播种密度对晋南旱地麦田土壤呼吸及碳排放效率的影响

Effect of Sowing Density on Soil Respiration and Carbon Emission Efficiency in Dryland Wheat Fields in Southern Shanxi Province

摘要

为筛选区域低碳经济型播种密度，以运旱618小麦为试验材料，于2019—2021年在山西农业大学闻喜试验基地开展单因素随机区组试验，设150（R150）、180（R180）、210（R210）kg/hm²共3个播种密度处理，探究其对土壤呼吸、土壤碳排放量、碳排放效率、土壤有机碳储量及生产经济效益的影响。结果表明，土壤呼吸速率随生育时期呈上升趋势，于开花期达峰值，R150、R180、R210处理开花期土壤呼吸速率分别为5.27、5.59、5.73 μmol/（m²·s），均显著高于越冬期、拔节期与成熟期，且土壤呼吸速率随着播种密度的增加而显著升高，R210处理全生育期土壤呼吸速率较R150处理增加了14.5%。随着播种密度的增加，土壤碳排放量显著上升，R210处理土壤碳排放量较R150处理显著增加了13.85%，碳排放效率降低了6.36%，呈“高排放、低效率”特征；0~40 cm土层土壤有机碳储量随密度增加呈轻微下降趋势，各处理净碳收支均为负值，其中，R180处理净碳收支亏缺最低，为-5 138.1 kg/hm²；经济效益随密度增加呈递减趋势，R180处理净产值最高，为5 448.06元/hm²，投入产出比相对稳定。综合生态与经济效益得出，180 kg/hm²为晋南旱地冬小麦低碳高效栽培的适宜播种密度，可在保障产量的同时降低碳排放、缓解土壤碳库损耗。

Abstract

To screen regional low-carbon and economical sowing densities, in this study, a single-factor randomized block experiment was conducted at the Wenxi Experimental Base of Shanxi Agricultural University from 2019 to 2021, using the winter wheat cultivar Yunhan 618 as the test material. Three sowing density treatments were set: 150(R150), 180(R180), and 210(R210) kg/ha. The effects of sowing density on soil respiration, soil carbon emission, carbon emission efficiency, soil organic carbon storage, and production economic benefits were investigated. The results showed that the soil respiration rate showed an upward trend with the growth period, reaching the peak at the anthesis stage. The soil respiration rates at the anthesis stage in R150, R180, and R210 were 5.27, 5.59, and 5.73 μmol/(m²·s), respectively, significantly higher than those at overwintering stage, jointing stage, and maturity stage. The soil respiration rate significantly increased with increasing sowing density, The soil respiration rate in R210 during the whole growth period increased by 14.5% compared with R150. With increasing sowing density, soil carbon emission significantly increased, R210 significantly increased soil carbon emissions by 13.85% and reduced carbon emission efficiency by 6.36% compared with R150, exhibiting the characteristics of "high emission and low efficiency". Soil organic carbon storage in the 0-40 cm soil layer showed a slight downward trend with increasing sowing density. The net carbon balance of all the treatments was negative, with the lowest deficit(-5 138.1 kg/ha) observed in R180. Economic benefits showed a decreasing trend with increasing sowing density; R180 achieved the highest net output value of 5 448.06 yuan/ha with a relatively stable input-output ratio. Considering both ecological and economic benefits comprehensively, the sowing density of 180 kg/ha was recommended as the suitable density for low-carbon and high-efficiency cultivation of winter wheat in dryland areas of southern Shanxi. This density could reduce carbon emissions and mitigate soil carbon pool depletion while ensuring grain yield.

Graphical abstract

关键词

旱地麦田 / 土壤呼吸 / 碳排放 / 播种密度 / 碳排放效率

Key words

dryland wheat field / soil respiration / carbon emissions / sowing density / carbon emission efficiency

在过去的农业生产中，为追求作物高产而盲目增加播种密度的现象较为普遍。这一做法在影响农田生态环境的同时，也导致了土壤碳排放量的持续增加，成为农业源温室气体排放的重要影响因素之一^[1-2]。晋南地区作为山西省的核心粮食产区与国家小麦优势产区，其农田生态系统的碳通量变化对区域乃至全球土壤碳循环具有重要影响^[3-4]。冬小麦田土壤碳排放是旱地农田生态系统碳循环的关键环节，其通量变化对农田碳平衡与气候变化有直接影响^[5]。因此，在“双碳”目标背景下，探索如何在保障冬小麦稳产增产的同时，有效降低麦田碳排放，已成为当前农业可持续发展领域的研究热点与迫切需求。

