东北黑土区是世界四大黑土区之一，生产了全国1/4的粮食，是保障国家粮食安全的“压舱石”。由于长期高强度的开发利用，东北黑土区农田土壤肥力急剧减退，耕层土壤有机碳（SOC）含量下降约1/3。因此，同步实现东北黑土区SOC提升与作物丰产稳产，是落实面向千亿斤粮食产能提升等国家战略的重要举措。

全球范围田间试验普遍表明，土壤SOC含量越高，作物产量越高。这些田间试验面积较小，地块平整，管理规范，与农户大田实际控制生产具有明显差异。由于缺乏大范围农户大田SOC-产量的配对观测数据，且难以区分耕地质量与气候、管理措施等其他因素影响作物产量的相对贡献，我们还难以回答农户大田是否也存在“固碳增产”关系。

针对这一科学难题，北京大学城市与环境学院周丰课题组组织了横跨1000公里的东北黑土区玉米主产区SOC-产量样带调查，收集了3省市14乡镇33村共192户农户的配对数据，采集并分析了对应的土壤、植株等样品，结合当地1200多组田间试验数据，运用多种因果推断等技术手段，阐明了东北黑土区田间试验与农户大田固碳增产关系的差异及其关键影响因素。

研究发现，田间试验条件下土壤SOC含量提升1g kg-1，玉米产量增加20—40 kg ha-1（图1）。但农户大田土壤SOC含量提升仅在低于10.0g kg-1区间小幅增产，最大增幅不足5%，两者无显著正相关，改变了“增碳必然增产”的传统认知。农户大田未出现固碳增产，主要归因于农户用肥强度高、土壤保护性措施（秸秆还田/少免耕/有机肥）执行不达标等问题。因此，东北黑土区农田固碳沃土与产能协同提升，不能单一依赖提升土壤SOC含量，需同步配套优化施肥、保护性耕作推广与常态化农技指导等综合措施。该研究也强调，全球集约化种植区可能存在类似“固碳未必增产”的现象，提升耕地质量、应对气候变化需充分考虑农户真实复杂的生产行为。

上述研究于2026年8月5日以“The beneficial relation between soil organic carbon and maize yield in field trials does not translate to real-world farms in Northeast China”为题发表于《自然-食物》（Nature Food）杂志。《自然-食物》杂志在同期配发了瓦赫宁根大学Renske Hijbeek教授题为“Targeting yield constraints with soil carbon”的评述文章，对本研究给予了高度评价。北京大学城市与环境学院博雅博士后赵帅翔（已出站，现为南京农业大学副教授）为第一作者，周丰和中国科学院沈阳应用生态研究所方运霆研究员为通讯作者，合作者还包括澳大利亚昆士兰大学Susanne Schmidt教授，中国科学院沈阳应用生态研究所全智研究员，东北农业大学李凤兰教授，北京大学城市与环境学院博士后秦淑琦（已出站）。该研究得到了国家杰出青年科学基金（42225102）等项目的资助。

图1 东北数据样本分布及土壤有机碳与玉米产量关系。图a灰色区域为东北地区，蓝色点代表农户大田样本，黄色和棕色均为田间试验样本。图b为土壤有机碳对玉米产量的因果效应。图c为土壤有机碳含量与玉米产量相关关系