秸秆还田提高玉米产量阻控土壤氮素流失的作用机制

来源：植物营养与肥料学报杂志2026年第7期北京时间：

作者：张立博, 刘淑霞, 邹国元, 姜蓉, 潘昭隆, 王敏羽, 樊代佳, 何文天

摘要：目的明确秸秆还田对玉米产量、氮素吸收及土壤氮素淋溶和径流的区域效应及其主控因子，为秸秆还田科学施用提供科学依据。方法基于1990—2023年已公开发表的97篇文献，共1775组有效观测数据，采用整合分析(Meta-analysis)和随机森林模型，量化不同管理措施和气候因素下秸秆离田和还田对我国玉米产量、氮素吸收和剖面土壤(0—20、20—40、40—60 cm)氮素运移的影响，解析土壤氮素淋溶和径流损失的变化特征并明确其主控因子。结果秸秆还田较秸秆离田显著增加玉米产量7.9%和氮素吸收10.1%；0—20 cm土层硝态氮(NO3−-N)、铵态氮(NH4+-N)和全氮(TN)含量分别增加19.8%、7.3%和11.7%；20—40 cm土层NO3−-N和TN含量分别增加20.0%和13.3%，但NH4+-N含量无显著差异；40—60 cm土层TN含量增加了9.3%；土壤TN淋溶和径流分别降低 21.3%和21.8%。初始TN、土壤有机碳(SOC)和土壤pH是影响玉米产量的关键驱动因素，玉米氮素吸收主要受水分管理和土壤铵态氮的影响。在0—20 cm土层中，NO3−-N含量主要受初始土壤有机碳(贡献率23.0%)和初始全氮(贡献率21.4%)影响，NH4+-N含量主要受初始土壤全氮(贡献率19.4%)影响，TN含量主要受初始全氮(贡献率34.6%)、pH (贡献率31.3%)和初始有机碳(贡献率30.6%)影响。在20—40 cm土层中，生育期平均气温(贡献率16.6%)、土壤质地(贡献率16.6%)和施氮量(贡献率24.3%)分别影响NO3−-N、NH4+-N和TN含量的关键驱动因素。在40—60 cm土层中，NO3−-N和NH4+-N含量主要受气温(贡献率21.8%)和降水量(贡献率13.0%)的影响，TN含量受气候因素如降水量(贡献率21.7%)和气温(贡献率18.6%)与施氮量(贡献率18.2%)的影响。结论秸秆还田显著提高了我国玉米产量和氮素吸收，并有效降低了土壤氮素淋溶和径流损失。初始土壤全氮和有机质含量以及pH是影响秸秆还田增产效果的关键因素，水分管理和初始土壤铵态氮含量则是影响玉米氮素吸收的主要因素。在土壤全氮含量高、有机碳含量中等偏低且偏酸的土壤中，秸秆还田可显著提升作物增产潜力。此外，秸秆还田配合深耕、灌溉和优化氮肥用量等措施，可显著降低耕层土壤氮素向下迁移势能，而生育期平均气温和降水量是调控深层土壤NO3−-N和NH4+-N的主要驱动因素。

关键词：秸秆还田, 玉米产量, 土壤氮素淋溶和径流, 驱动因子, Meta分析