在农业碳排放研究方面，我国学者已从施肥^[2，6]、耕作措施^[7-8]、水分管理^[4，9]及种植模式^[3]等多个角度开展了广泛探讨。例如，陈浮等^[1]研究指出旱改水整治在短期内会显著增加土壤CO₂排放量；齐鹏等^[2]研究发现秸秆还田配施氮肥可提升土壤有机碳组分；周鹏翀等^[5]研究系统揭示了冬小麦生育期内土壤呼吸的动态变化规律，并指出耕作方式对其具有显著调控作用；冯玉等^[6]、李廷亮等^[7]的研究进一步表明，通过集成耕作、优化播种密度与施肥等栽培措施，可在增产的同时实现农田CO₂减排。这些成果充分表明，农田管理措施对土壤呼吸及碳排放具有显著调控潜力。

现有研究已针对农田生态系统开展大量碳排放相关探索。王磊等^[10]对旱地小麦田定位观测研究发现，播种密度从150 kg/hm²增加至225 kg/hm²，旱地冬小麦拔节期土壤呼吸速率提升12.3%，且根系自养呼吸贡献占比从35%增至42%；张向前等^[11]在黄淮海旱区研究发现，播种密度与水分利用效率存在交互作用，过高播种密度（>200 kg/hm²）会导致水分竞争加剧，反而降低碳利用效率。但针对晋南旱作麦区，现有研究较少结合“碳生态效应”与“经济收益”双重维度，筛选适用于当地的低碳经济型播种密度，难以直接为生产实践提供指导。

基于此，本研究于2019—2021年在晋南典型旱地麦区，通过设置不同播种密度处理，系统监测冬小麦关键生育时期的土壤呼吸速率、累积碳排放量及生产经济效益，结合试验期间生育时期气温、降水量等气象数据，阐明播种密度对土壤碳排放特征与碳—经济协同效应的影响机制，以期为该区域冬小麦生产的固碳减排与绿色增产提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

在山西农业大学闻喜县旱地小麦试验示范基地（35°24′N，111°26′E）开展大田试验，该基地位于黄土高原东南部的典型干旱区域，耕地以旱坡地为主。受温带大陆性季风气候影响，具有温暖的气候条件，试验基地多年平均降水量为564.65 mm，年均温19.9 ℃，其中，休闲期降水量约占全年降水量的60%，年均日照时数2 377 h。试验期间各生育时期降水量与气温详见表1（数据来源于闻喜县气象局）。

该地区采用夏季休耕制度，试验田在两季小麦收获和播种间隔期保持裸地状态。试验地土壤为黄垆土，土壤剖面分异明显，土体深厚，具有较好的渗透性和中等肥力。在播种前，对0~40 cm土层土壤基本养分进行了测定（表2），这些养分含量和地貌特征在黄土高原沟壑区具有广泛的代表性。

1.2 试验材料

供试材料为运旱618小麦品种，购自闻喜县翔垣畅农机专业合作社。该品种弱冬性、中早熟、抗旱性中等、强筋。

1.3 试验设计

采用随机区组设计，设150（R150）、180（R180）、210（R210）kg/hm²共3个播种密度处理，重复3次。小区面积为10.0 m×2.3 m=23.0 m²。施肥用量为纯氮180 kg/hm²，P₂O₅ 60 kg/hm²，K₂O 60 kg/hm²。在2019年7月15日和2020年7月17日进行休闲期深翻耕作，于2019年8月15日和2020年8月17日进行旋耕平整土地，准备播种；于2019年9月26日和2020年9月25日播种，行距为20 cm。在整个生长季，对试验地进行人工除草，以控制杂草对小麦生长的影响。未进行灌溉，完全依赖天然降水。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 土壤呼吸速率测定

采用LI-8100A 路式土壤碳通量测量系统（LI-COR公司，美国）测定。在各小区安装PVC浅环（直径20 cm，高10 cm，入土5 cm），于越冬期（WS）、拔节期（JS）、开花期（AS）、花后每5 d及成熟期(MS)，在晴天9：00—16：00进行土壤呼吸速率测定。同时在浅环附近增设PVC深环（直径20 cm，高50 cm，入土50 cm）以隔绝环内根系，待环内根系死亡后，测得的土壤呼吸为异养呼吸速率；自养呼吸速率则通过总土壤呼吸速率减去异养呼吸速率得到。测定前清除环内动植物，并定期检查底座密封性，避免漏气影响结果^[11]。

