免耕结合秸秆覆盖还田作为一种重要的保护性耕作措施，可减少土壤扰动、增加外源碳输入、改善土壤理化与生境条件，进而提高作物产量，是增强农田系统生态功能的重要途径。但当前研究对不同秸秆覆盖量下“土壤—植株—生产力”的级联调控路径与内在机制仍缺乏系统认知，尤其玉米产量提升与土壤肥力改善之间的权衡关系尚不明确。

针对上述科学问题，中国科学院沈阳应用生态研究所土壤健康维持机制与生物调控途径创新组群基于2007年建立的保护性耕作长期定位平台，系统解析了土壤肥力指数、玉米群体净光合速率、源库器官碳氮积累与转运特征及产量形成规律。研究结果表明，相较于传统耕作，免耕结合秸秆覆盖显著优化了“土壤—植株—生产力”级联路径，有效提升土壤肥力、光合生理性能、植株源强、源库转运能力及库容量，最终促进玉米增产，且该效应表现出显著的秸秆覆盖量依赖性，整体随覆盖量增加呈持续提升趋势。从源库关系角度，传统耕作和免耕无秸秆还田处理均存在源限制与库限制双重约束，免耕少量秸秆还田以库限制为主导，而免耕高量秸秆还田基本实现源库协同，无显著养分或生长限制。

研究进一步明确了玉米产量与土壤肥力间的权衡关系：无秸秆还田处理同时受到地上、地下双重限制，土壤肥力与产量均无明显提升；免耕少量秸秆还田可改善土壤肥力，但作物生长限制未解除，增产潜力有限；免耕高量秸秆还田则有效突破双重限制，实现土壤肥力改善与产量提升协同增效。

该研究从“土壤—植株—生产力”系统视角，阐明了免耕结合不同秸秆覆盖量调控玉米产量的关键路径与权衡机制，证实了高量秸秆覆盖可有效协调土壤培肥与作物高产，是东北黑土区可持续农业的优选管理模式。研究结果为完善免耕秸秆还田技术体系提供了理论支撑，对黑土地保护性耕作实践推广具有重要指导价值。

相关成果以“Trade-offs between maize yield and soil fertility under different straw mulching amounts in no-tillage systems: Evidence from a 15-year experiment in Northeast China”为题，于2026年4月15日在线发表于《Field Crops Research》。沈阳生态所博士研究生鲁悦为第一作者，博士研究生霍海南为共同第一作者，鲍雪莲研究员为通讯作者；何红波、解宏图、张旭东研究员及邓芳博、杨雅丽副研究员参与研究并给予指导。该研究得到国家重点研发青年科学家项目、国家自然科学基金区域联合重点项目和辽宁省兴辽英才计划的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2026.110479

免耕结合不同秸秆覆盖量下“土壤—植株—生产力”间级联调控路径及其内在机制示意图