据预测，2050年全球人口总量将增至98亿，而可利用耕地面积却在不断缩减，加上集约化农业生产导致温室气体的排放不断增加，如何在保障粮食安全的同时减缓农业温室气体排放，已成为全球可持续农业发展面临的重大挑战。间作，即在同一田地上于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上植物的种植方式，被认为是替代传统单作，实现可持续农业的关键措施。然而，关于间作能否协同实现增产、固碳、减排三者“共赢”的问题，仍然存在较大争议。

中国科学院大气物理研究所大气环境与极端气象全国重点实验室研究团队联合德国卡尔斯鲁厄理工学院气候与大气环境研究所、丹麦奥胡斯大学等科研单位，基于全球间作和传统单作的土壤有机碳（SOC）含量、氧化亚氮（N₂O）排放和作物产量数据集，定量评估了间作对增产、固碳和减排的协同影响，并基于机器学习模型估算了全球农田种植模式由单作转为谷物-豆科间作的潜在效益。结果表明，与传统单作相比，间作平均提高22.3%的作物籽粒产量、16.1%的卡路里产量或14.4%的蛋白质产量，同时减少14.3%的N₂O排放，其中有豆科参与的间作效果显著优于非豆科间作。再者，间作还明显提高9.9%的SOC含量，其中农林复合系统的固碳效果优于纯作物间作系统。但是，这些间作效应会因气候条件、土壤性质和管理措施等多种因素的差异而有所改变。间作系统的N₂O直接排放系数平均值为0.37%，明显低于IPCC推荐的全球农田缺省值1%。随机森林模型估算得出，全球农田由单作转为谷物-豆科间作可使全球粮食产量增加约5.35×108 Mg yr^-1，这一增加量可以养活10.13亿人口，同时可使全球农田SOC储量增加约2.84 Pg C yr^-1，N2O排放量减少625 Gg N yr^-1，即降低净温室气体排放量为10.6 Pg CO₂-eq yr^-1，综合预计每年将增加5950亿美元的经济效益。

综上所述，间作作为一种可规模化推广的基于自然的解决方案，可以实现“固碳-减排-增产”的协同效益。但是，在实际推广应用中，需要因地制宜选择间作组合，优化施肥管理方案，同时发展适用于间作种植的专用机械设备以及作物收获后的分离技术，从而在应对全球粮食安全与气候变化方面发挥重要作用。

相关成果以“Co-benefits of intercropping on crop productivity, soil organic carbon sequestration and N2O mitigation”为题发表在 Global Change Biology 上。论文第一作者为硕士研究生何金雨，通讯作者为姚志生研究员。本研究受到北京市自然科学基金（8242042）和国家自然科学基金（42161144002和42177217）等项目资助。

文章信息：

He, J., Yao, Z., Zhang, T., Guo, H., Zhan, Y., Wang, R., Li, Y., Zheng, X., Butterbach-Bahl, K., 2026: Co-Benefits of Intercropping on Crop Productivity, Soil Organic Carbon Sequestration and N2O Mitigation. Global Change Biology 32, no. 10: e71149. https://doi.org/10.1111/gcb.71149.

图1. 间作增加作物产量、土壤有机碳（SOC）含量并降低氧化亚氮（N2O）排放的过程机理以及随机森林模型估算结果