





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (12): 2656-2670.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.12.009
张烨1(
), 王文宁1, 朱靓萍1, 陈语涵1, 韩燕1, 张润泽2, 胡昌录1(
), 杨学云1, 张树兰1
收稿日期:2025-07-27
接受日期:2025-12-19
出版日期:2026-06-16
发布日期:2026-06-16
通信作者:
联系方式:
张烨,E-mail:zhangye24@nwafu.edu.cn。
基金资助:
ZHANG Ye1(
), WANG WenNing1, ZHU LiangPing1, CHEN YuHan1, HAN Yan1, ZHANG RunZe2, HU ChangLu1(
), YANG XueYun1, ZHANG ShuLan1
Received:2025-07-27
Accepted:2025-12-19
Published:2026-06-16
Online:2026-06-16
摘要:
【目的】为应对全球人口增长带来的粮食安全挑战,提升小麦产量及产量稳定性至关重要。尽管保护性耕作、地膜覆盖等土壤管理措施展现出巨大的增产潜力,但其效应受到气候、土壤条件与农业管理措施的影响,存在显著变异。因此,本研究通过全球尺度的综合分析,明确不同土壤管理措施对小麦产量及其稳定性的影响,并揭示其关键影响因素,旨在为全球小麦产能提升策略的制定提供科学依据。【方法】基于280篇文献中的1 755组数据,在全球尺度上,通过Meta分析方法评估不同气候条件、土壤性质和农业管理措施影响下,4种土壤管理措施(少耕/免耕、地膜覆盖、秸秆覆盖和秸秆还田)对小麦产量的效应,并分析产量稳定性和影响因素(气候、土壤性质和农业管理措施)对小麦产量变化的重要性。【结果】综合分析表明,地膜覆盖在显著增产(31.0%)和提升稳定性(21.0%)方面综合效果最优,尤其适用于中等气温(年均温15.1—20.0 ℃)、干旱(生育期降雨量<200 mm)、黏土、高土壤容重(>1.5 g·cm-3)、高肥力(有机质>20 g·kg-1,速效磷>30 mg·kg-1)及高密度种植(播种量>150 kg·hm-2)的环境;秸秆还田可增产6.1%(稳定性无显著变化),更适应干旱(生育期降雨量≤400 mm)、中低土壤容重(≤1.5 g·cm-3)及适宜施氮量(100—150 kg N·hm-2)的条件;秸秆覆盖虽增产幅度有限(4.1%),但产量稳定性较高,显著提升了28.7%,在中等气温、干旱、砂/壤土、高土壤容重及适宜秸秆投入量(5—8 t·hm-2)下表现最佳;少耕/免耕虽无增产效应,但能显著提升产量稳定性(23.1%),其增产效果仅在低温、干旱、砂/壤土、低施肥量(施氮<100 kg·hm-2,施钾<50 kg·hm-2)及低播种量(≤150 kg·hm-2)条件下才能达到显著水平。随机森林分析结果表明,各措施的产量效应受不同主导因子驱动:少耕/免耕主要受施磷量、生育期降雨量和年平均气温的影响;秸秆覆盖主要受生育期降雨量、播种量和年平均气温的影响;地膜覆盖主要受生育期降雨量、土壤有机质含量和年平均气温的影响;秸秆还田主要受秸秆投入量、年平均气温和土壤有机质含量的影响。【结论】地膜覆盖、秸秆还田和秸秆覆盖是提升小麦产量的有效措施,其中地膜覆盖增产效果最显著。基于气候条件、土壤特性及农业管理措施对各土壤管理措施增产效应的显著影响,在实际应用中,应结合区域气候、土壤特征,选择匹配的土壤管理措施,并配套优化农艺技术方案,以充分发挥其增产作用。
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ZHANG Ye, WANG WenNing, ZHU LiangPing, CHEN YuHan, HAN Yan, ZHANG RunZe, HU ChangLu, YANG XueYun, ZHANG ShuLan. Global Meta-Analysis of the Effects of Soil Management Practices on Wheat Yield[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(12): 2656-2670.
表1
本研究小麦试验地点的全球分布"
| 区域 Region | 国家数量 Number of countries | 纬度范围 Latitudinal range | 经度范围 Longitude range | 组数 Number of comparisons |
|---|---|---|---|---|
| 亚洲 Asia | 10 | 22.99°N—43.82°N | 34.70°E—140.10°E | 2708 |
| 非洲 Africa | 6 | 33.28°S—36.60°N | 7.59°W—38.48°E | 286 |
| 欧洲 Europe | 7 | 22.17°N—51.30°N | 4.52°W—73.54°E | 178 |
| 北美洲 North America | 3 | 20.52°N—55.72°N | 119.38°W—84.50°W | 314 |
| 南美洲 South America | 2 | 36.62°S—33.67°S | 72.40°W—57.95°W | 22 |
| 大洋洲 Oceania | 2 | 43.53°S—31.48°S | 118.20°E—172.06°E | 46 |
表2
不同土壤管理措施下影响小麦籽粒产量因素的梯度划分"
| 影响因素 Affecting factors | 亚组 Subgroup | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 气候因素 Climatic factor | 年平均气温 Mean annual temperature, MAT (℃) | <10 (很低 Very low) | 10—15 (低 Low) | 15.1—20 (中 Medium) | >20 (高 High) |
| 生育期降雨量 Growing season precipitation, GSP (mm) | <200 (低 Low) | 200—400 (中 Medium) | >400 (高 High) | ||
| 土壤性质 Soil property | 土壤质地 Soil texture | 砂土 Sandy | 壤土 Loam | 黏土 Clay | |
| 容重 Bulk density, BD (g·cm-3) | <1.3(低 Low) | 1.3—1.5(中 Medium) | >1.5(高 High) | ||
| 有机质 Soil organic matter, SOM (g·kg-1) | <15(低 Low) | 15—20(中 Medium) | >20(高 High) | ||
| 速效磷 Soil available phosphorus, AP (mg·kg-1) | <15(低 Low) | 15—30(中 Medium) | >30(高 High) | ||
| 农业管理措施Agricultural management practice | 施氮量 N rate (kg N·hm-2) | <100(低 Low) | 100—150(中 Medium) | >150(高 High) | |
| 施磷量 P rate (kg P2O5·hm-2) | <100(低 Low) | 100—150(中 Medium) | >150(高 High) | ||
| 施钾量 K rate (kg K2O·hm-2) | <50(低 Low) | 50—100(中 Medium) | >100(高 High) | ||
| 播种量 Seeding rate, SR (kg·hm-2) | ≤150(低 Low) | >150(高 High) | |||
| 秸秆投入量 Straw rate (t·hm-2) | <5(低 Low) | 5—8(中 Medium) | >8(高 High) | ||
| 灌溉 Irrigation | 是 Yes | 否 No | |||
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