南京農(nóng)業(yè)大學(xué)耕作制度與農(nóng)田生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)整合，研發(fā)了稻田可持續(xù)深土管理技術(shù)，并闡明其固碳和增產(chǎn)效應(yīng)。研究結(jié)果以“Soil carbon accrual and crop production enhanced by sustainable subsoil management”為題，發(fā)表于Nature Geoscience。

稻麥周年兩熟系統(tǒng)產(chǎn)量高，秸稈量大，而且隨著品種改良與農(nóng)作措施改進(jìn)，秸稈產(chǎn)生量將會(huì)進(jìn)一步增加。在當(dāng)前生產(chǎn)水平條件下，以旋耕為主體的淺耕體系形成的有效耕層空間難以全量容納當(dāng)季秸稈，對(duì)作物早期生長(zhǎng)，尤其是小麥(如出苗、分等)具有明顯抑制效應(yīng)，生產(chǎn)安全性已受到廣泛質(zhì)疑。團(tuán)隊(duì)卞新民教授早在2008年即提出一種全新的保護(hù)性耕層管理技術(shù)思想：“土壤局部輪換深耕、秸稈全量集中深埋”，簡(jiǎn)稱(chēng)“秸稈集中溝埋還田技術(shù)”，并與江蘇沿江地區(qū)農(nóng)科所合作建立定位觀測(cè)試驗(yàn)基地；后與南通廣益機(jī)電有限責(zé)任公司合作，已研發(fā)出集“收割-脫粒-開(kāi)溝-埋草-覆土”功能于一體的“溝埋還田”專(zhuān)用一體化作業(yè)機(jī)械（樣機(jī)）。在收獲籽粒的同時(shí)，可一次性將收割機(jī)脫粒后切碎的秸稈全部集中深埋于土表20-30 cm位置。收割殘茬高度控制在10-15厘米，田面散落秸稈少于秸稈總量的3%。

秸稈集中溝埋作為一種新型的保護(hù)性土壤耕作培肥措施，能夠漸進(jìn)式增加耕層厚度并實(shí)現(xiàn)秸稈深埋全量還田，保證作物正常出苗、立苗；即使在未來(lái)高產(chǎn)條件下，也能實(shí)現(xiàn)秸稈全量還田（按當(dāng)前生產(chǎn)水平1.5倍量以上計(jì)）和稻麥安全穩(wěn)定生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)連續(xù)多年田間定位試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與主流的旋耕還田相比，經(jīng)過(guò)15年的秸稈集中溝埋還田在不增加肥料投入前提下，通過(guò)增加穗數(shù)提升產(chǎn)量15%；顯著增加10-40 cm土層有效氮含量從而降低碳氮比，促進(jìn)秸稈碳向礦物結(jié)合態(tài)真菌殘?bào)w的高效轉(zhuǎn)化，最終大幅增加0-40 cm土層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量高達(dá)46%（17.2 Mg ha?1）（圖1）。通過(guò)生命周期系統(tǒng)評(píng)估顯示，秸稈集中溝埋還田使稻麥系統(tǒng)凈CO?當(dāng)量排放降低34%，凈經(jīng)濟(jì)效益提高18%。通過(guò)整合分析全國(guó)區(qū)域性短期試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該技術(shù)對(duì)土壤碳固存與作物產(chǎn)量的協(xié)同強(qiáng)化具有普適性。因此，基于秸稈幾周溝埋還田的深土管理可以最大限度地減少土壤干擾，通過(guò)增加土壤穩(wěn)定碳固存和作物產(chǎn)量來(lái)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。

Nature Geoscience同期發(fā)表了評(píng)論文章，認(rèn)為秸稈集中溝埋還田為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、環(huán)境恢復(fù)力和經(jīng)濟(jì)可行性之間的平衡提供了一條有希望的技術(shù)途徑，是氣候智能型農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略的關(guān)鍵組成部分。

圖1 秸稈集中溝埋還田技術(shù)大幅固碳和增產(chǎn)機(jī)制概念圖

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次引進(jìn)青年人才闞正榮副教授為第一作者，博士生李珍珍為共同第一作者；楊海水教授為通訊作者，高層次人才李鳳民教授作為共同通訊作者給予了系統(tǒng)性指導(dǎo)。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)卞新民教授作為技術(shù)原創(chuàng)思想提出者，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)方面提供了詳細(xì)指導(dǎo)；江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所劉建研究員、薛亞光副研究員在基地建設(shè)方面提供了大力支持。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)張海林教授、德國(guó)波恩大學(xué)Wulf Amelung教授、美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)Rattan Lal教授、德國(guó)于利希研究中心Roland Bol教授在論文撰寫(xiě)和修改方面提供了詳細(xì)指導(dǎo)。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目資助。

正文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41561-025-01720-5

評(píng)論文章：https://www.nature.com/articles/s41561-025-01732-1