土壤碳庫和氮磷等養(yǎng)分儲量是評估農田土壤生產力的關鍵指標，這些指標受氣候因素和人為管理措施的共同影響。在干旱區(qū)荒漠向綠洲農田的轉化會導致土壤性質發(fā)生顯著變化，開墾后的長期農業(yè)管理措施勢必影響土壤碳庫和養(yǎng)分庫容量。明確荒漠開墾后農田土壤碳庫和養(yǎng)分庫在長期耕作措施下的變化模式對綠洲農業(yè)可持續(xù)發(fā)展至關重要，同時可為評估區(qū)域土壤碳儲量潛力提供參考。

分布于干旱區(qū)的荒漠綠洲是我國西北地區(qū)重要的農業(yè)生產基地，荒漠被開墾為農田是綠洲區(qū)面積不斷擴大的主要原因。長期以來，干旱區(qū)綠洲農田普遍采用常規(guī)耕作措施，一些學者針對此背景下農田土壤理化性質的變化開展了相關研究。然而，荒漠開墾后土壤碳庫和養(yǎng)分庫在長期常規(guī)耕作措施下的變化模式及其影響機制仍不明確。

中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院科研團隊對張掖綠洲區(qū)不同開墾年限農田土壤的碳儲量和養(yǎng)分儲量進行了探究，通過回歸分析揭示了碳庫和養(yǎng)分庫隨常規(guī)耕作年限的變化模式，并結合隨機森林模型等分析了影響碳庫和養(yǎng)分庫的關鍵因子。研究發(fā)現(xiàn)，沙漠開墾后0-40 cm土壤碳庫擴大了4.2倍，氮儲量和磷儲量增加了1.2-6.5倍。然而，回歸分析表明碳儲量和養(yǎng)分儲量均隨耕作年限的增加呈指數(shù)變化模式，在常規(guī)耕作60年后，0-40 cm土層的碳庫和氮儲量及表層土壤中的磷儲量停止增長。土壤化學計量、pH和機械組成是影響綠洲農田土壤碳庫和養(yǎng)分庫的關鍵因素。研究表明，雖然沙漠開墾后土壤質量得到了顯著改善，但長期的常規(guī)管理措施限制了改良效應，因此，干旱區(qū)綠洲農田的常規(guī)管理措施中應適當引入保護性耕作措施，以實現(xiàn)農田土壤的可持續(xù)生產。

該成果以Long-term conventional cultivation after desert reclamation is not conducive to the improvement of soil carbon pool and nutrient stocks?,a case study from northwest China為題發(fā)表于Geoderma。

西北研究院博士后馬登科為論文第一作者，何志斌研究員為論文通訊作者。該研究獲甘肅省優(yōu)秀博士生項目和甘肅省拔尖領軍人才項目聯(lián)合資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116893

圖1 綠洲農田土壤有機碳儲量（a）、全氮儲量（b）和全磷儲量（c）隨耕作年限的變化

圖2?土壤理化指標在解釋有機碳儲量（a）、總氮儲量（b）和總磷儲量（c）變化中的重要性