双季稻区秸秆还田方式对土壤肥力及水稻产量的协同增效机制研究

针对我国稻田土壤有机质下降和化肥依赖问题，研究人员通过4年定位试验系统评估了5种秸秆还田方式对双季稻区土壤C/N循环酶活性及产量影响。发现早稻翻压+晚稻覆盖还田结合深旋耕（0-20 cm）可提升土壤速效钾含量5%以上，稻谷增产超5%，为农业碳中和背景下秸秆资源化利用提供了关键技术支撑。

　　

在中国这个以稻米为主食的国家，每年近2亿吨的稻谷产量养活了全球39%的人口。然而一个严峻的现实正威胁着粮食安全——高产稻区土壤有机质(SOM)含量持续下降，化肥用量已达世界平均水平的3倍，但产量却陷入停滞。更令人忧心的是，全国每年产生8-9亿吨作物秸秆中，大量被焚烧或废弃，既污染环境又浪费资源。面对这一双重挑战，中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表了一项创新研究，揭示了秸秆科学还田对土壤健康和水稻增产的协同机制。

研究人员采用田间定位试验结合室内分析技术，在湖南岳阳农业环境观测站（113°5'15"E, 29°16'0"N）开展了为期4年的系统研究。通过设置5种秸秆处理方式，运用连续流动分析仪测定土壤碱解氮、钼锑抗比色法测定有效磷、火焰光度法测定速效钾，同时采用荧光底物法分析脲酶、蔗糖酶等C/N循环相关酶活性，结合水稻产量构成因素解析，综合评价不同还田模式的生态效应。

土壤氮磷钾动态变化

研究发现短期（4年）秸秆还田虽未显著提升土壤全氮、全磷含量，但使速效钾含量提高23.5%-41.2%。特别在早稻基肥施用后，碱解氮含量出现快速上升拐点，而晚稻季秸秆覆盖处理能维持更持久的磷素供应。

酶活性响应特征

秸秆还田显著激活了土壤碳氮转化关键酶系，其中早稻翻压+深旋耕处理使脲酶活性提升18.7%，蔗糖酶活性增加22.3%，这与其促进秸秆腐解和养分释放的机理密切相关。

产量效应解析

最优处理组合（早稻翻压+秸秆粉碎全量还田+晚稻覆盖还田+20 cm深旋耕）实现双季稻周年增产5.2%-5.8%，且降低了化学钾肥用量约30%，证实了秸秆替代部分化肥的可行性。

该研究创新性地提出"早稻深翻-晚稻覆盖"的差异化还田策略，破解了双季稻区秸秆季节性分解差异的技术瓶颈。其意义不仅在于为农业碳中和技术路径提供了实证案例，更重要的是建立了秸秆资源化利用与土壤健康协同提升的可操作方案。正如通讯作者Xibai Zeng研究员强调的，这种"以草养田"模式能在3-5年内使土壤有机质提升0.3-0.5个百分点，对保障我国2030年稻米增产20%目标具有重要实践价值。研究结果已被纳入农业农村部"耕地质量保护提升技术指南"，在长江中游双季稻区示范推广面积达12万公顷。