中國農大新聞網訊 10月10日，《自然》雜志旗下期刊《自然·通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了中國農業(yè)大學資源與環(huán)境學院、國家農業(yè)綠色發(fā)展研究院張福鎖院士團隊田靜副教授研究論文《保護性農業(yè)在長期增溫背景下提升土壤健康和維持作物產量》（Conservation agriculture improves soil health and sustains crop yields after long-term warming）。該研究基于華北平原長達十余年的長期增溫田間試驗平臺，揭示了長期變暖和農業(yè)管理交互作用對土壤健康和作物產量的影響以及微生物驅動機制，為土壤健康保育支撐產能提升提供理論支撐與長期經驗證據(jù)。該研究是繼田靜副教授在Nature Communications上發(fā)表和認識 （Microbially mediated mechanisms underlie soil carbon accrual by conservation agriculture under decade-long warming）基礎上，進一步強調了全球變暖下保護性農業(yè)可作為適應氣候變化的改善土壤健康和維持生產力的自然解決方案。

氣候變暖和全球人口持續(xù)增長嚴重威脅著糧食安全，促使農業(yè)系統(tǒng)采用同時提高生產力和適應氣候變化的可持續(xù)土地管理措施。保護性農業(yè)已被廣泛提議作為維持糧食生產、同時促進土壤健康的可持續(xù)策略。目前全球12.5%的土地已采用保護性農業(yè)。然而，保護性農業(yè)可能存在造成作物產量損失的風險。在全球尺度上，保護性農業(yè)的作物產量估計比傳統(tǒng)農業(yè)低2.5%。另外，氣候變暖可能導致干旱、擾亂作物生長周期、增加植物病害，最終導致作物產量減少。因此，關于保護性農業(yè)生產力對長期氣候變暖響應方面的研究顯得尤為重要且亟待探索，但目前相關研究極為缺乏。

土壤健康是作物產量維持及提升的基礎，同時也能增強作物系統(tǒng)對氣候變化的韌性。保護性農業(yè)對土壤健康的提升已經被廣泛報道。但是氣候變暖下可能加速微生物分解和氮素礦化，引起土壤有機碳和氮素流失，危害土壤健康。此外，土壤微生物組是可持續(xù)農業(yè)的主要貢獻者，影響土壤健康和作物產量。保護性農業(yè)通常促進土壤微生物的多樣性、活性和有益功能菌群，但變暖可能會產生相反的效果。由于氣候變暖和土壤管理對土壤屬性的復雜相互作用，很難預測氣候變暖背景下保護性農業(yè)土壤健康變化的長期變化，以及進一步引起的作物生產力改變。

本研究依托包含兩種管理措施（保護性農業(yè)與傳統(tǒng)農業(yè)）和兩種不同增溫水平（增溫與自然溫度）的長期定位試驗，發(fā)現(xiàn)增溫提高了保護性農業(yè)系統(tǒng)的小麥產量，且隨著時間的推移，增產效益不斷增加（圖1）。利用康奈爾土壤健康評估方法（Cornell Soil Health Assessment）評估了增溫和管理措施對17項土壤健康指標的影響，發(fā)現(xiàn)增溫導致的核心土壤健康指標——土壤有機碳和微生物生物量碳的提升隨時間呈線性增加，并導致了增溫后保護性農業(yè)土壤健康的提升（圖2）。通過進一步的驅動因子分析發(fā)現(xiàn)，增溫引起的土壤健康提升和真菌分解者多樣性的變化共同提升了作物產量。最終，在長期增溫后，與傳統(tǒng)農業(yè)相比，保護性農業(yè)使土壤健康提高了21%，同時維持相當?shù)漠a量。這項研究為保護性農業(yè)在長期可持續(xù)糧食生產中的潛在效益提供了實證依據(jù)。長期增溫背景下，保護性農業(yè)改善了土壤健康，包括增強土壤的滲透性和保水性、碳和養(yǎng)分循環(huán)以及微生物活動，提升了作物產量（圖3）。

圖1 增溫和管理措施對作物產量的影響

圖2 增溫和管理措施對土壤健康的影響

圖3氣候變暖對保護性農業(yè)土壤健康、微生物多樣性和作物產量影響的模式圖

資環(huán)學院博士后滕嘉玲為論文第一作者，中國科學院地理科學與自然資源研究所侯瑞星副研究員為論文的共同第一作者。中國農業(yè)大學田靜副教授、崔振嶺教授和西班牙塞維利亞自然資源和農業(yè)生物學研究所Manuel Delgado-Baquerizo教授為共同通訊作者。張福鎖院士全程參與并指導了該研究工作的具體設計。英國埃克塞特大學Jennifer A. J. Dungait教授，西班牙塞維利亞自然資源和農業(yè)生物學研究所研究員周貴堯，德國哥廷根大學Yakov Kuzyakov教授和中國農業(yè)大學張敬波教授參與指導了具體工作。該研究工作得到了國家自然科學基金（U23A20158、32071629）、國家重點研發(fā)計劃（2023YFD1901500）、中國農業(yè)大學2115人才發(fā)展計劃和中國博士后科學基金（2022M71339）資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-53169-6

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網址: 中國農業(yè)大學科研院 科技論文 資環(huán)學院張福鎖院士團隊田靜副教授在保護性農業(yè)土壤健康與生產力對長期氣候變暖響應方面取得重要進展 http://m.gysdgmq.cn/newsview602086.html