丝路昌吉/昌吉州融媒体中心讯(记者 刘茜报道)春日华北平原的试验田里,大片蓝紫色的二月兰如期盛放,随风摇曳。这片取代了越冬麦田的花海,并非简单的乡野景致,而是科研人员精心设计的一场农田生态“换岗实验”。中国农业科学院西部农业研究中心(以下简称西部中心)最新研究证实,以二月兰作绿肥替代冬小麦进行轮作,可在不减玉米产量的前提下,显著降低农田温室气体排放,同时让土壤碳氮“家底”更加厚实,为破解集约化农区稳粮与减排协同难题提供了科学依据。相关成果由西部中心棉花布局与低碳生产技术创新团队完成。

5月18日,中国农业科学院西部农业研究中心科研人员在田里进行相关试验。通讯员李伦 摄
冬小麦—夏玉米轮作是华北地区最主要的种植制度之一,对保障我国粮食安全举足轻重。近年来,引入绿肥作物替代冬小麦被视作提升农田生态功能的一条重要路径,但这一替代究竟对作物产量和土壤环境产生何种影响,学界长期存在争议。
为厘清这一问题,科研团队在华北平原开展了连续3年的定位田间试验,并将目光拓展至更广阔的空间尺度,整合分析了全国范围内已发表文章中的120组观测数据。试验结果显示,与传统冬小麦—夏玉米轮作体系相比,二月兰绿肥轮作体系在保持较高玉米产量的同时,可使氧化亚氮累积排放量显著降低26%–44%。更为直观的变化发生在土壤深处:绿肥翻压还田后,土壤有机碳储量提升至24.75吨/公顷,全氮储量增至2.79吨/公顷,两项关键地力指标均显著优于传统种植模式。

5月18日,中国农业科学院西部农业研究中心科研人员在田里进行相关试验。 通讯员李伦 摄
“每年秋季播种、春季盛花后翻压入土的二月兰,就像是给后茬玉米备好的一份天然‘营养餐’。”西部中心棉花布局与低碳生产技术创新团队领衔人王占彪研究员这样描述道。这一操作减少了化肥投入,同时有助于土壤固碳锁氮。研究特别指出,单纯的休耕模式虽然减排幅度更大,却会导致作物产量显著下滑;而让二月兰“替班”冬小麦,恰好填补了冬闲田的生态空档,实现了“农田不撂荒、产量不下降、环境更友好”的务实平衡。
全国荟萃分析的结果与田间试验相互印证:用绿肥代替冬小麦是一种很有前景的策略,可在不影响系统生产力的情况下,减轻农业生产对环境的影响。该研究克服了单地点田间试验的局限性,为区域尺度作物生产和环境影响提供了有价值的见解。该研究还得到新疆“天山英才”培养计划、新疆维吾尔自治区自然科学基金及中国博士后科学基金等项目资助。