1.4.2 产量测定

成熟期去掉边行，在每个小区随机选择0.667 m²生长均匀的方格测定穗数。每个小区内随机再取20穗，晾干后计算每穗平均粒数，并统计20穗的粒质量，用该籽粒样本测定千粒质量。重复3次。每个处理随机收割20 m²测经济产量，采用谷物水分仪（PM-8188-A，KETT公司）测定籽粒含水量，根据国家粮食贮藏标准含水量（13%）进行折算，即为实际产量。

1.4.3 播种密度的综合评分

研究以净产值、土壤碳排放量、投入产出比为核心评价指标，生产集经济效益与生态效益于一体，构建播种密度的综合评分表。具体方法如下：针对3个播种密度处理，分别对3项指标进行横向排序。指标赋值规则为净产值为正向指标，数值越高得分越高；土壤碳排放量、投入产出比为负向指标，数值越低得分越高；各指标按优劣程度依次赋予9~1分，单项指标满分9分。综合总分计算：将各处理的3项指标得分相加，总分区间为3~27分，总分越高，代表该播种密度的经济—生态综合效益越优。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据整理及作图；采用SPSS 22.0进行方差分析、多重比较（LSD，α=0.05），以P<0.05表示差异显著。

土壤碳排放量（CE）=土壤呼吸速率×生育时期天数×0.1584×24×0.2727×10^［13-14］（1）

产量含碳量（YC）＝Y×（1-w）×0.45^［13］（2）

式中，Y为冬小麦产量，w为籽粒含水率，为0.13。

碳排放效率（CEE）=\frac{Y}{CE}^［13］（3）

土壤有机碳储量（SOC）＝土壤有机碳含量×土壤容重×土层厚度×10⁸ cm²/hm²×0.001（4）

式中，土壤容重取1.51 g/cm³。

土壤有机碳储量变化（ΔSOC）＝（2020—2021年土壤有机碳储量）-（2019—2020年土壤有机碳储量）（5）

净碳收支（NCB）＝YC－CE－|ΔSOC|（6）

总产值（GOV）=Y×P（7）

式中，P为冬小麦销售单价。

净产值（NOV）=GOV-I（8）

式中，I为生产总投入，包括种子、机械、肥料及其他投入。

投入产出比（R_IO ）=\frac{I}{YP}（9）

2 结果与分析

2.1 播种密度对晋南旱地麦田土壤呼吸速率的影响

晋南旱地麦田土壤呼吸速率随生育进程推进整体呈先升高后降低的趋势（表3），开花期达到峰值，且播种密度越大，土壤呼吸速率越高。越冬期土壤呼吸速率较低，但随着播种密度增大增幅最明显，2019—2020年，R180、R210处理较R150处理分别提高29.55%、31.82%；2020—2021年，R180、R210处理较R150处理分别显著提高23.66%、44.09%，且各处理间差异显著（P<0.05）。拔节期2a试验期间R180、R210处理土壤呼吸速率较R150处理分别显著提高7.51%、11.08%（P<0.05）。开花期2 a试验期间R180、R210处理土壤呼吸速率较R150处理分别提高5.98%、8.73%，各处理间差异显著（P<0.05）。成熟期植株衰老、根系活力下降，播种密度对土壤呼吸的影响减弱。2019—2020年，R180、R210处理土壤呼吸速率较R150处理分别提高3.79%、9.09%，各处理间差异显著（P<0.05）；2020—2021年，R180、R210处理土壤呼吸速率较R150处理仅提高1.59%，且R180、R210处理间差异不显著。

2.1.1 播种密度对晋南旱地麦田根系自养呼吸速率的影响

随着播种密度的增加，根系自养呼吸速率也增加，2 a试验期间各生育时期均呈现先升高后降低的趋势（图1）。越冬期根系自养呼吸速率最低，拔节期与开花期持续上升，至开花期达到峰值，成熟期降低但仍高于越冬期。越冬期，2 a试验期间R150处理根系自养呼吸速率均显著低于R180、R210处理（P<0.05），2019—2020年，R180、R210处理间差异不显著；2020—2021年，R180、R210处理间差异显著（P<0.05）。拔节期，R180、R210处理2 a根系自养呼吸速率较R150处理平均提高了19%、20%，2019—2020年各处理间差异显著（P<0.05）。开花期，R210、R180处理2 a根系自养呼吸速率较R150处理平均显著提高了16%、13%（P<0.05），且各处理间差异显著（P<0.05）。成熟期年际间表现存在差异，2019—2020年，R210处理根系自养呼吸速率显著高于R180、R150处理（P<0.05），2020—2021年，R210处理根系自养呼吸速率仍最高，但各处理间差异均不显著。

