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背景介绍：无机肥料在为作物提供养分方面发挥着重要作用，但同时也导致了土壤碳限制和酸化的问题。相比之下，农作物秸秆具有独特的生态化学计量学特征，因此将其还田有助于平衡土壤生态化学计量，减轻微生物和作物的新陈代谢限制，从而促进土壤有机质的积累。目前，对于秸秆还田对农业可持续性的评估主要集中在表层土壤，而全球尺度上对土壤剖面碳氮磷库存以及谷物产量的影响缺乏系统的理解。因此，我们通过综合分析全球范围内806个不同类型的耕地实验，涵盖水田、旱地和水旱轮作，旨在阐明秸秆还田对土壤剖面（0-60 cm）碳氮磷库存以及谷物产量的影响机制（图1）。

研究结果： 研究发现，秸秆还田显著提高了所有土层的土壤碳储量（8%-13%），尤其是表层土壤（0-20 cm）。而土壤氮（9%）和磷（5%）储量仅在表层土壤中显著增加。此外，秸秆还田还显著缓解了旱地土壤酸化，并提高了粮食产量（7%） （图2）。这表明作物残余还田不仅可以平衡表层土壤的生态化学计量，还会改变亚层土壤（20 - 60 cm）的生态化学计量，从而调控整个土壤剖面的生物地球化学过程。值得注意的是，土壤碳和氮储量的增加受初始土壤pH值、碳和氮含量以及碳氮比的影响，而土壤中磷储量的增加与降雨量密切相关。与此同时，谷物产量的提高与土壤质地和施肥量密切相关 （图3）。本研究强调了农作物秸秆还田不仅可以增加表层土壤的碳、氮、磷储量，有利于作物生长和环境改善，而且还有助于增加亚层土壤中的碳储量，为长期应对气候变化提供了有效的解决方案 （图4）。

该文章以“Crop residue return achieves environmental mitigation and enhances grain yield: a global meta‑analysis”为题，于2023年10月发表在农林科学-农艺学领域著名期刊Agronomy for Sustainable Development上。论文第一作者为华中师范大学刘济副教授。

论文链接: https://doi.org/10.1007/s13593-023-00928-2