中国秸秆覆盖与地膜覆盖对玉米产量和作物水分生产率（WPc）影响的 Meta 分析

为解决全球气候变化和水资源短缺下玉米生产挑战，研究人员开展秸秆与地膜覆盖对玉米产量及 WPc影响的 Meta 分析。发现不同气候、土壤和管理条件下效果差异显著，经济分析显雨养条件塑料覆盖利润高，灌溉条件秸秆覆盖更划算，为农业实践提供指导。

　　在全球气候变暖与水资源日益短缺的大背景下，农业生产正面临着作物产量波动加剧和水资源利用效率低下的严峻挑战。作为我国重要的粮食作物，玉米的生产安全至关重要，但传统种植模式下，降雨分布不均、干旱频发以及水分利用率低等问题，使得提高玉米产量和作物水分生产率（crop water productivity，WP_c）成为亟待解决的难题。秸秆覆盖和地膜覆盖作为两种常见的土壤管理措施，虽被广泛应用于缓解水分胁迫，但以往研究多局限于单一区域或单一覆盖方式与裸土的对比，缺乏不同环境和管理条件下两者的直接比较，导致其区域适应性和协同优化策略尚不明确。为填补这一研究空白，研究人员开展了相关研究，旨在系统评估两种覆盖方式在不同气候带、土壤类型和农艺措施下的效果差异，为区域化农业管理提供科学依据。该研究成果发表在《Agricultural Water Management》。

研究人员通过 Meta 分析方法，对 2000 年 1 月至 2024 年 6 月期间中国范围内的 141 项相关研究进行整合，涉及 79 项秸秆覆盖和 62 项地膜覆盖的试验数据，涵盖不同气候区的田间试验点。研究过程中，重点分析了生长季降水、温度、日照时长、土壤质地、pH 值、有机质含量、播种时间、种植密度、氮肥施用量以及生产方式（雨养与灌溉）等因素对覆盖效果的影响，并通过随机森林模型评估各因素的重要性，同时结合效益成本比（Benefit-Cost Ratio，BCR）开展经济分析。

3.1 气象因素的影响

在低生长季降水（≤400 mm）地区，地膜覆盖对玉米产量和 WP_c的提升效果显著优于秸秆覆盖，分别提高 8.95% 和 13.68%；当降水增加至 400-600 mm 时，两者效果均有所提升，地膜覆盖 WP_c提升 15.07%，秸秆覆盖为 8.80%；降水≥600 mm 时，地膜覆盖仍保持优势，但增幅略有下降。温度方面，在 19-23°C 的中等温度条件下，地膜覆盖 WP_c提升 15.00%，秸秆覆盖为 8.93%；低温（≤19°C）时地膜覆盖优势明显，高温（≥23°C）时两者增幅均有所降低。日照时长在 2300-2600 h 的中等条件下，地膜覆盖产量和 WP_c分别提升 12.77% 和 15.44%，而高日照（≥2600 h）时秸秆覆盖表现更优。

3.2 土壤因素的影响

不同土壤质地中，壤土和沙土更适合地膜覆盖，其产量和 WP_c提升幅度显著高于黏土。土壤 pH 值为 6.5-7.5 的中性环境下，地膜覆盖效果最佳，而秸秆覆盖在酸性土壤中表现相对较好。土壤有机质含量中等（10-20 g?kg^-1）时，地膜覆盖优势明显；低有机质（≤10 g?kg^-1）土壤中，地膜覆盖对 WP_c的提升达 15.52%，远高于秸秆覆盖的 6.91%。

3.3 田间管理因素的影响

春播条件下，地膜覆盖产量和 WP_c分别提升 9.76% 和 13.68%，优于秸秆覆盖；夏播时两者差异缩小。种植密度较高（≥6.75×10⁴株?ha^-1）时，地膜覆盖效果更显著，而低密度下秸秆覆盖的水分保持能力相对突出。氮肥投入≤120 kg?ha^-1时，地膜覆盖提升效果显著；高氮肥（≥240 kg?ha^-1）条件下，秸秆覆盖的有机质分解效应使其效果接近地膜覆盖。灌溉条件下，秸秆覆盖的经济效益更高（BCR=0.28），而雨养条件下地膜覆盖的 BCR 达 0.44，经济优势明显。

3.4 影响因素的相关性与重要性

随机森林分析表明，秸秆覆盖效果主要受种植密度、生长季降水和土壤有机质影响，而地膜覆盖则与土壤有机质、氮肥投入和温度关系密切。WP_c方面，秸秆覆盖的关键影响因素为生长季平均温度和种植密度，地膜覆盖则为氮肥施用量和温度。

4 讨论与结论

研究表明，地膜覆盖在高降水、低温和中等日照条件下表现优异，尤其适合春播、高密度种植和低氮肥投入的场景；秸秆覆盖则在低降水、高温和高日照地区更具优势，且在灌溉条件下成本效益比更高。经济分析进一步显示，雨养环境下地膜覆盖的高产量提升使其利润更高，而灌溉环境下秸秆覆盖的低成本特性使其更具经济性。该研究首次系统对比了两种覆盖方式在多环境因子下的差异，明确了其区域适应性和管理优化策略，为我国玉米种植中的水资源高效利用和可持续农业发展提供了重要的理论依据和实践指导。未来研究可进一步结合长期田间试验和模型模拟，深入解析覆盖措施与土壤 - 作物系统的互作机制，以实现更精准的农业管理技术优化。