有机物料深层还田对我国农田底土有机碳的影响：基于Meta分析

Effects of deep incorporation of organic materials on subsoil organic carbon in croplands of China: A meta-analysis

摘要

为探究有机物料深层还田对我国农田底土有机碳（soil organic carbon， SOC）的影响及其调控机制，基于中国知网（CNKI）和Web of Science数据库中88篇相关文献的1 343组数据，采用Meta分析方法评估有机物料深层还田对0—20 cm表土和>20 cm底土SOC含量的影响，并通过随机森林解析关键影响因子。结果表明：与未进行有机物料深层还田相比，有机物料深层还田可显著提高底土SOC含量（15.6 %），95% CI为8.3%~23.3%，而对表土SOC无显著影响。不同类型有机物料中，秸秆深埋效果最为显著（+14.1%），95% CI为6.5%~22.3%，有机肥深施可提升底土SOC，但效应未达到显著水平。亚组分析结果表明，有机物料深层还田的底土SOC增幅随年平均温度、年平均降水量和初始总氮的增加而升高，且在初始SOC为5~15 g/kg的中性壤土中更有利于底土SOC的提升。随机森林分析表明，有机物料深层还田的底土SOC变化效应主要受试验时间和施氮量的影响。回归分析表明，试验时间与底土SOC变化存在显著非线性关系（P<0.05），呈先升高后降低的单峰模式，施用14年时SOC的增幅达到最大值；施氮量与底土SOC变化也存在显著的非线性关系（P<0.05）；随施氮量增加，SOC增幅表现为先降低后回升并趋于平稳。综上，有机物料深层还田，尤其是秸秆深埋，是提升我国现有农田底土碳库的有效途径；在未来农业实践中，应综合考虑气候条件、土壤肥力背景及管理年限等因素，制定差异化的深层还田管理策略，可最大化底土固碳效益。

Abstract

To clarify the effects of deep incorporation of organic materials on subsoil organic carbon （SOC） in Chinese croplands and its regulatory mechanisms， this study conducted a meta-analysis based on 1 343 datasets extract from 88 field experiment publications obtained from the CNKI and Web of Science databases. The effects of deep organic material incorporation on SOC content in topsoil （0-20 cm） and subsoil （>20 cm） were systematically evaluated， and key factors were identified using random forest analysis. The results showed that： Compared with no deep incorporation of organic materials， deep incorporation of organic materials significantly increased subsoil SOC content by 15.6% （95% CI：8.3%-23.3%）， while it had no significant effect on topsoil SOC. Among different organic material types， deep straw incorporation showed the most pronounced effect （+14.1%， 95% CI：6.5%-22.3%）. Compared with conventional surface application， deep application of organic manure showed a positive trend in subsoil SOC， but the effect did not reach statistical significance. Subgroup analyses revealed that the increase in subsoil SOC under deep organic material incorporation was enhanced with increasing mean annual temperature， mean annual precipitation， and initial total nitrogen， and the increase was more pronounced in neutral loamy soils with initial SOC of 5-15 g/kg. Random forest analysis indicated that changes in subsoil SOC under deep organic material incorporation were primarily driven by experiment duration and nitrogen application rate. Regression analysis further revealed that experiment duration showed a significant nonlinear relationship with subsoil SOC change （P<0.05）， exhibiting a unimodal pattern， the maximum SOC increment was achieved at approximately 14^th year. Nitrogen application rate also showed a significant nonlinear relationship with subsoil SOC change （P<0.05）， with SOC increment initially declining before recovering and plateauing with increasing nitrogen input. In summary， deep incorporation of organic materials， particularly deep straw burial， represents an effective approach to enhance subsoil carbon stocks in Chinese croplands. In future agricultural practice， differentiated deep-incorporation management strategies should be developed based on comprehensive consideration of climatic conditions， soil fertility background， and management duration， so as to maximize subsoil carbon sequestration benefits.

