亚热带地区再生稻产量提升与土壤碳库优化的综合农艺管理实践

为解决亚热带地区再生稻产量提升与土壤可持续利用问题，湖南农业大学团队通过5年田间试验比较了常规种植模式(FP)与综合管理措施(IFP)的效果。研究发现IFP模式下水稻年产量提升32.0%(13.3 t/ha)，土壤活性有机碳(LOC)和溶解有机碳(DOC)分别显著提高10.7 g/kg和45.5 mg/kg，碳库管理指数(CPMI)提升95.0%。该研究为兼顾高产与生态友好的再生稻种植提供了科学依据。

　　

在全球粮食安全与生态环境协调发展的背景下，水稻生产面临增产瓶颈与土壤退化双重挑战。过去50年，依赖化肥农药的集约化种植模式虽使全球稻米产量翻番，却导致土壤生物肥力下降、资源利用效率降低。作为中国水稻主产区的湖南省，再生稻种植面积已超26.7万公顷，但其可持续生产模式亟待创新。

湖南农业大学农学院的研究团队在《Soil and Tillage Research》发表的研究中，创新性地将种植密度提升20%、穗肥增加30%与有机肥施用(1.8 t/ha)相结合，构建了综合农艺管理(IFP)模式。通过5年田间试验比较IFP与常规种植(FP)的效果，发现IFP不仅显著提升产量，更同步改善了土壤碳库质量，为破解"高产-地力"矛盾提供了实践方案。

研究采用随机区组设计，设置FP、IFP及无氮对照三个处理，监测指标涵盖产量构成、土壤碳组分(SOC、LOC、DOC、MBC)及微生物多样性(Chao1/ACE指数)。关键技术包括：钾 dichromate 氧化法测定SOC、氯仿熏蒸提取法测MBC、Illumina平台16S rRNA测序等。

3.1 再生稻产量
IFP使籼粳稻年均产量分别达13.0和13.6 t/ha，较FP增产36.0%和30.5%。增产主要源于有效穗数/m²的提升(主季+38.7%，再生季+28.9%)，证实密植策略的有效性。

3.3 SOC与碳库
IFP的SOC含量(21.4 g/kg)虽仅比FP高9.2%，但活性碳组分显著改善：LOC(10.7 g/kg)和DOC(45.5 mg/kg)分别提高41.5%和49.3%。2023年碳库管理指数(CPMI)达132.9，较FP提升95.0%，显示有机肥对碳库活性的激活作用。

3.4 微生物群落
细菌Chao1和ACE指数在IFP中达5252.5和5871.5，较FP提升5.6-7.2%。变形菌门(Proteobacteria)相对丰度达55.3%，Planctomycetes在IFP中显著增加31.31%，表明有机输入重塑了微生物群落结构。

4.2 碳库管理机制
研究首次揭示LOC与产量的强相关性(r=0.78-0.86)，证实IFP通过提升碳库活性(CPA+80.4%)而非单纯增加SOC总量来维持地力。微生物多样性指数与DOC(r=0.69)、MBC(r=0.73)的显著关联，阐释了"有机输入-碳转化-微生物响应"的协同机制。

该研究创新性地证实，在150 kg N/ha施肥水平下，通过密植与有机肥配施可实现"增产-养地"双赢。随着水稻机械化种植的普及，IFP措施中20%的密植要求可通过插秧机实现，而1.8 t/ha有机肥投入仅使成本增加5%，却带来33%的产量回报。未来研究可进一步探索秸秆还田与有机肥配施对土壤固碳的叠加效应，为亚热带稻作系统可持续发展提供更优方案。