近日，棉花布局与低碳生产技术创新团队在集约化农区种植系统可持续性权衡研究领域取得重要突破，系统构建了涵盖生产力、经济效益、能源效率、生态系统服务价值与环境影响的多维度综合评估框架，明确了多样化种植模式对农业可持续集约化的提升潜力，为我国华北平原及同类集约化农区优化种植结构、推广绿色低碳生产模式提供了关键科学依据与技术路径。相关研究成果以“Sustainability trade-offs in diversified cropping systems: Productivity, profitability, energy efficiency, ecosystem service value and environmental impacts”为题，发表在国际农业领域权威期刊《农业系统（Agricultural Systems）》（中科院1区TOP期刊，5年平均影响因子IF=7.0）上。

华北平原作为我国粮食、棉花与油料作物核心产区，面临耕地资源紧张、资源环境负荷高、生产系统单一化等突出问题。如何在保障产能的同时降低环境代价、提升资源利用效率，已成为农业可持续发展的关键科学问题。当前种植系统评价多聚焦单一维度，缺乏整合环境、经济、生态、能效的跨维度权衡分析，难以支撑集约化农区可持续种植模式优化。

该研究通过定位试验，选取棉花单作、玉米单作、小麦单作、花生单作、大豆单作、麦棉间作、花生/棉花间作、大豆/玉米间作、小麦—玉米轮作等9种典型种植模式，采用生命周期评估、能流分析、生态系统服务价值核算等方法，量化了碳足迹、氮足迹、产能、生态服务、净生态经济效益与能源利用效率，构建了综合可持续性指数。研究发现，不同种植模式在产能与生态环境间存在明显权衡：豆科作物为主的系统环境代价更低，碳氮足迹显著优于其他模式；大豆/玉米间作综合可持续性表现最优，兼顾生态服务与能源效率；小麦—玉米轮作经济收益突出，棉花单作综合表现相对偏弱。研究表明，多样化间作与轮作模式显著提升土壤固碳能力，降低活性氮排放，在生态环境、经济收益与能源利用方面实现更好平衡。该研究针对我国华北平原种植模式开展了“环境足迹—产能—生态服务—经济收益—能源效率”五维协同评估，证实了豆科/玉米间作等多样化种植模式可有效平衡高产、高效与低碳，是集约化农区可持续集约化的优选路径。研究提出，未来应通过优化间作轮作布局、推广豆科固氮作物、精准水肥管理等措施，协同提升种植系统经济与生态效益，降低碳氮环境负荷。研究结果对推动农业高质量可持续发展、保障粮食安全与生态安全协同提升具有重要意义。

该研究得到新疆维吾尔自治区自然科学基金、天池英才青年博士计划、丝绸之路经济带创新驱动发展试验区科技计划及中国博士后科学基金等项目的资助。中棉所博士后王剑为论文第一作者，中棉所王占彪研究员、李亚兵研究员和张正贵博士后为共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.agsy.2026.104808

华北平原9种典型种植模式的可持续评价框架