Graphical abstract

土壤有机碳是陆地生态系统碳库的重要组成部分，在调节大气CO₂浓度和应对气候变化中发挥着关键作用，也是衡量土壤肥力的重要指标^［1］。通过提升土壤有机碳（SOC），有望解决全球86%的粮食短缺问题，提升作物产能并保障粮食安全^［2］。2015年“千分之四倡议”的提出，使SOC固持问题受到广泛关注，突显其在气候变化适应和全球粮食安全保障中的重要价值^［3］。尽管SOC含量随着土层深度增加呈递减趋势，但底土（>20 cm）储存了全球SOC总量的70%以上^［4-5］。受限于管理难度、对底土固碳能力及其对作物生长促进作用的认知不足等因素，目前相关研究多集中于表土（0—20 cm），针对底土固碳的研究仍相对薄弱。近年来，越来越多的研究表明，底土具有巨大的、未被开发的固碳潜力^［6-7］。因此，充分认识底土固碳潜力，有效发挥底土在提升土壤肥力和提高农业生产力方面的作用，对提升我国农田土壤固碳能力、保障粮食安全具有重要的意义。

底土具有与表土迥异的特性，SOC含量低于表土且“未饱和度”更高，并且底土微生物活性低，通气差、扰动更少，对SOC的矿化分解速率低于表土，有利于SOC的长期积累^［8-9］。底土有机碳周转时间可长达数百年甚至上千年，表现出极高的稳定性^［10-11］。这种持久性主要受三大机制驱动：1）低O₂浓度和养分匮乏的环境抑制了微生物的分解活性^［11］；2）底土较高的矿物质含量可为SOC的稳定提供更强的矿物保护；3）底土中矿物结合态的有机碳比例大概为表土的1/2，具有更大的固碳潜力^［12］。总之，底土因其“投入少、周转慢、稳定性高”的特性，成为重要的未被充分开发利用的潜在碳汇，通过增加底土的有机物料投入，可以实现长期碳固存。从作物生产角度，增加底土有机物料输入，不仅有助于提高土壤养分有效性，支持作物生长，而且可以通过SOC的战略性再分配，提高底土结构和质量，促进根系的伸长，增加养分吸收，促进作物生长；同时，根系的分泌物和残体使底土的碳输入增加，形成正反馈的固碳循环，有助于作物生长和对逆境的抵御，从而保障粮食生产的稳定性^［13-14］。然而，也有研究表明，随着土壤深度增加，有机碳输入可能刺激微生物活性进而引发正、负激发效应，进一步加大了底土SOC动态变化的预测难度^［15-16］。SOC积累与激发效应导致的原有SOC损失之间的权衡关系，也增加了底土管理的复杂性。

向土壤中添加有机物料（如秸秆、有机肥等）是提升SOC的重要途径^［17-18］。传统秸秆还田方式主要包括秸秆覆盖还田、浅旋还田和深层还田。秸秆长期覆盖或者浅旋还田（还田深度在0—20 cm）后，可能导致土壤温度过低或湿度过大，从而增加病虫害的发生风险，同时也不利于种子萌发和幼苗生长^［19-20］。长期将秸秆混入表层土壤会导致表土层有机质增加缓慢，而深层相对贫瘠的现象，进而限制了SOC的固持潜力^［21］。秸秆深层还田（>20 cm）可以打破犁底层，将有机物深埋土壤中，增加底土SOC，降低碳损失，对于改善底土土壤质量状况尤为明显，缓解了长期表土耕作带来的下层土壤养分匮乏、耕层变浅、土壤压实等问题^［22-23］，但深层还田通常需要大型动力和农机设备，投入成本高，适宜在机耕配套措施较好的地区大面积推广^［24］。对于有机肥，常规施用方式主要通过旋耕将其与表层土壤混匀，但长期表层施用可能存在表土碳饱和等问题。已有研究发现，有机肥深层还田后可以快速增加底土SOC^［25］。综上，与传统表层施用相比，有机物料深层还田在提升底土SOC、改善土壤质量方面具有明显优势，是挖掘底土固碳潜力、克服表土碳饱和限制的重要途径。

