华北平原是我国重要的粮食生产基地，以冬小麦-夏玉米一年两熟制为主。然而，长期高投入的氮肥施用不仅增加了生产成本，也导致了土壤退化等问题。同时，每年产生的大量玉米秸秆也成为制约可持续发展的关键环节。以往研究多集中在玉米秸秆还田或施氮对土壤质量及作物产量的影响。然而，不同量的玉米秸秆还田与不同施氮量对作物产量、氮利用效率、土壤理化性质和农田氧化亚氮排放的影响尚未得到充分探讨。

近期，山东农业大学张吉旺教授团队完成的题为“Increasing soil organic matter and nitrogen use by optimizing summer maize straw return and nitrogen fertilizer rates minimize N₂O emissions in a wheat–maize system”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）2026年7期正式发表。

该研究自2011年起，研究团队在山东农业大学玉米创新中心开展了长期定位试验。该研究设置了三种秸秆还田量（全量还田、半量还田、不还田）与三种氮肥水平（常规量210 kg N hm^-2、减氮15%、减氮30%）的组合处理。2019-2021年，系统测定了土壤物理化学性质、作物氮素积累与转运、N₂O排放通量以及土壤氮循环功能微生物群落等指标。旨在为改善土壤理化性质、减少温室气体排放，以及提高夏玉米秸秆和氮肥的利用率提供理论依据与实践指导。

结果表明，优化夏玉米秸秆还田与氮肥施用，显著改善了土壤质量，增加了土壤中氮代谢功能微生物群落，提高了作物养分积累和转运效率，并进一步提高了产量和氮素利用率。然而，秸秆还田配施氮肥也会增加N₂O的排放。秸秆全量还田+施氮210 kg ha^-1（SN）、秸秆全量还田+减氮15%（S-15%N）和秸秆半量还田+施氮210 kg ha^-1（1/2SN）均提高了作物干物质量和产量。在适宜的氮营养状态下（以NNI值在接近“1”为标志），S-15%N和1/2SN降低了N₂O排放，并提高了氮素吸收。

图1 玉米秸秆还田量和氮肥施用量对玉米成熟期0-20厘米土层土壤体积密度、总孔隙度、土壤重量含水量及土壤三相比偏差值的影响

图2 夏玉米秸秆还田量和氮肥施用量对冬小麦-夏玉米干物质和氮素积累的影响

图3 夏玉米秸秆还田量和氮肥施用量对作物氮营养指数（NNI）的影响

图4 夏玉米秸秆还田量和氮肥施用量对农田N₂O排放的影响

因此，建议将1/2SN或S-15%N任一处理作为管理措施，以优化冬小麦-夏玉米轮作体系中的秸秆和氮肥管理。这对改善土壤理化性质、减少温室气体排放以及提高玉米秸秆和氮肥的利用率具有重要意义。

山东农业大学张吉旺教授为该文章的通讯作者，博士生李红星为该文章第一作者。该研究得到了国家自然科学基金（32172115）的支持。

Cite the article: Hongxing Li, Fei Gao, Lei Wang, Alam Sher, Baizhao Ren, Bin Zhao, Peng Liu, Jiwang Zhang. 2026. Increasing soil organic matter and nitrogen use by optimizing summer maize straw return and nitrogen fertilizer rates minimize N2O emissions in a wheat–maize system. Journal of Integrative Agriculture, 25(7): 2796-2811.

https://doi.org/10.1016/j.jia.2025.02.031

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