2.1.2 播种密度对晋南旱地麦田异养呼吸速率的影响

2019—2021年不同播种密度下晋南旱地麦田异养呼吸速率的变化情况如图2所示。异养呼吸速率随生育进程推进呈先升高后降低的趋势，在开花期达到峰值。各生育时期异养呼吸速率随播种密度增大整体呈上升趋势，各处理异养呼吸速率由高到低依次为R210>R180>R150。越冬期和拔节期，R150处理2 a试验期间异养呼吸速率均显著低于R180、R210处理（P<0.05）。开花期，2019—2020年，R210处理异养呼吸速率最高，且各处理间差异显著（P<0.05）；2020—2021年，R210处理异养呼吸速率仍最高，但各处理间差异不显著。成熟期，2019—2020年，R210处理异养呼吸速率最高，且显著高于R180、R150处理（P<0.05）；2020—2021年，各处理间差异不显著。

2.2 播种密度对晋南旱地麦田花后土壤呼吸速率的影响

2.2.1 花后5~30 d土壤呼吸速率动态变化

如图3所示，2019—2020年，土壤呼吸速率随生育进程推进呈现逐渐降低的趋势，花后各个时期的土壤呼吸速率均随播种密度的增大而升高。各生育时期，R150处理土壤呼吸速率均最小，R210处理土壤呼吸速率均最大，且R210处理土壤呼吸速率均显著高于R150处理（P<0.05）。2020—2021年，土壤呼吸速率随生育进程推进呈现先升高后降低的趋势，花后10 d达到峰值，花后各个时期的土壤呼吸速率仍随播种密度的增大而升高。各生育时期，R150处理土壤呼吸速率均最小，R210处理土壤呼吸速率均最大，且R210处理土壤呼吸速率均显著高于R150处理（P<0.05）。

2.2.2 花后5~30 d根系自养呼吸速率动态变化

根系自养呼吸速率与土壤呼吸速率呈现出相同的趋势（图4）。2019—2020年，土壤呼吸速率随生育进程推进呈现逐渐降低的趋势。花后各个时期的根系自养呼吸速率均随播种密度的增大而升高，R150处理根系自养呼吸速率均最小，R210处理根系自养呼吸速率均最大。花后5、10、25 d R210处理根系自养呼吸速率均显著高于R150处理（P<0.05）。2020—2021年，根系自养呼吸速率随生育进程推进呈现先升高后降低的趋势，花后10 d达到峰值，花后各个时期的根系自养呼吸速率仍随播种密度的增大而升高。各生育时期，R150处理根系自养呼吸速率均最小，R210处理根系自养呼吸速率均最大，且R210处理土壤呼吸速率均显著高于R150处理（P<0.05）。

2.3 播种密度对晋南旱地麦田土壤碳排放量及碳排放效率的影响

从表4可以看出，综合2 a试验结果，各生育时期土壤碳排放量均随播种密度的增加而升高。各生育时期，R150处理土壤碳排放量均最小，R210处理土壤碳排放量均最大，且R210处理与R150处理差异显著（P<0.05）。从生育进程看，土壤碳排放量呈先升高后降低的趋势。播种期—越冬期（SS-WS）土壤碳排放量最低；越冬期—拔节期（WS-JS）土壤碳排放量快速升高，达到峰值；拔节期—开花期（JS-AS）、开花期—成熟期（AS-MS）土壤碳排放量均降低。整个生育期的土壤碳排放量在各处理间差异显著（P<0.05），R210处理显著高于R180、R150处理（P<0.05）。

R180处理2 a试验产量较R150处理平均增加了4.11%，R210处理产量较R180处理增幅较小，2019—2020、2020—2021年增幅分别为3.49%、0.54%。R210处理较R180处理，2019—2020年土壤碳排放量增加3.59%，2020—2021年土壤碳排放量增加4.22%。这表明高密度种植下，群体竞争加剧使光合产物更多分配至营养器官呼吸消耗，而非籽粒积累。与R150处理相比，R210处理全生育期土壤碳排放量提高了13.85%，产量含碳量提高了6.23%，碳排放效率降低了6.36%。