有机物料深层还田为克服底土肥力限制和提高作物产量提供了一种新型可行策略。然而，目前关于有机物料深层还田对我国农田底土SOC的整体影响，以及环境因子在其中所起的调控作用方面的系统研究尚未见报道。本研究基于中国知网（CNKI）和Web of Science数据库中88篇相关文献的1 343组数据，采用Meta分析系统评估有机物料深层还田对0—20 cm表土和>20 cm底土SOC含量的影响，并通过随机森林解析关键影响因子，旨在探究有机物料深层还田对我国农田底土SOC的总体影响和调控底土固碳效应的关键调控因子，以期为农田有机碳管理和底土碳汇潜力挖掘提供参考。

1　材料与方法

1.1　数据收集

以“有机物料” “秸秆” “有机肥” “绿肥” “生物炭” “深层还田” “深施” “深埋” “底土” “有机碳”和“organic material” “straw” “manure”“green manure” “biochar” “deep incorporation” “deep placement” “deep burial” “subsoil” “deep soil” “organic carbon” “SOC”为关键词在中国知网（CNKI）和Web of Science数据库中检索截至2025年6月的有机物料深层还田相关论文。

将0—20 cm定义为表土，>20 cm定义为底土^［4，7］。数据筛选遵循以下标准：1）在我国开展的有机物料深层还田试验，将有机物料深层还田至20 cm土层以下作为处理组，由于浅层还田和0—20 cm土层不施有机物料均未实现有机物料的深层输入，将二者均设定为对照组，以统一评估有机物料深层还田的相对效应。2）处理组和对照组的田间管理措施（如种植密度、水肥管理）保持一致。3）处理组和对照组均采用统一的测定方法获取土壤有机碳和环境参数等数据。4）具备明确的试验重复数及可计算的数据均值。5）明确记录试验地点和时间。若多篇文献数据源自同一田间试验，仅纳入最新发表的数据。按照要求进行筛选后，收集了88篇文献中的1 343条数据，包括46篇中文的626条数据和42篇英文的717条数据。

1.2　数据提取及整理

从文献中提取试验地点、气候类型、土壤类型、有机物料种类、施用深度、施用年限、采样深度、作物类型等基本信息，以及处理组和对照组的土壤有机碳含量均值、样本量。若文献仅以数据图形式呈现数据，则利用 GetData Graph Digitizer软件进行数据提取。

1.3　数据分析

使用随机效应模型进行Meta分析，以评估有机物料深层还田措施的效应，通过处理组和对照组数据对的自然对数响应比（lnR）计算效应值，lnR作为效应量指标，用以表征有机物料深层还田对土壤有机碳的影响程度，计算公式如下：

\mathrm{l}\mathrm{n}R=\mathrm{l}\mathrm{n}\left(\frac{x_{\mathrm{t}}}{x_{\mathrm{c}}}\right)=\mathrm{l}\mathrm{n}{x}_{\mathrm{t}}-\mathrm{l}\mathrm{n}{x}_{\mathrm{c}}

式中：x_t和x_c分别为处理组和对照组的数据均值。本研究使用试验重复数来计算各数据对的权重，权重的计算公式如下：

w_i=\frac{n_{\mathrm{t}}\times n_{\mathrm{c}}}{n_{\mathrm{t}}+n_{\mathrm{c}}}

式中：w_i 为各数据对的权重，n_t和n_c分别为处理组和对照组的重复数。通过加权单项研究得到加权平均效应值（\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{++}），计算公式为：

\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{++}=\frac{\sum (\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_i\times w_i)}{\sum w_i}

式中：lnR_i 为第i个数据对的效应值，加权平均效应值的95%置信区间（CI）通过下面的公式计算：

\mathrm{95}\mathrm{\%}\mathrm{C}\mathrm{I}=\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{{}_{++}}\pm \mathrm{1.96}\mathrm{S}{\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{++}}

