-P、NaHCO3-IP、NaHCO3-OP、NaOH-IP之间情况与之类似，均存在显著或极显著关系，但与HCl-P、残余态磷和TOP无相关性。各形态有机碳与H2O-P、NaHCO3-IP、HCl-P、残余态磷和TOP不存在相关性。除MOC与NaOH-IP外，各形态有机碳与NaHCO3-OP、NaOH-IP和NaOH-OP均存在显著或极显著关系。所有形态H2O-P、残余态磷、TOP和所有形态碳的相关性都不显著。

3 讨论

土地利用是人为因素影响土壤最直接的活动，能够长期持续改变土壤结构、养分特征以及土壤微生物的代谢活动，使得土壤物理、化学及生物特性发生改变。不同利用方式的农田地表覆盖物、种植制度及人为干扰程度不同，容易造成耕层土壤结构和碳氮磷等养分的差异。海涂围垦是沿海地区开拓土地资源和缓解人地矛盾的重要措施，土壤环境也因此发生剧烈变化[17]。不同利用方式对土壤理化性质的影响结果不一致。张晶等[18]认为随着围垦年限的增加，垦区土壤pH值下降，土壤养分呈增加趋势，垦区围垦年限对土壤pH值、有机碳与速效养分之间的相关性存在一定影响，其中10 a围垦期是pH值与有机碳、速效磷之间相关性变化的转折点。解雪峰等[19]认为土壤pH值在围垦后经历了短暂上升后波动下降，土壤养分随围垦年限的增加呈现出“迅速累积-逐渐消耗-再次累积”的过程，而金雯晖等[20]认为滨海盐土随着围垦年限的增长，土壤碳储量与总氮量随之增加、pH值与随之降低，围垦3 a以上表层土壤有机碳可增加0.24%左右；围垦时间大于52 a，有机碳自0.1%增加到1.6%。本研究表明，土壤pH值荒地>水田>果园>蔬菜地，土壤全磷和有效磷量荒地<水田<果园<蔬菜地，二者刚好相反，这可能由于蔬菜地施肥量较高，导致土壤pH值下降最为明显而磷等积累相对较高[21]。土壤有机碳量水田>果园>蔬菜地>荒地，水田环境有利于土壤有机碳的积累，可能原因是水田常年淹水，铁锰氧化物在缺氧条件下被还原形成Fe(OH)2和Mn(OH)2，使水田pH值升高，促进有机碳从土壤矿物上解吸，进而增加有机碳量，因此水田有机碳量最高[22]。

土壤中的有机碳具非均质性，不同形态的有机碳稳定性不同。游离态颗粒有机碳（fPOC）和闭蓄态颗粒有机碳（oPOC）主要来源于分解或未分解的动植物残体[23-24]，是土壤中活性有机碳的主要组分；闭蓄态颗粒有机碳（oPOC）分布在团聚体内部[25]，受团聚体物理性保护，可阻碍微生物的分解[23]；而矿物结合态有机碳（MOC）是与土壤细颗粒的有机碳体，稳定性高，是土壤有机碳固存的主要形态[26]。从农田肥力角度考虑，活性有机碳量高有利于矿化和提高养分供给水平，但从农田固碳角度考虑，稳定性有机碳量高则有利于土壤有机碳的固定[27]。本研究表明，海涂开发利用15～50 a和50 a后，土壤各组分fPOC、oPOC和MOC呈现增加，表明海涂围垦利用可促进土壤中各形态有机碳的积累。fPOC/TOC和oPOC/TOC均是浙南-乐清湾低于浙北-杭州湾，而MOC/TOC却是浙南-乐清湾高于浙北-杭州湾，表明黏质土壤具有丰富的黏土矿物，更易形成稳定态的有机碳。而随着围垦利用时间的增加，fPOC/TOC先明显下降后能缓慢增加，oPOC/TOC呈现逐渐增加，而MOC/TOC呈先明显增加后又呈缓慢下降的变化特点，表明当有机碳积累较高时，新积累的有机碳更易向fPOC和oPOC转变，以非稳定态形式存在于土壤中。