进一步分析不同播种密度下晋南麦田0~40 cm土壤有机碳储量的变化，结果表明（表5），晋南麦田0~40 cm土壤有机碳储量随播种密度增加呈下降趋势，且年际间表现为轻微亏缺（ΔSOC为负）。其中，R210处理的土壤有机碳储量降幅最小，但因土壤碳排放量增幅较大，净碳收支亏损程度最大，达-5 420.40 kg/hm²。R180处理的净碳收支亏损最小，仅为-5 138.1 kg/hm²。表明180 kg/hm²的播种密度可在保障产量的同时，缓解土壤有机碳库消耗与净碳收支亏缺，是区域低碳高效栽培的适宜选择。

2.4 优化选择晋南旱地麦区播种密度

2.4.1 经济效益分析

播种密度对晋南旱地小麦的生产经济效益存在明显影响（表6）。随着播种密度从150 kg/hm²增至210 kg/hm²，总产值与净产值虽呈上升趋势，但增幅随密度增大明显减小，投入产出效率持续下降，呈现出典型的边际效益递减特征。2 a试验期间，R180处理的总产值和净产值均处于较高水平，较R150处理分别提高了7.5%、6.8%；而R210处理总产值仅较R180处理提高了2.2%，收益提升幅度远低于成本投入的增长。投入产出比随密度增加显著降低（P<0.05），说明高密度下种子投入对收益的削弱作用明显。2019—2020年，R210处理净产值略高于R180处理，但投入产出比显著降低（P<0.05）；2020—2021年，R180处理净产值已超过R210处理，且投入产出效率更稳定。综上，180 kg/hm²的播种密度在保障较高产值的同时，维持了稳定的投入产出效率，兼顾了产量收益与成本控制，是晋南旱地小麦兼顾经济效益与低碳生产的适宜播种密度。

2.4.2 冬小麦净产值、投入产出比与土壤碳排放的相关关系分析

2020—2021年试验期间，播种密度与晋南旱地麦田小麦生产的投入产出比、净产值与土壤碳排放量存在相关关系（表7）。投入产出比与土壤碳排放量呈显著正相关关系（P<0.05），相关系数为0.98，表明随着土壤碳排放量的增加，投入产出效率同步提高。而土壤碳排放量与净产值的相关系数为0.72，说明土壤碳排放量与净产值间存在同向变化趋势，但相关性弱于投入产出比。净产值与投入产出比的相关系数仅为0.56，相关性较弱，表明二者的变化并非完全同步。

2.4.3 播种密度的综合评分分析

基于净产值、土壤碳排放量及投入产出比三因素构建的综合评分，结果表明（表8），R150、R180处理总分均为7，高于R210处理总分，是表现较优的2个处理。其中，R150处理在投入产出比和土壤碳排放量指标得分最高，生态效益突出，但净产值得分仅为1分，经济效益表现一般；R180处理则在净产值指标上得分最高，投入产出比和土壤碳排放量均为2分，实现了经济与生态效益的均衡；而R210处理在3项指标上得分均较低，综合表现最差。结合土壤碳排放特征进一步分析，R180处理土壤碳排放量虽略高于R150处理，但增幅有限，同时净产值表现最优，实现了经济效益与生态效益的平衡；而R150处理碳排放虽低，但经济效益不足，难以支撑农户生产需求；R210处理则因高密度导致碳排放升高，同时投入成本增加，净产值提升有限，综合效益最差。因此，综合评分结果表明，播种密度为180 kg/hm²时，晋南旱地麦田冬小麦能够在保障较高净产值的同时，将土壤碳排放控制在合理水平，实现了经济收益与生态效益的协同，是区域低碳高效栽培的最适播种密度。

3 讨论

3.1 播种密度对土壤呼吸及碳排放的调控效应

在晋南旱地麦田生产中，播种密度是调控土壤呼吸速率、碳排放量及碳排放效率的关键因子。本研究2 a定位试验结果表明，随着播种密度增大，冬小麦全生育期土壤呼吸速率及土壤碳排放量均呈上升趋势，且开花期土壤碳排放量对播种密度的响应最为敏感。2019—2020、2020—2021年R210处理全生育期累积碳排放量分别为6 581.33、7 228.11 kg/hm²，较R150处理分别增加了12.63%和15.09%，2 a平均增幅为13.85%，凸显了播种密度对旱地麦田碳排放的强调控效应，与王磊等^[10]研究结论一致。