\mathrm{S}{\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{++}}=\sqrt[]{\frac{\mathrm{1}}{\sum w_i}}

式中：\mathrm{S}{\mathrm{E}}_{\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{++}}为加权平均效应值的标准误；如果95%置信区间不包含0，则可认为处理组相比对照组显著（P<0.05）增加或减少。将加权平均效应值转换为平均百分比（E），以便于解释变化程度：

E=\left[{\mathrm{e}}^{\mathrm{l}\mathrm{n}{R}_{++}}-\mathrm{1}\right]\times \mathrm{100}\mathrm{\%}

利用高斯函数对土壤有机碳含量的每个效应值（lnR）的频数分布进行正态分布拟合，可直观反映各组数据对的土壤有机碳含量效应值（lnR）的分布情况，计算公式如下：

y=a\times {\mathrm{e}}^{\frac{-(x-x_{\mathrm{0}}{)}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{2}{b}^{\mathrm{2}}}}

式中：x为土壤有机碳含量在某一分布频数区间对应的lnR的平均值；y为lnR在某一区间的分布频数（即对应区间所包含lnR的个数）；a为当x=x₀时，对应的系数；x₀和b分别为lnR频数分布所拟合正态分布曲线的平均值和方差。

由于我国各农业生产区的气候条件、土壤条件和管理措施存在明显差异，本研究利用Meta亚组分析方法检验了各研究的平均气温、平均降水、初始SOC，初始总氮、土壤质地、试验持续时间、施氮量、作物和种植制度等分类变量对有机物料深层还田下SOC变化效应的影响。

1.4　统计分析

采用Excel 2025建立数据库，并利用R软件进行Meta分析、统计检验及相关结果的绘制。Meta分析中根据异质性检验结果选用随机效应模型，随机森林重要性分析和绘图主要借助metafor和ggplot 2等程序包完成。

2　结果与分析

2.1　有机物料深层还田对SOC的影响

由图1和图2可知，相较于未进行有机物料深层还田的对照，有机物料深层还田显著提高了我国农田>20 cm底土的SOC，从7.8 g/kg提升到9.0 g/kg，升高15.6%，95%CI为8.3%~23.3%，而对0—20 cm表土的SOC无显著影响。按有机物料类型划分，秸秆深层还田促进了我国农田底土SOC的提升，增加14.1%，95%CI为6.5%~22.3%，有机肥深层还田虽有提升>20 cm底土SOC的趋势，但与有机物料未深层还田的对照相比无显著差异。秸秆和有机肥深层还田处理均未对0—20 cm表土的SOC产生显著影响。总体来看，有机物料深层还田增加了我国农田的底土SOC；其中，秸秆深层还田对底土SOC的促进效果最为显著。

2.2　气候条件对有机物料深层还田下SOC变化效应的影响

由图3和图4可知，有机物料深层还田对底土SOC的提升效应受到试验地年平均气温（mean annual temperature， MAT）的显著影响，而对表土SOC变化效应影响不显著。与未进行有机物料深层还田的对照相比，有机物料深层还田的底土SOC变化效应呈增加的趋势，在MAT>10 ℃的区域升高22.4%（P<0.05）。有机物料深层还田对底土SOC的提升效果也受到试验地年平均降水（mean annual precipitation， MAP）的影响，且在MAP为400~800和≥800 mm区域，底土SOC分别较对照高约14.6%和20.4%（P<0.05）。

