

近日,国际知名期刊 Bioresource Technology 在线发表了兰州大学熊友才教授团队在农业废弃物资源化利用领域的最新研究成果。该研究通过连续两年的半干旱区田间试验,系统验证了“落叶归根”等传统生态智慧的科学内涵,首次证实尾菜还田不仅能够作为一种缓释水源和养分库持续改善土壤环境,还可在减少30%以上化肥投入的情况下维持甚至提高蔬菜产量,为农业绿色发展和有机废弃物循环利用提供了新的解决方案。
兰州大学博士研究生Adnan Khan、赵玲为论文共同第一作者,熊友才教授为唯一通讯作者。黄冈师范学院生物与农业资源学院肖云丽教授、朱华国教授、李世升教授,巴基斯坦拉合尔大学Muhammad Ashraf教授等参与了该项研究。论文题目为:“Vegetable waste into soil acts as slowly released water and fertilizer to improve current vegetable productivity with less chemical fertilization”。
研究背景:尾菜处理难题亟待绿色解决方案
随着全球蔬菜产业快速发展,大量尾菜和蔬菜残体被不断产生。由于缺乏经济高效的处理技术,这些农业废弃物常被直接堆弃或露天处理,不仅造成资源浪费,还可能引发温室气体排放、水体污染和养分流失等环境问题。
与此同时,在我国西北半干旱农业区,水资源短缺和化肥过量施用长期制约农业可持续发展。如何将尾菜等农业废弃物转化为可利用资源,实现节水、减肥和增产协同发展,成为当前农业绿色转型的重要课题。
为探索尾菜还田的生态效应,研究团队于2024—2025年在兰州大学榆中试验站开展连续两年田间试验。研究设置不同尾菜还田量、减量施肥以及覆膜与非覆膜等处理,系统监测土壤水分、养分释放、微生物活性、酶活性以及花椰菜生长和产量变化过程。
研究发现,尾菜进入土壤后呈现明显的“缓释效应”。随着分解过程推进,尾菜中储存的水分和养分被逐渐释放到土壤中,使土壤含水量显著提高24.5%—28.3%,并在整个生育期保持较稳定的供水能力。
与此同时,尾菜分解释放的氮、磷、钾等养分持续改善土壤肥力,提高土壤有机碳和总氮含量,增强土壤微生物活性和养分缓冲能力,为作物生长创造更加良好的土壤环境。

图1所示。少施蔬菜尾渣对不同土层(0-10、10-20、20-30和10 - 30)土壤含水量变化的时空影响在2024年和2025年的生长季节,覆盖30-40厘米的塑料薄膜。注:a-b不同尾菜废添加量少化肥处理下SWC生长期平均覆盖和不覆盖(2024)和c-d生长期平均覆盖和不覆盖(2025)。1)在平衡CF (CK)条件下,覆盖和不覆盖不施用蔬菜废弃物;2)化肥(CF);3)低尾菜废弃物
关键发现:减少三成化肥投入仍可实现稳产增产
研究结果表明,在尾菜还田与平衡施肥协同作用下,花椰菜光合作用能力显著增强,叶绿素含量持续提高,植株生长更加旺盛。
更重要的是,研究团队发现,在尾菜还田条件下,化肥施用量减少30%以上仍不会造成产量损失。部分处理甚至显著提高了花椰菜生物量、水分利用效率和商品产量,实现了农业生产中“减肥不减产”的目标。
这一结果表明,尾菜不仅是农业废弃物,更是一种具有资源价值的天然有机投入品,可部分替代传统化肥投入,降低农业生产成本和环境负担。

图3所示。平衡施肥对蔬菜尾渣地上生物量的影响:(a)水分利用效率(WUE);(b)花椰菜网凝块;(c)在两个生长季节覆盖塑料薄膜。S和F分别是阶段和肥料。值表示f计算值。“ns”表示无显著性,“*”、“**”和“** *”分别表示显著性水平为0.05、0.01和0.001。1)在平衡CF (CK)条件下,覆盖和不覆盖不施用蔬菜废弃物;2)化肥(CF);3)低尾蔬菜
进一步研究发现,尾菜还田能够促进土壤微生物繁殖和关键酶活性提升,加快有机物矿化过程,形成明显的“激发效应(Priming Effect)”。
在这一过程中,尾菜中的有机质不断被微生物分解,释放出水分和养分;而改善后的土壤环境又进一步促进微生物活动,从而形成良性循环。特别是在覆膜条件下,土壤温湿环境更加适宜,进一步加快了尾菜矿化和养分释放过程。
研究团队指出,尾菜在土壤中的作用类似于一个天然的“缓释水肥库”,能够在作物关键生长期持续供应水分和养分,提高资源利用效率。

该研究首次从田间尺度系统验证了“落叶归根”等传统生态智慧的科学价值,揭示了尾菜还田作为缓释水肥促进作物生长和土壤健康的作用机制。
研究成果不仅为尾菜资源化利用提供了重要理论依据,也为半干旱区农业节水减肥、农业废弃物循环利用以及农业绿色低碳发展提供了新的技术路径,对推动农业可持续发展和乡村生态振兴具有重要意义。
该项研究得到国家重点研发计划项目(2024YFC3713900)、国家自然科学基金项目(32401418)、中央高校基本科研业务费专项基金项目(lzujbky-2024-it41、jdzx1l 和 lzujbky-2025-it22)等资助。
