土壤碳库和碳指标对西印度-恒河平原地区不同马铃薯种植系统中锌的吸附机制和分布的影响

《Potato Research》：Influence of Soil Carbon Pools and Indices on Zinc Sorption Mechanisms and Distribution in Diverse Potato-based Cropping Systems of the Western Indo-Gangetic Plains

研究印度西旁遮普平原三种马铃薯耕作系统（SRP、PP、VV）的土壤理化性质、有机碳库及锌形态。结果表明：SRP系统碳储量及锌有效性最优，PP系统碳敏感性最高，深层土壤有机碳及锌含量显著下降。锌主要残存于土壤（>60%）， Langmuir/Freundlich 吸附模型适用，需系统化策略提升土壤可持续性。

　　

摘要

由于锌（Zn）的施用量较低，西印度-恒河平原土壤中的锌含量不足，导致其在不同土壤组分中的分布不均匀。锌以阳离子的形式存在，在所有土壤组分中都充当微量元素；因此，其有效性仅取决于土壤有机碳（SOC）的含量。因此，了解土壤中SOC和锌的动态变化对于提高养分可用性和土壤健康至关重要，这有助于评估土壤的物理化学性质、锌的各个组分及其吸附-解吸行为、土壤碳库及其相关指标。在该地区，土豆是大多数农民种植的主要作物或次要作物。从西印度-恒河平原的三种以土豆为主的种植系统（即甘蔗-残株-土豆（SRP）、水稻-土豆（PP）和蔬菜-蔬菜（VV））以及作为参考的休耕地中，采集了不同深度（0–15、15–30、30–45厘米）的土壤样本。为了实现研究目标，对这些样本进行了物理化学性质、SOC库、相关指标、锌组分及其吸附-解吸行为的分析。结果表明，随着深度的增加，粘土含量增加，孔隙度降低，化学活性、电导率（EC）和pH值升高，而表层以下土壤中的SOC和养分含量显著下降。在表层土壤中，非易分解（NL）和非常易分解（VL）的有机碳组分占总有机碳（TOC）的约65%，而微生物生物量碳（MBC）仅占17%。水稻-土豆（PP）系统对碳的变化更为敏感，而甘蔗-残株-土豆（SRP）系统则表现出最高的碳含量及其相关指标。锌的组分分析显示，残余锌是主要锌库（超过60%），而生物可利用的锌形式占比低于5%。甘蔗-残株-土豆（SRP）系统对总锌、生物可利用锌和移动锌的贡献最大。锌的吸附行为符合Langmuir和Freundlich等温线，SRP系统的吸附能力更强，且随着深度增加锌的可用性也提高，尽管由于锌的层状分布导致吸附参数有所下降。因此，研究结果表明甘蔗-残株-土豆（SRP）系统在锌的保留和碳封存方面表现最佳，而水稻-土豆（PP）系统在SOC敏感性方面表现最佳。因此，针对不同种植系统制定特定策略对于管理微量元素动态和确保土壤长期可持续性至关重要。

由于锌的施用量较低，西印度-恒河平原土壤中的锌含量不足，导致其在不同土壤组分中的分布不均匀。锌以阳离子的形式存在，在所有土壤组分中都充当微量元素；因此，其有效性仅取决于土壤有机碳（SOC）的含量。因此，了解土壤中SOC和锌的动态变化对于提高养分可用性和土壤健康至关重要，这有助于评估土壤的物理化学性质、锌的各个组分及其吸附-解吸行为、土壤碳库及其相关指标。在该地区，土豆是大多数农民种植的主要作物或次要作物。从西印度-恒河平原的三种以土豆为主的种植系统（即甘蔗-残株-土豆（SRP）、水稻-土豆（PP）和蔬菜-蔬菜（VV）以及作为参考的休耕地中，采集了不同深度（0–15、15–30、30–45厘米）的土壤样本。为了实现研究目标，对这些样本进行了物理化学性质、SOC库、相关指标、锌组分及其吸附-解吸行为的分析。结果表明，随着深度的增加，粘土含量增加，孔隙度降低，化学活性、电导率（EC）和pH值升高，而表层以下土壤中的SOC和养分含量显著下降。在表层土壤中，非易分解（NL）和非常易分解（VL）的有机碳组分占总有机碳（TOC）的约65%，而微生物生物量碳（MBC）仅占17%。水稻-土豆（PP）系统对碳的变化更为敏感，而甘蔗-残株-土豆（SRP）系统则表现出最高的碳含量及其相关指标。锌的组分分析显示，残余锌是主要锌库（超过60%），而生物可利用的锌形式占比低于5%。甘蔗-残株-土豆（SRP）系统对总锌、生物可利用锌和移动锌的贡献最大。锌的吸附行为符合Langmuir和Freundlich等温线，SRP系统的吸附能力更强，且随着深度增加锌的可用性也提高，尽管由于锌的层状分布导致吸附参数有所下降。因此，研究结果表明甘蔗-残株-土豆（SRP）系统在锌的保留和碳封存方面表现最佳，而水稻-土豆（PP）系统在SOC敏感性方面表现最佳。因此，针对不同种植系统制定特定策略对于管理微量元素动态和确保土壤长期可持续性至关重要。