新闻公告禹城站科研助理王宁博士近期在Frontiers in Plant Science发表题为：“The variations of wheat–maize production, soil organic carbon, and carbon footprints: insights from a 20–year on–farm observational experiment in the North China Plain”的论文。揭示长期气候变化趋势及其对作物产量的影响，计算碳足迹（CF），识别碳源/碳汇状态。
作者和期刊
Ning Wang, Zhipin Ai, Qiuying Zhang*, Peifang Leng, Yunfeng Qiao, Zhao Li, Chao Tian, Xinjie Shi, Hefa Cheng, Gang Chen, Fadong Li*
[Frontiers in Plant Science]
研究背景和意义
气候变化对全球粮食安全构成严重威胁，尤其是华北平原（North China Plain, NCP），作为中国重要的粮食生产区，对气候变异高度敏感且脆弱。在气候变化背景下，作物产量、土壤有机碳（SOC）以及温室气体（GHG）排放的变化仍存在较大不确定性。因此，系统评估气候变化条件下农业生产力、碳循环和温室气体排放的长期演变，对保障粮食安全、提升农业可持续性具有重要科学意义和实践价值。
研究方法和目标
本研究依托NCP地区2003—2022年冬小麦—夏玉米轮作系统的20年田间观测数据，旨在：
1. 定量揭示长期气候变化趋势及其对作物产量的影响；
2. 评估SOC储量变化和温室气体排放的动态特征；
3.计算碳足迹（CF），识别碳源/碳汇状态，探讨其驱动机制，尤其是秸秆管理措施的作用。
重要结论
1. 研究期间，区域气温呈显著升高趋势（每年+0.08°C），日照时长每年增加57小时。
2. 小麦和玉米产量持续提高，年增幅分别为70 kg·ha-1和184 kg·ha-1；小麦产量主要受11月累计日照时数和土壤钾含量影响，而玉米产量与小麦季投入（水、氮磷钾肥）及初始土壤性质（pH、N、P、K）密切相关。
3.小麦生产的GHG排放量高于玉米（7,307.5 vs 2,998.7 kg CO₂-eq·ha-1），但因SOC积累（+0.58 g·kg⁻¹·yr⁻¹）表现为净碳汇（CF<0）；相反，玉米季SOC消耗（-0.72 g·kg-1·yr-1）导致其为碳源（CF>0），该差异与秸秆还田方式差异密切相关（小麦秸秆翻埋vs玉米秸秆覆盖）。
4.尽管整体农业生产力和SOC显著改善，但产量增长和SOC积累的增速放缓，提示需采取策略维持长期农业韧性。
图2003–2022年华北平原冬小麦–夏玉米轮作体系中小麦与玉米籽粒产量的长期变化
图 小麦(a)与玉米(b)产量形成的关键影响因子：Mantel检验与随机森林分析结果
原文链接地址
https://doi.org/10.3389/fpls.2025.1547431