海涂土壤中磷主要以钙结合态的无机磷为主，在近海碱性环境下，土壤吸附外源磷后，易形成大量钙磷（Ca-P）并累积在土壤中[28]，因此，海涂自然土壤磷素较低，一般不能满足农作物生长的需求，海涂围垦种植农作物时需要施用磷肥来提高土壤中的有效磷。本研究显示海涂土壤多种形态的磷随着围垦时间的增加而增加可能与长期施用磷肥有关。磷肥引入的磷素进入土壤后将与土壤中的铁、钙、黏粒等组分发生化学作用，涉及的作用机理包括沉淀-溶解、吸附-解吸等[29]。有研究表明[30-33]，随着土壤磷素的增加，土壤对磷的固定作用逐渐下降，所以随着围垦时间的增加，土壤中有效性较高的磷形态H2O-P、NaHCO3-IP、NaHCO3-OP、NaOH-IP和NaOH-OP的增幅远高于全磷的增幅。土壤中氧化铁、碳酸钙、黏粒矿物类型对土壤磷的固定有很大的影响[34-35]。海涂土壤含有较高的碳酸钙，磷与土壤中碳酸钙作用可形成HCl-P，因此本研究土壤中HCl-P的比例较高。H2O-P和NaHCO3-IP是与土壤组分弱结合态磷，其具有较高的有效性和短期内被作物吸收[36]，随着土壤磷积累的增加，土壤磷饱和度增加，土壤中对磷有强吸附或固定作用的反应点位逐渐减少，土壤释放磷的潜力增加。所以，土壤中H2O-P和NaHCO3-IP均是随土壤磷积累的增加而明显增加。但H2O-P的增加可能加重土壤磷的淋失，需重视过量施用磷肥增加农田面源污染的风险[37]。

土壤碳磷比（TOC∶TOP）通常被认为是土壤磷元素矿化能力的指标，可以反映从生态系统中吸收固持磷的潜在能力[38]。本研究表明浙南-杭州湾、浙北-乐清湾TOC∶TOP 变化范围分别为7.58%～30.33%、5.91%～21.92%，随着围垦时间的增长，两地均呈先减后升的趋势，围垦初期蔬菜地和荒地差异不明显，围垦后期均是水田>果园>蔬菜地。说明水田耕层土壤具有较强的固磷潜力。可能原因是水田长期淹水，土壤温度较低、通气透水性较差，处于强还原状态，微生物活性降低，土壤C、P矿化速率慢，而有机碳来源丰富，造成水田TOC∶TOP较高，而蔬菜地土壤通气性好，微生物和土壤酶活性高，磷矿化作用强，造成蔬菜地TOC∶TOP较低。同时各形态有机碳、磷之间多存在相关关系。TOC与所有形态有机碳之间均存在极显著关系，但TOP与各形态磷相关性不明显。同时除MOC与NaOH-IP外，各形态有机碳与NaHCO3-OP、NaOH-IP和NaOH-OP均存在显著或极显著关系，各形态有机碳与H2O-P、NaHCO3-IP、HCl-P、残余态磷和TOP不存在相关性，说明多数可取态磷组分主要受有机碳积累的影响。土壤有机碳促进了土壤中难溶态磷酸盐向缓效态磷库和活性态磷库的转化，提高了有效磷源占无机磷总量的比例，从而提高了土壤磷素有效性[39]。因此可通过合理的措施培肥土壤特别是增加土壤有机碳水平，从而有效地促进土壤累积态磷的活化利用[17]。

4 结论

1）海涂围垦后长期施用肥料，导致土壤pH值下降，有机碳、全磷和有效磷量增加，但其变化因利用方式不同均有所差异。

2）土壤中各形态的有机碳随有机碳的积累而增加，随着围垦利用时间的增加，fPOC/TOC呈先明显下降后又能缓慢增加的变化特点，oPOC/TOC呈逐渐增加，而MOC/TOC呈先明显增加后又呈缓慢下降的变化特点。水田环境更易形成相对稳定的有机碳（MOC）。

3）土壤全磷和有效磷积累受利用方式影响明显，并随围垦利用时间发生变化；除残留态磷和HCl-P外的其余形态磷均表现随着围垦时间的增加而增加；残余态磷和HCl-P的比例呈现随着围垦时间下降的趋势。

