来源：土地生态课题组（2025年8月10日）
文章认为，有机物料配施是缓解土壤退化与农业生产冲突的有效途径。因此，通过评估有机物料在各种环境和农艺条件下对作物产量和土壤质量（SQI）的影响来优化有机物添加非常重要。本研究通过分析来自154篇出版物的1289篇文献，评估了东北地区不同气候、土壤和农艺实践（类型、施用率、无机氮肥替代率、耕作和轮作）下有机物料施用对作物产量和SQI的影响。结果表明，施用有机物料可显著提高作物产量14%，将SQI提高6%。在气候方面，年均气温<2°C、年降水量500-600mm的地区对作物产量和SQI效果最佳。对于土壤条件，在土壤有机质（SOM）小于40g·kg-1的土壤中，施用有机物料可提高产量3%-10%，SQI提高9%-19%在水土流失严重的地区，有机改良剂通过增强土壤结构、增加保水性和促进植物生长，从而进一步改善土壤质量。在农艺方面，轮作或延长试验时间（3-6年）可以带来最显著的改善，而深耕则没有显著效果。用有机物料替代化肥可使SQI提高1%-38%，但替代率超过60%会降低作物产量。极端梯度提升模型表明，试验持续时间和有机物料类型是影响作物产量和土壤质量变化的主要因素。延长试验时间可以减轻高pH值或使用单一有机肥对作物产量的负面影响，进而显著提升高水土流失率地区的土壤质量。上述研究发现可以为优化有机改良策略以平衡产量和土壤质量、促进可持续农业实践提供基础。
本研究从中国知网和Web of Science收集了有机物料（如秸秆、生物炭、粪肥及其组合）对东北地区产量和土壤质量影响的数据和文献。所选文献需要满足以下标准：1.研究地点必须位于中国东北地区；2.包括至少两次重复的现场实验，且不包括盆栽和室内培养实验；3.每项研究必须包含至少一个响应变量（作物产量或SOM和pH值以及土壤容重（SBD）和有效磷（AP）的数据）；4.所有响应变量的平均值和标准差（SD）必须以图表形式表示。本研究共收集154篇文献、1028个作物产量数据集和261个土壤质量数据集。
（图片来自原文）
本研究建立东北黑土区有机物料影响综合数据集，提取了气候（年平均气温（MAT）和平均年降水量（MAP））、初始土壤性质（pH、SOM、SBD、平均水土流失（ASE））、农艺实践（耕作方法、种植系统、施氮量（NAR）、有机物类型、有机物施用量、无机氮肥替代率、试验时间和施肥方式）。若MAT或MAP不可用，则使用世界气候数据库的数据进行补充，同时使用中国高分辨率基础土壤数据库填补缺失的初始土壤属性数据。本研究通过SBD、SOM、pH和AP对SQI进行评估。
（图片来自原文）
此外，本研究采用XGBoost机器学习模型评价有机物料配施条件下各种影响因素对作物产量和SQI的影响，并引入Shapley加性解释（SHAP）方法，分析XGBoost模型中不同影响因素的重要性。
研究结果表明：配施有机物料后，作物产量增加了6%，但效果因作物而异：水稻（12%）>大豆（7%）>玉米（5%）。不同类型的有机物料对作物产量的影响不同，其中生物炭的改善最大（12%），其次是联合改良（10%）。有机物料的配施使SQI提高了14%，效果仍因作物而异：大豆（17%）>玉米（12%）>水稻（3%）。由于生物炭（18%）和有机肥（17%）明显优于秸秆（4%），因此可发现不同类型的有机物料对SQI的影响不同。耦合分析结果表明，添加有机物料后，玉米和大豆产量变化与土壤质量变化的相关性显著（p<0.05）。
（图片来自原文）
在气候方面，当MAT低于2°C时，对作物生产力和SQI的有益影响显著大于MAT高于2°C的情况。产量和SQI改善最大的地区发生在MAP在500-600mm的地区。
（图片来自原文）
加入对土壤性质的考量可以发现，在初始SOM低于40g·kg⁻¹的土壤中，作物产量平均提高3%-10%，SQI平均提高9%-19%。当SOM超过40g·kg⁻¹时，有机物料对土壤质量的提升并不显著。在中性土壤中（pH：6-8；产量：6%；SQI：16%），与酸性土壤相比，SOM显著提高了作物产量和SQI（pH<6；产量：4%；SQI：7%）。当SBD低于1.25g·cm⁻³时，产量提升最大，而SBD超过1.35g·cm⁻³时，SQI提升最好。与严重侵蚀地区（ASE≥0.5t·ha⁻¹）相比，轻度水土流失地区（ASE<0.5t·ha⁻¹）有机改良剂对作物产量的影响更为明显。然而，随着水土流失严重程度的增加，有机改良剂对土壤质量的改善也逐渐加强。
（图片来自原文）
施用有机物料后，免耕和旋耕均显著提高了作物产量和SQI，而深耕则没有表现出显著效果。与单一栽培（5%）相比，轮作（6%）的作物产量提高更大。随着有机物料施用时间的延长，作物产量的百分比变化也随之增加。施用期小于3年、3-6年和大于6年时，作物平均产量分别提高了3%、6%和6%，土壤质量的变化也有类似的趋势。
