- 提出了一种名为“沟埋秸秆还田”（Ditch-Buried Straw Return, DB-SR）的新型亚表层土壤管理技术，通过将秸秆深埋至亚表层（20-40 cm），显著提升了土壤有机碳（SOC）储量与作物产量；
- 15年的田间试验表明，DB-SR使0-40 cm土层的SOC储量增加46%（17.2 Mg ha⁻¹），同时小麦和稻米年产量分别提高16.5%和9.0%；
- DB-SR减少了34%的净CO₂当量排放，并通过提升产量和土壤质量，使净经济效益增加18%。
传统保护性农业技术（如免耕和秸秆覆盖）在稻田系统中效果有限，可能导致作物减产且SOC积累主要集中在表层，亚表层碳储量未被充分利用。亚表层土壤具有更大的碳封存潜力，但缺乏新鲜碳输入。DB-SR通过深埋秸秆为亚表层微生物提供碳源，同时改善土壤结构，从而协同提升SOC和产量。
南京农业大学开展了一项持续15年的水稻-小麦轮作试验，通过测定SOC储量、微生物残体碳（MNC）、作物产量、温室气体排放及经济效益对比传统旋耕秸秆还田（RT-SR）与沟埋秸秆还田DB-SR（秸秆埋深20 cm，覆盖10%田地面积）对水稻田土壤碳积累和作物产量提升的差异。最后通过Meta分析整合中国多地DB-SR研究数据（38篇文献），验证了该技术的普适性。
研究结果表明，与传统旋耕秸秆还田相比，沟埋秸秆还田在不增加施肥的情况下使谷物产量提高15%，同时使0-40厘米深度的土壤有机碳储量增加46%（17.2吨/公顷），这主要得益于秸秆碳向矿物结合态真菌残体碳的高效转化。总体而言，该技术使净CO₂当量排放减少34%，净经济效益提升18%。具体而言，本研究主要结论包括：
（1）DB-SR显著增加10-40 cm深度的SOC，主要归因于秸秆碳转化为真菌残体碳（FNC），其与矿物结合形成稳定的MAOC（占增量的56.8%）；
（1）小麦：秸秆深埋减少地表秸秆对种子萌发的抑制，提高出苗率10.7%，增加有效分蘖；
（2）水稻：改善土壤结构促进根系发育，提高分蘖数16.4%。
（1）减少N损失56%，降低CH₄和N₂O排放（因深层秸秆分解慢且物理屏障减少气体释放）；
（2）净经济效益增加18%（尽管柴油消耗略升，但增产收益覆盖成本）。
总体而言，DB-SR技术通过创新秸秆管理方式，通过秸秆深埋实现“碳增汇-增产-减排”三重目标，解决了传统保护性农业在稻田系统中的局限性，为应对气候变化和粮食安全挑战提供了实践路径。
图3. 沟埋秸秆还田对作物产量的动态影响及其与分蘖数的关系
图4. Meta分析量化不同图层土壤有机碳对沟埋秸秆还田的响应
图5. 沟埋秸秆还田对二氧化碳当量排放和经济效应的影响
图6. 概念框架揭示沟埋秸秆还田对土壤有机碳和作物产量提升的机制
|