2.3　土壤理化性质对有机物料深层还田下SOC变化效应的影响

由图5和图6可知，有机物料深层还田下底土SOC的变化效应受到不同初始土壤性质的影响。土壤初始SOC对表土SOC变化效应无显著影响。与未进行有机物料深层还田的对照相比，当初始SOC在5~10和10~15 g/kg时，有机物料深层还田处理的底土SOC变化效应分别升高18.3%和14.8%（P<0.05）。初始土壤总氮（TN）对有机物料深层还田处理的底土SOC变化效应影响显著，初始TN≥1.5 g/kg时的增幅最大，为19.8%（P<0.05）。初始土壤pH也显著影响有机物料深层还田下底土SOC变化效应，其中土壤pH 6.5~7.5时，有机物料深层还田的底土SOC增幅最高，为21.3%（P<0.05），pH≥7.5的底土SOC升高13.3%（P<0.05）。土壤质地也显著影响有机物料深层还田的底土SOC变化效应，黏土条件下有机物料深层还田的底土SOC比对照增加13.5%（P<0.05）；壤土条件下有机物料深层还田的底土SOC增加25.1%（P<0.05）。

2.4　农田管理措施对有机物料深层还田下SOC变化效应的影响

由图7和图8可知，有机物料深层还田的底土SOC变化效应受到农田管理措施的影响。农田管理措施对表土SOC变化效应无显著影响。与未进行有机物料深层还田的对照相比，在短期试验中（试验时间≤5年），有机物料深层还田的底土SOC变化效应升高16.1%（P<0.05）。中等施氮量（180~270 kg/hm²）条件下，有机物料深层还田的底土SOC升高22.7%（P<0.05）。在作物类型方面，种植玉米时，有机物料深层还田的底土SOC变化效应升高17.7%（P<0.05），而种植小麦和其他作物对有机物料深层还田的底土SOC变化效应无显著影响。种植制度也显著影响有机物料深层还田的底土SOC变化效应，一年一熟和一年两熟下有机物料深层还田的底土SOC变化效应分别比对照增加12.3%和20.7%（P<0.05）。

2.5　随机森林重要性分析

由图9可知，有机物料深层还田下底土的SOC变化效应主要受到试验时间和施氮量的影响。

由图10可知，试验持续时间与底土SOC变化之间存在显著的非线性关系（P<0.05）。在试验初期（≤5年），底土SOC增幅呈下降趋势，随着试验年限的延长，SOC增幅呈先升后降的单峰趋势，在约14年时达到峰值，此后逐渐下降。氮肥施用量与深层SOC变化同样呈显著的非线性关系（P<0.05）。低氮施用条件下SOC响应值较高，随施氮量增加SOC的增幅先降低，达中等施氮量后开始回升并维持在相对稳定水平。

由图11可知，秸秆深层还田的底土SOC变化效应主要受到试验时间的影响，而有机肥深层还田下底土的SOC变化效应主要受到土壤初始总氮和施氮量的影响。

3　讨 论

3.1　有机物料深层还田促进底土SOC提升

农田土壤作为受人类活动影响最为显著的土壤类型之一，其固碳潜力的提升对实现农业可持续发展和“碳中和”目标具有重要意义^［26-27］。已有研究发现，传统秸秆还田方式能够显著增加表土SOC，但对底土SOC无显著影响，甚至可能造成底土的碳损失^［28-29］。本研究中，有机物料深层还田对表土SOC无显著影响（图2），可能由于有机物料集中于底土，其分解产物难以向上迁移补充至表土中，对表土碳库的贡献非常有限^［13］。已有试验表明，有机物料深层还田是增加农田底土SOC、改善土壤质量的重要农艺措施^［30］。本研究整合分析证实，有机物料深层还田可显著提高我国农田底土的SOC含量，有机物料直接输入底土，在底土低温、低氧条件下，有利于真菌生长及微生物残体的积累，促进矿物结合态SOC和稳定团聚体的形成，从而增加底土SOC的积累^{［17， 31］}。此外，秸秆深层还田显著提高了底土SOC（图2），已在不同的田间试验中得到验证，秸秆深埋可改善土壤的通气性，增强底土中微生物活性，改善底土根际环境，有利于促进土壤团聚体形成，显著增加底土SOC含量以及大团聚体对SOC的贡献率^［32-33］。本研究中有机肥深施对底土SOC的影响不显著（图2），这可能与有机肥碳氮比较低、腐解速率较快有关，施入底土后SOC易被微生物快速分解矿化，短期难以形成稳定的SOC组分^［34］。总体来看，有机物料深层还田通过多重协同机制可显著增强农田底土的固碳潜力，是提升SOC的有效途径。