4）各形态有机碳、磷之间多存在相关关系。TOC与所有形态有机碳之间均存在极显著相关性，但TOP与各形态磷均无相关性，说明总碳与其组分关系密切相关。

（作者声明本文无实际或潜在利益冲突）

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Effect of Reclaiming Duration and Land Usage on Organic Carbon and Phosphorus in Coastal Saline Soils in Eastern Zhejiang Province

WU Shaofu1, SHI Qiwei2, GU Haonan1, ZHANG Mingkui3*

(1. Shaoxing Grain and Oil Crop Technology Extension Center, Shaoxing 312000, China;2. Keqiao District Agricultural and Fishery Technology Extension Station of Shaoxing, Shaoxing 312030, China;3. College of Environmental and Resource Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

【Objective】Reclaiming the saline coastal soils in eastern China is crucial for ensuring food security. Given the significance of soil carbon in soil quality, this paper investigates the change in soil organic carbon and phosphorus in the soil following initiation of reclamation. 【Method】The experiment was conducted in the northern regions of Hangzhou Bay and Yueqing Bay in eastern Zhejiang province. Soil samples were collected from vegetable fields, orchards, and paddy fields to measure their organic carbon, phosphorus, and other soil properties, from which we analyzed the relationship between soil organic carbon, phosphorus composition, reclamation duration, and land usage. A non-reclaimed soil was taken as the control.【Result】As reclamation time elapsed, soil pH decreased while total organic carbon (TOC), total phosphorus (TOP), and available phosphorus increased. Fifty years of reclamation led to a reduction in soil pH in Hangzhou Bay and Yueqing Bay by 1.72 to 2.36 and 1.14 to 2.24, respectively. This was accompanied by significant increases in organic carbon and TOP by 126.46% to 294.97% and 130.37% to 266.14%, and available phosphorus by 17.66% to 100.00% and 39.31% to 87.20%, respectively. The decrease in soil pH among different land usages was ranked in the order of wasteland > paddy field > orchard > vegetable field; the increase in soil organic carbon followed the order of paddy field > orchard > vegetable field > wasteland; and the increase in TOP and available phosphorus followed the order of wasteland < paddy field < orchard < vegetable land. Reclamation also significantly increased different forms of soil organic carbon. Over time, the ratio of free particulate organic carbon to organic carbon (fPOC/TOC) in micro-aggregates decreased initially and then gradually increased, while the ratio of occluded particulate organic carbon to organic carbon (oPOC/TOC) increased gradually. The ratio of mineral-associated organic carbon to organic carbon (MOC/TOC) initially increased significantly and then decreased slowly. Land usage had a notable impact on the MOC/TOC ratio, with paddy fields showing the highest influence, followed by orchards and vegetable fields. The impact of land usage on TOP and available phosphorus was more significant than reclamation time. Except for residual phosphorus and HCl-P, other forms of phosphorus increased with reclamation time. It was also found that with the increase in reclamation time, the fraction of residual phosphorus and HCl-P decreased, while the fraction of phosphorus in other forms increased. TOC and organic carbon in different forms exhibited a strong correlation, but no correlation was found between TOP and phosphorus. 【Conclusion】Reclamation of the coastal saline soils results in continuous changes in composition and content of organic carbon and phosphorus, characterized by decreasing pH, increasing organic carbon and phosphorus. Land usage has a more substantial impact on the change in organic carbon and phosphorus than reclamation history. Growing rice promotes organic carbon sequestration, whereas vegetable cultivation enhances phosphorus accumulation.

coastal saline; carbon pool; phosphorus accumulation; chemical forms; reclamation time; landuse patterns; change rule

1672 - 3317（2023）10 - 0105 - 09

S158.5

A

10.13522/j.cnki.ggps.2023026

伍少福, 石其伟, 顾昊男, 等. 围垦时间和利用方式对浙东海涂土壤有机碳和磷素的影响[J]. 灌溉排水学报, 2023, 42(10): 105-113.

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2023-01-29

2023-06-13

2023-10-17

国家自然科学基金面上项目（41977001）；绍兴市科技局项目（2023A12005）

伍少福（1981-），男。高级农艺师，主要从事土壤环境质量研究。E-mail: sf_wu@163.com

章明奎（1964-），男。教授，主要从事土壤肥料研究。E-mail: mkzhang@zju.edu.cn

@《灌溉排水学报》编辑部，开放获取CC BY-NC-ND协议

责任编辑：赵宇龙