土壤碳庫和氮磷等養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。在干旱區荒漠向綠洲農田的轉化會導致土壤性質發生顯著變化，開墾后的長期農業管理措施勢必影響土壤碳庫和養分庫容量。明確荒漠開墾后農田土壤碳庫和養分庫在長期耕作措施下的變化模式對綠洲農業可持續發展至關重要，同時可為評估區域土壤碳儲量潛力提供參考。
分布于干旱區的荒漠綠洲是我國西北地區重要的農業生產基地，荒漠被開墾為農田是綠洲區面積不斷擴大的主要原因。長期以來，干旱區綠洲農田普遍采用常規耕作措施，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分庫在長期常規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環境資源研究院科研團隊對張掖綠洲區不同開墾年限農田土壤的碳儲量和養分儲量進行了探究，通過回歸分析揭示了碳庫和養分庫隨常規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分庫的關鍵因子。研究發現，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分儲量均隨耕作年限的增加呈指數變化模式，在常規耕作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，但長期的常規管理措施限制了改良效應，因此，干旱區綠洲農田的常規管理措施中應適當引入保護性耕作措施，以實現農田土壤的可持續生產。
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。該研究獲甘肅省優秀博士生項目和甘肅省拔尖領軍人才項目聯合資助。
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
