秸秆还田深度对中国土壤有机碳固存及作物产量的影响：基于2290组观测数据的Meta分析

针对不同秸秆还田深度对土壤碳库影响的机制不明问题，中国学者通过整合2290组观测数据，首次系统评估了0?60 cm土层中SOCS(土壤有机碳储量)和作物产量的响应规律。研究发现RD20–30 对耕层SOCS提升最显著(14.3%)，而RD30–60 对底土SOCS增幅最大(30.3%)，为农田碳汇精准管理提供了理论依据。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，土壤作为陆地最大碳库，其有机碳(SOC)储量变化直接影响大气CO₂
浓度。尽管农田土壤碳汇潜力巨大，但传统研究多局限于0?30 cm耕层，忽视了底土碳库的动态规律。更棘手的是，当前秸秆还田实践缺乏深度优化的科学指导，导致碳 sequestration(固存)效率低下。中国作为农业大国，每年产生约4亿吨作物秸秆，如何通过深度调控实现"秸秆变碳汇"，成为亟待解决的科学问题。

中国农业科学院等机构的研究团队在《Agriculture, Ecosystems & Environment》发表重要成果，通过整合全国2290组田间观测数据，首次绘制出秸秆还田深度影响SOCS的"三维图谱"。研究采用严格的Meta分析方法，系统比较了RD₀
(地表覆盖)、RD_0?20
(旋耕)、RD_20?30
(深翻)和RD_30?60
(超深翻)四种处理对0?60 cm土层SOCS的影响，同时关联分析了作物产量响应。数据来源于CNKI、Web of Science等数据库，运用随机效应模型计算响应比(RR)，并采用亚组分析解析环境因子的调节作用。

【Topsoil和subsoil SOCS及理化性质】结果显示，所有还田深度均显著提升两层SOCS，但存在垂直分异：耕层SOCS增幅(14.1%)显著高于底土(9.3%)，其中RD_20–30
对耕层SOCS提升最显著(14.3%)，而RD_30–60
对底土SOCS的促进效应达30.3%。土壤pH普遍降低0.8%，但速效钾(AK)提升29.9%，揭示秸秆分解产生的有机酸促进养分活化。

【秸秆还田深度对耕层SOCS的影响】亚组分析发现，RD₀
在秸秆输入量<8000 kg·ha^–1
时效果最佳，而RD_0–20
更适应单季作区、旱地和玉米秸秆。温度与降水显著调节深度效应，RD_20–30
在双季稻区、水旱轮作田及多雨区表现突出，可能与厌氧环境延缓分解有关。

【产量响应规律】所有处理均增产，但RD_0?20
(11.2%)和RD_20?30
(10.0%)优势明显。值得注意的是，底土SOCS每增加10%，产量提升2.3%，证实深层碳汇对生产力的持续增益。

该研究创新性提出"分层优化"策略：耕层推荐RD_20–30
配合小麦/水稻秸秆，底土适用RD_30–60
与玉米秸秆组合。成果为《巴黎协定》框架下的农田碳汇政策制定提供了数据支撑，其揭示的"碳-产量协同"机制，对实现中国"双碳"目标具有重要实践意义。作者Miaomiao Zhang等特别指出，未来需研发配套农机具以实现精准深度调控，这将是农业碳中和领域的关键突破方向。