科研成果在追求农业可持续发展的当下，秸秆还田策略因其独特的生态化学特性而备受关注。无机肥料虽为作物提供关键养分，却引发了土壤碳流失和酸化问题。秸秆还田可调节土壤生态化学平衡，缓解微生物和作物代谢压力，进而促进土壤有机质累积。现有研究多聚焦表层土壤，而对秸秆还田在全球尺度上对土壤深层碳、氮、磷储存及谷物产量上的影响，尚缺乏系统理解。
本研究通过全面分析全球806个不同耕地类型实验，探索秸秆还田对土壤剖面（0-60 cm）内碳、氮、磷库存及谷物产量的影响 （图1）。结果显示，秸秆还田在所有土层中均显著提升了土壤碳储量（8%-13%），特别是在表层（0-20 cm）。表层土壤氮（9%）和磷（5%）储量也显著增加。此外，秸秆还田在缓解旱地土壤酸化及提升粮食产量（7%）方面也展现出积极效果。这一结果证明秸秆还田不仅优化表层土壤生态化学计量，还改变了下层土壤的生态化学计量，从而调节整个土壤剖面的生物地球化学循环。
本研究强调了秸秆还田在增加表层土壤碳、氮、磷储量，改善作物生长环境及在促进环境改善方面的重要性。更关键的是，为提升深层土壤碳储量提供了有效的长期策略，以应对全球气候变化的挑战。
上述成果发表在农林科学著名期刊Agronomy for Sustainable Development。研究得到国家自然科学基金、德国“洪堡学者”等支持。中国科学院地球环境研究所刘济副研究员为第一作者，中国科学院地球环境研究所陈骥研究员和武汉理工大学方临川教授为通讯作者。
Liu, J., Fang, L., Qiu, T. et al. Crop residue return achieves environmental mitigation and enhances grain yield: a global meta-analysis. Agron. Sustain. Dev. 43, 78 (2023).
论文原文链接: https://doi.org/10.1007/s13593-023-00928-2.
图1 不同耕地类型和土壤深度的土壤碳、氮、磷储量、pH 值和谷物产量
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