黄淮海平原作为我国重要的粮食生产基地，但长期以冬小麦-夏玉米轮作为主的集约化种植模式，已导致土壤结构退化与有机碳库流失，成为制约区域农业可持续发展的关键问题。青岛农业大学联合烟台市农业科学院开展了为期6年的田间试验，以花生这一固氮作物为核心构建多样化轮作体系，探索出提升土壤结构稳定性、增强农田碳固存的新路径，为该区域农业可持续发展提供了科学支撑。

近期，青岛农业大学邹晓霞教授领衔的花生绿色优质丰产创新团队完成的题为“Peanut-based rotations enhance soil carbon sequestration by improving soil aggregate stability in the Huang-Huai-Hai Plain, China”的研究在Journal of Integrative Agriculture（JIA）优先在线发表。

该研究以黄淮海平原传统冬小麦-夏玉米轮作（WM）为对照，设置单作花生（CP）、冬小麦-夏花生（WP）、冬小麦-夏玉米→春花生（WMP）、冬小麦-夏玉米→冬小麦-夏花生（WMWP）4种花生轮作模式，开展6年定位实验。采集0–20 cm、20–40 cm土层土壤样本，系统测定团聚体粒级分布、稳定性指标、有机碳组分、碳库管理指数、碳效应指数（CEI）等指标，围绕“作物多样化如何驱动土壤团聚体周转与碳组分演化，影响碳固存”这一核心问题开展研究，旨在为优化轮作制度、提升土壤健康提供理论支撑。

研究发现花生轮作显著提升土壤结构稳定性。在0–20 cm表层土壤中，WP、WMP、WMWP三种花生轮作模式均大幅降低微团聚体（AMI）占比、提升小团聚体（ASM0.5、A_SM0.25）占比，平均质量直径（MWD）和几何均重直径（GMD）较对照显著提高，其中WMP处理提升幅度最大，MWD提高40.10%–47.29%，GMD提高26.20%–35.48%；20–40 cm土层中，以WP和WMP对团聚体稳定性的改善效果最显著。整体来看，0–40 cm土层中AMI、ASM0.5和A_SM0.25为优势粒级，而花生轮作实现了团聚体向更稳定的大粒级方向转化。

图1不同种植模式下土壤团聚体分布特征及结构稳定性

团聚体碳含量与固持能力同步提升。团聚体碳固持能力（CPC）在0–20 cm土层更高，且花生轮作的碳固存主要依托ASM0.5和A_SM0.25（贡献50.69%–58.73%），而CP模式则以AMI碳固存为主（图2）。具体而言，WMWP模式在各粒级团聚体中的有机碳（SOC）、易氧化有机碳（EOC）、难降解有机碳（ROC）含量均为最高，其中，0–20 cm土层大团聚体（ALM）有机碳含量较其他模式提升23.62%–94.05%（图3）。 

图2 不同粒级团聚体碳固持能力

图3 不同粒级团聚体碳组分含量

碳效应指数（CEI）综合考虑团聚体稳定性（MWD、GMD）、有机碳组分（DOC、MBC、EOC、POC）、有机碳含量与固持特征（SOC 、SOCS、SOCR、CPMI）等指标，用于评价各种植模式的碳固存效果。在0–20和20–40 cm土层中，均以WMWP模式综合效益最大，其中，0–20 cm土层较对照提高211.66%，20–40 cm土层提高187.26%；WP、WMP也分别较对照显著提升37.47%–84.38%和115.17%–194.25%。

图4 不同种植模式土壤碳效应指数（CEI）

偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析显示，SOC固存能力的提升主要受活性碳组分驱动（路径系数0.73，P＜0.01），其中颗粒有机碳（POC）与可溶性有机碳（DOC）是关键贡献因子；作物多样性的提高（路径系数0.74，P＜0.001）和团聚体稳定性的增强（路径系数0.41，P＜0.01）是碳效应指数改善的主要驱动因素。

图5 作物多样性、团聚体特征与土壤碳固持的偏最小二乘路径模型（PLS-PM）分析

综上，碳效应指数的提升主要由作物多样性增加和团聚体稳定性增强驱动，而SOC固存的提升则主要归因于活性碳组分（POC、DOC）的积累，这与作物多样性的增加密切相关。研究结果证实了花生轮作在优化土壤结构、提升碳固存方面的潜力，为黄淮海平原及类似农田生态系统的轮作制度优化、土壤健康提升提供了科学依据和实践支撑。

图6 花生轮作提升土壤团聚体稳定性与碳固存能力机制图

青岛农业大学花生绿色高产生理生态研究团队邹晓霞教授为该文章的通讯作者，硕士生李菁为论文第一作者。该研究获得国家现代农业产业技术体系专项（CARS–13）的资助。

Cite this article: Jing Li, Yanlin Jiao, Haorui Chi, Guangcai Zhang, Jian Zhao, Tong Si, Xiaona Yu, Xiaojun Zhang, Xiaoxia Zou. 2026. Peanut-based rotations enhance soil carbon sequestration by improving soil aggregate stability in the Huang-Huai-Hai Plain, China. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.01.026​https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.01.026