3.2　气候、土壤和管理因素对有机物料深层还田下SOC变化效应的调控

气候条件变化会通过影响土壤的水热环境，进而影响SOC的周转^［35］。本研究发现，气候条件是调节有机物料深层还田对SOC提升效应的重要环境变量（图3和图4）。有机物料深层还田对底土SOC的影响效应受到年平均气温和年平均降水的影响，在平均气温10~15 ℃和平均降水≥800 mm的区域底土SOC提升最显著。表明适合的气温和较多的降水能够形成良好的土壤温-湿度环境，有利于土壤微生物的活动，促进有机物质分解^［36］；而且底土碳变化可能与可溶性有机碳（DOC）迁移有关，水是DOC运输的主要介质，降水量的增加可能促进DOC的形成和移动，促进底土的SOC形成^［37］。相比之下，有机物料深层还田对表土SOC的提升效应与气候条件无显著相关，这进一步凸显了底土碳库对环境的高敏感性，而表土碳库可能具有较强的环境缓冲能力^［38］。

土壤本身的理化性质（如初始SOC含量、氮素水平、pH和质地等）是决定外源碳能否被有效固持并转化为稳定碳库的重要基础^［39］。土壤理化性质同样显著调控有机物料深层还田的底土固碳效应（图5和图6）。本研究结果表明，在土壤初始SOC含量为5~15 g/kg的适中区间，有机物料深层还田后底土SOC得到显著提升，而在极低（SOC≤5 g/kg）和极高（SOC≥15 g/kg）的初始SOC背景下均不显著。在初始SOC极低的土壤中，往往缺乏稳定的大团聚体结构，新鲜有机物料的输入促进了长期处于“碳饥饿”状态的土壤微生物的呼吸代谢，而非转化为稳定的土壤碳库^［40］。相反，初始SOC处于适中水平的土壤具备更好的物理结构基础，能够通过团聚体包裹有效保护新输入的有机质^［41］，而高SOC的土壤则较难大量固持SOC，可能达到土壤碳饱和阻碍了新的SOC形成^［42］。不同土壤初始总氮含量也显著影响了有机物料深层还田的SOC变化，在土壤初始总氮含量极高（TN≥1.5 g/kg）条件下底土的固碳效果最好，这可能是因为在极低的土壤初始总氮环境下，微生物在分解高碳氮比的有机物料时出现了氮限制，随着氮素有效性的增加，促进了微生物的生长和碳的转化，形成了更多的SOC^［43］。本研究结果表明，有机物料深层还田后，底土SOC在中性条件（pH 6.5~7.5）下增幅高于酸性和碱性土壤，这可能是因为土壤pH是调控土壤微生物活性和酶功能的关键因素，pH通过影响微生物群落结构及代谢效率调节碳循环过程^［44］。黏土和壤土背景下，有机物料深层还田均显著提升了底土SOC含量，细颗粒的黏粒具有更大的比表面积和丰富的表面电荷，能够与外源SOC及其降解产物迅速结合，不易被微生物降解利用^［45］。相比之下，壤土的黏粒含量相对较低，其底土的固碳潜力高度依赖于颗粒态有机碳的积累和团聚体的物理保护^［46］。

管理措施对底土SOC的动态平衡具有显著影响（图7和图8）。已有研究表明，短期试验（≤5年）显著增加了底土SOC，体现了有机物料深层还田固碳的快速积累效应^［47］。在氮肥管理方面，中等施氮量（180~270 kg/hm²）下底土SOC增幅最高，说明适量氮肥能通过优化土壤碳氮比激发微生物活性，并促进SOC的形成^［33］。作物类型及种植制度同样可显著影响有机物料深层还田下SOC的变化，玉米作为C₄作物，其生物量高于其他作物，更多的作物残茬促进了底土SOC的积累^［48］；一年两熟对有机物料深层还田下底土的SOC变化效应的影响高于一年一熟种植制度，这表明轮作种植通过优化周年碳输入的频次和强度，结合合理的作物多样化种植，可强化底土碳汇功能，是提升农田深层固碳效率的有效途径^［49］。