从作用机制看，播种密度通过驱动根系自养呼吸与微生物异养呼吸共同调控土壤碳排放。适度增密可提升根系活力、增强自养呼吸,高密度群体根系分泌物增多，为微生物提供碳源、激活异养呼吸。杨学慧等^[12]、胡文沛等^[13]、郭高文等^[14]研究结果均支持这一机制。需要注意的是，本研究结果与灌区麦田存在明显差异。傅晓艺等^[15]、马忠明等^[16]在灌区麦田研究中发现，过高密度加剧根系竞争、抑制微生物活性，碳排放增速放缓并出现拐点。而晋南旱地长期缺水，低密度根际底物不足、呼吸偏弱，适量增加播种密度可缓解水分胁迫、持续激活根际活性。碳排放量随密度稳步上升，未出现拐点，这是旱地与灌区麦田碳排放对密度响应的核心区别。碳排放效率的结果进一步表明，低密度处理碳排放效率2 a数值虽然相对偏高，但产量水平有限；高密度处理碳排放效率下降至0.66 kg/kg，呈现出“高排放、低效率”的特征。

3.2 播种密度对土壤有机碳储量及净碳收支的影响​

土壤有机碳储量是评价农田碳库状况的基础指标。本研究表明，0~40 cm土层土壤有机碳储量随着播种密度的提高呈轻微下降趋势，各处理间差异较小，整体呈碳库消耗状态。土壤有机碳的积累是长期过程，而本试验周期较短，且晋南旱地长期水分胁迫，碳固存与矿化均受抑制，密度调控效应难以充分显现，与杨学慧等^[12]、刘盈锐等^[17]、沈吉成等^[18]研究结论一致。净碳收支结果进一步揭示了播种密度对农田碳平衡的调控特征。试验期间，晋南旱地年均降水量不足550 mm，水分限制小麦光合固碳，且旱地土壤有机碳稳定性弱、易损耗，农田普遍碳输出大于碳输入、呈碳库赤字，与雨养旱地规律吻合^[19-21]。

不同密度间碳亏缺程度差异明显。低密度处理碳排放量较低，但群体生物量不足、碳输入有限，R150处理净碳收支为-5 236.27 kg/hm²，碳库损耗相对明显；高密度处理碳排放量大增、碳输出加剧，R210处理净碳收支为-5 420.40 kg/hm²，碳亏缺最为突出；而R180处理净碳收支亏缺最低，为-5 138.10 kg/hm²，土壤有机碳损耗幅度最小，碳收支相对平衡，可兼顾碳输入与碳输出平衡，规避低密度低固碳、高密度低效率的生产弊端，也符合过密种植会降低农田系统碳利用效率的已有研究观点^[11]。

3.3 最优播种密度的综合效益

本试验结果表明，180 kg/hm²为晋南旱地冬小麦低碳高效栽培的最优密度。史晓芳等^[22]研究同样证实，适宜的播量可有效提高分蘖成穗率，保证干物质积累，从而提高产量。生态效益层面，该密度下实现了“碳输入—碳输出—碳库储存”的相对平衡，碳排放量增幅可控、效率优于高密度，净碳收支亏缺最低、碳库损耗小。R180处理2 a平均产量为4 476.24 kg/hm²，较R150处理增产了4.07%、较R210处理仅减产1.93%，稳产性好。经济效益层面，种植密度为180 kg/hm²可实现收益与成本最优平衡。R180处理2 a平均净产值为5 128.17元/hm²，较R150处理提升了5.70%、较R210处理仅减少1.30%，投入产出比为0.525，兼顾稳产增收与成本控制，与适度密植协同效益结论一致^[19，23]。

4 结论

本研究结果表明，综合生态效益与经济效益，180 kg/hm²为晋南旱地冬小麦低碳高效栽培的适宜播种密度。该密度可在保障稳产增收的同时，有效降低土壤碳排放、减缓有机碳库损耗、改善净碳收支平衡，为黄土高原东南部旱作麦区绿色低碳与高产协同栽培提供理论依据与技术支撑。

本研究仍存在一定局限性。试验仅聚焦单一密度因子，未开展密度与施氮、秸秆覆盖等耦合试验，水肥耦合可进一步提升固碳减排效果^[20,24]。研究仅监测CO₂，未评估N₂O等温室气体综合效应^[25-26]。此外，本研究为短期定位试验，难以表征播种密度对土壤碳库演变的长期影响，未来可通过长期定位观测结合模型模拟，深入探明旱地麦田碳循环的长期调控机制。

参考文献

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基金资助

国家现代农业小麦产业技术体系专项(CARS-03)

山西省基础研究计划(202303021212300)