全球多国将农业土壤固碳作为应对气候变化的重要途径，普遍认为提升土壤有机碳含量能够在减排同时增加作物产量。2026年8月5日， 北京大学周丰教授， 中国科学院沈阳应用生态研究所方运霆研究员团队，发表了题为《The beneficial relation between soil organic carbon and maize yield in field trials does not translate to real-world farms in Northeast China》的研究。该研究整合了1246个田间试验和192个真实农场的玉米产量及土壤数据，运用多种因果推断方法评估了有机碳对产量的实际贡献。
研究团队的田间试验的数据显示土壤有机碳对玉米产量具有稳定的促进作用，因果森林和双机器学习两种方法得出了高度一致的估计结果。研究团队发现每千克土壤中有机碳含量每增加1克，田间试验的玉米产量可提升40.7至204.3公斤每公顷，其中长期定位试验站的增产幅度尤为显著。研究团队随机森林模型的偏依赖图进一步揭示，当有机碳含量低于每千克30至40克时，田间试验产量随有机碳上升呈现持续增长态势，最高增幅达到8%至13%。农场层面的产量响应则完全不同，其有机碳含量超过每千克10克之后产量便停止增长，甚至有轻微回落趋势。
作者分析，肥料管理方式的差异是导致上述反差的关键因素，农场平均氮肥施用量达到每公顷225公斤，这比田间试验高出约50%，土壤中速效磷和速效钾含量也近乎翻倍。研究团队利用滑动窗口分析和偏相关方法检验了不同因子对有机碳-产量关系的调节作用，结果显示较高的氮、磷、钾投入水平均显著削弱了两者之间的正向关联。长期高量氮肥施用还导致农场土壤pH值降至5.6左右，明显低于田间试验的6.3至6.6，酸化环境抑制了根系对养分和水分的吸收能力，使得土壤有机碳改善土壤结构的效益无法充分表达。
研究团队发现气候条件在农场和田间试验中对产量的支配作用截然不同，生长季降雨量是农场产量变异的首要驱动因子，而田间试验的产量变异主要由氮肥用量解释。土壤有机碳在降雨较少或温度较低的地区对农场产量表现出更强的正向贡献。研究团队发现田间试验中粪肥施用和免耕配合秸秆还田能够显著增强有机碳与产量的关联，但这些措施在真实农场上并未复现同样的效果。研究团队的调查数据显示超过七成农户选择焚烧或移除秸秆，采用免耕的农户中仅有三分之一同时实施了秸秆还田，操作不规范导致大部分采用保护性耕作的农民反映产量没有明显变化。
该研究证明田间试验中土壤有机碳对玉米产量的正向效应无法直接推广到东北地区的真实农场，过量施肥和土壤酸化以及农户技术执行不到位共同阻断了有机碳增产效益的传递路径。研究团队建议政策制定者将扶持重心从鼓励土壤固碳转向评估田间实际收益，针对不同农场的土壤条件和养分状况设计差异化的管理方案。实现土壤健康与粮食安全的双重目标需要整合施肥优化、酸化改良和农户技术培训等多个环节，并在更贴近生产实际的条件下开展机制性研究。
READING
BioPeers
热门跟贴