3.3　有机物料深层还田下SOC变化效应的重要影响因子

已有研究表明，土地管理、土地利用变化及气候变化均会影响SOC变化，但不同驱动因素的相对重要性仍存在较大不确定性^［50］。本研究基于随机森林重要性分析，发现有机物料深层还田下底土SOC变化主要受施氮量和试验时间等田间措施影响（图9）。由于高碳氮比的秸秆在深层还田后会导致底土碳氮比失衡，而适量施用氮肥可增加速效氮含量，有效降低秸秆碳氮比，促进土壤固碳^［51］；另一方面，由于长期缺乏有机物的输入导致底土SOC相对较低，不容易达到碳饱和，初期有机物料的投入显著促进了底土SOC的增加，且底土SOC随着试验时间延长会持续增加；但长期的有机物料深层还田可能造成底土的碳饱和，降低固碳效率^［52］。从有机物料类型看，秸秆深层还田的底土SOC变化主要受试验时间的影响，这可能与秸秆有机碳的缓慢分解矿化过程有关，秸秆进入底土后，其分解速率较慢，SOC的积累效应需要较长时间才能显现，因此试验持续时间成为决定底土SOC变化幅度的关键因素，而有机肥则主要受土壤初始总氮和施氮量的影响（图11），表明氮素供应水平对有机肥的碳转化与固持过程具有重要的调控作用。这说明，秸秆和有机肥深层还田对底土SOC的调控因素不同，在实际生产中应根据物料类型采取针对性的管理策略。

3.4　局限性及展望

本研究基于现有文献数据，对有机物料深层还田的底土固碳效应进行了系统整合，在现有研究条件下已尽量兼顾全面性和客观性，但仍会受制于当前研究广度和深度的限制。就数据收集而言，现有研究多以SOC含量作为报告指标，直接的土壤碳储量数据较少，土壤容重数据缺失使得有机碳含量与储量之间的转换困难，相关固碳效应的量化仍需大量数据的支持。受部分文献标准偏差数据缺失所限，本研究采用重复数（样本量）作为权重进行加权计算，这可能对合并效应值的估算精度产生一定影响，但也是Meta分析中标准偏差缺失较多时的常见做法。在有机物料类型方面，深层还田的已有研究主要围绕秸秆和有机肥展开，生物炭、绿肥等其他有机物料的研究相对有限，不同有机物料的碳含量差异对底土SOC变化的具体贡献也需要研究。随着田间长期定位试验的不断积累，进一步系统整合容重信息、细化还田深度分组以明确不同深度梯度对底土SOC固持效果的差异性影响、拓展有机物料种类、深入解析矿物结合态碳形成与微生物碳周转等微观固碳机制，将有助于更全面地认识深层还田的固碳潜力。

4　结 论

基于Meta分析发现，有机物料深层还田是提升农田底土SOC的有效途径，有机物料深层还田后，>20 cm底土的SOC增加15.6%（P<0.05），其中秸秆深埋还田显著增加了农田底土的SOC，而有机肥深施的效应不显著。底土的固碳潜力受“气候-土壤-管理”多因素协同调控，在温暖湿润气候、适当肥力（SOC为5~15 g/kg，TN≥1.5 g/kg）条件下，中性土壤（pH 6.5~7.5）和壤土中表现出更高的底土增碳潜力。有机物料深层还田下底土SOC主要受试验持续时间和施氮量的影响，其中秸秆深层还田主要受试验时间影响，而有机肥深层还田主要受氮素有效性影响。综上，有机物料深层还田有助于提升农田底土SOC，深层还田技术具有重要的农业固碳价值，在适宜区域推广应用可有效扩增土壤碳汇库容。

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