格陵兰冰碛岩粉增强风化在加纳的持续增产效应：提升玉米产量与碳捕获的双重效益

本研究针对热带贫瘠土壤养分不足和气候变化问题，在加纳开展格陵兰冰碛岩粉（GRF）增强岩石风化（ERW）的田间试验。结果表明，50 t ha-1 GRF处理使玉米总干物质产量和谷物产量五年内持续增长28-87%，累计增产12.9 t ha-1和7.6 t ha-1，显著提升氮磷钾吸收。该研究为热带农业碳捕获与粮食安全协同增效提供了重要实践依据。

　　

在热带地区特别是撒哈拉以南非洲，土壤贫瘠化严重制约着农业生产力和粮食安全。这些地区土壤经过长期风化，营养元素流失严重，虽然高温多雨的环境本应有利于作物生长，却因关键养分匮乏导致产量低下。与此同时，全球气候变化要求农业必须寻求既能增产又能固碳的可持续发展路径。增强岩石风化（Enhanced Rock Weathering, ERW）技术通过施用细粒硅酸盐矿物，在吸收二氧化碳的同时释放植物营养元素，被认为是应对双重挑战的理想方案。然而以往研究多集中在温带地区，热带农业系统的ERW实践和数据严重缺乏。

《Nutrient Cycling in Agroecosystems》最新发表的这项研究，首次在撒哈拉以南非洲加纳开展格陵兰冰碛岩粉（Glacial Rock Flour, GRF）的田间试验，系统评估其对玉米产量和养分吸收的长期影响。GRF天然具备极细粒度（d₅₀: 2.6μm）特性，无需机械破碎即可快速风化，富含钾、钙、镁等元素，尤其适合热带土壤改良。

研究采用随机区组设计，设置10（GRF₁₀）和50（GRF₅₀）t ha^-1两种GRF施用水平，以不施GRF为对照，同时设置灌溉与雨养两种水分管理，连续进行五个生长季的玉米试验。所有处理均统一施用氮肥，第四季后增施磷肥。通过测定干物质产量、谷物产量及植株养分吸收，系统分析GRF的农业效益。

总干物质和谷物产量

GRF₅₀处理在所有五个生长季均显著提高总干物质产量（TDMY）和谷物产量（p<0.05）。与对照相比，TDMY增幅达28-87%，谷物产量增幅达28-77%。五年累计，GRF₅₀使TDMY增加12.9 t ha^-1（43%），谷物产量增加7.6 t ha^-1（45%）。GRF₁₀在前两季显著增产，但效应逐渐减弱，至第五季与对照无差异，累计仍增产7.4 t ha^-1 TDMY和4.5 t ha^-1谷物。灌溉仅在一季中轻微提升TDMY，对谷物产量无显著影响，表明GRF的增产效应主要源于养分供应而非水分调节。

植物养分吸收

GRF处理虽未改变植株氮、磷、钾浓度，但显著增加单位面积养分吸收量（p<0.001），与生物量增长同步。GRF₅₀持续促进钾吸收，五季均显著高于对照（p≤0.016），第二和第五季还显著高于GRF₁₀处理（p≤0.041）。磷吸收在第二、三、五季显著提升，GRF₅₀在第五季较GRF₁₀和对照分别增加28%和34%（p≤0.004）。氮吸收在GRF₅₀处理下后三季持续显著增加，第五季较对照提高85%（p<0.001），表明GRF增强了植株对土壤养分的获取能力。

研究结论强调，GRF在热带贫瘠土壤中展现出持久而显著的增产效果，尤其高用量处理（50 t ha^-1）可持续五季以上提供钾、磷等养分，并通过促进根系发育优化氮素利用。相比温带地区，GRF在热带农业系统中的表现更为突出，这既得益于快速风化速率，也源于土壤本身的养分需求。讨论指出，GRF的施用可能通过提供微量元素和改善土壤化学环境，间接增强植物对现有养分的利用效率，但其对土壤磷有效性的调节机制仍需深入探究。

该研究首次在非洲实地验证ERW技术的农业协同效益，为热带地区推行碳捕获与粮食生产协同发展提供了关键科学依据。GRF作为缓释钾源和土壤改良剂，不仅能提升作物产量和养分利用效率，还可能减少氮淋溶带来的环境风险，对实现可持续集约化农业具有重要实践价值。