（图片来自原文）
有机物料配施策略对作物生产力和SQI的影响差异很大。如果仅施用有机物料，对作物产量和SQI的影响不显著；若有机物料与普通化肥相结合施用，作物产量则提高了7%，SQI提高了16%，优于有机物料与化肥减量相结合（作物产量：2%；SQI：3%）。
（图片来自原文）
通过XGBoost的SHAP模型可发现，试验时间、有机物料类型、初始土壤pH值和配施策略对作物产量的变化有显著影响。年土壤侵蚀率（ASE）、有机物类型、试验时间和MAP显著影响SQI的变化。当ASE超过2.3t·ha⁻¹且MAP大于562mm时，土壤质量改善显著。
（图片来自原文）
SHAP依赖性图显示，施用有机物料后作物产量效应大小与试验持续时间之间呈强正相关。生物炭和有机物料的结合施用有效增加了作物产量。初始土壤pH值在6-7之间对作物产量产生了最显著的正向影响；微碱性土壤（pH>7）的影响很小，甚至仅施用有机物料可能导致作物减产；随着试验时间的延长，土壤质量效应也随着有机物料的施用而呈现逐渐增大的趋势。
（图片来自原文）
随着试验时间的延长，秸秆和有机肥料等有机物料对作物产量的积极影响逐渐显现，尤其是在长期试验（>10年）中。此外，在长期试验中，较高的土壤pH值对作物产量有更显著的正向影响。在土壤侵蚀率较高（东北地区西南部和南部）和平均年降水量较大的地区中，施用有机物料的有益效果更为明显。
（图片来自原文）
综上，研究结果表明，与完全使用无机肥料相比，加入有机物料可显著提高作物产量6%，土壤质量改善14%。在有机物料中，生物炭对作物产量和土壤质量的积极影响最为显著。添加有机物料后作物产量和土壤质量的变化受到多种因素的控制，包括气候、土壤和农艺条件。对于作物产量的变化，试验时间、有机物料类型、土壤初始pH值和配施策略是添加有机物料后的主要驱动因素。对于土壤质量的变化，有机物料配施后ASE、有机物料类型、持续时间和MAP的影响更为显著。
本研究采用Meta分析和可解释的机器学习模型，评估有机物料配施对中国黑土地区产量和土壤质量的影响，并进一步评估环境和农业经营条件的潜在影响。尽管现有研究已经考察了有机改良剂对单个土壤性质的影响，但在各种气候、土壤和农艺实践下对土壤质量和作物产量的协同影响仍不清楚。本研究首先评估了有机物料配施对作物产量和土壤质量的影响；其次，研究各种环境和农艺管理因素对有机物料施用后作物产量和土壤质量的单独和综合影响；最后，制定了配施有机物料支持东北农业可持续发展的科学策略。
同时，讨论部分指出本研究也存在一些不足。未来的研究应重点进一步探索生物炭的详细特性，包括其原料、热解类型、电导率、官能团、表面形态和结构，以及它们对改善黑土的影响。此外，由于黑土退化的类型、程度和持续时间存在差异，因此有必要评估不同降解条件下黑土对生物炭的响应差异。
中国科学院院士朱永官带领一群“土壤高级玩家”，一同创作出了本部集科学性、趣味性和前瞻性于一体的科普著作——《鲜活的土壤》，以科研者的视角和深入浅出的笔触，向大众讲述了土壤的本质、功能、土壤污染问题以及由此带来的粮食安全问题等人们关心和感兴趣的话题。
书中不仅涵盖了土壤的形成、分类、功能等基础内容，还深入探讨了土壤与生态环境、人类健康、文明演变进程等方面的紧密联系。用丰富的科研数据与成果揭示了土壤作为农业生产之基、生态系统之本的不可替代作用，更强调了在当前全球环境变化与资源约束加剧的背景下，科学合理地利用土地资源，对于维护国家粮食安全、促进生态平衡、实现经济社会可持续发展乃至推动人与自然和谐共生的战略价值。
《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践，为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。
该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验，旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程，完善盐渍化土壤的缓解和适应措施，创新和推进核技术和同位素技术等的应用，为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性，能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断，利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。
#artContent h1{font-size:16px;font-weight: 400;}#artContent p img{float:none !important;}#artContent table{width:100% !important;}