《自然》杂志：更低环境代价也能实现作物高产

图为文章摘要

图为张福锁教授介绍科研进展

9月4日，国际顶级刊物《自然》（Nature）发表研究论文《以更低的环境代价获得更高的作物产量》（Producing more grain with lower environmental costs）。这一成果由全国18个单位的33名研究人员合作完成，通过大量田间试验数据，探索如何在持续增加作物产量的同时保障生态环境。中国农大资源与环境学院陈新平教授、崔振岭副教授为第一作者，张福锁教授为通讯作者。

当前，全球农业正面临粮食增产速率明显变缓及资源环境代价越来越高的双重挑战。我国粮食生产的资源环境代价有多大？未来粮食增产的潜力多大？是否可以保障国家粮食安全？未来粮食增产能否以更低的资源环境代价来实现？这是未来农业发展急需回答的问题。对此，张福锁教授研究团队联合农科院、中科院等科研单位及西北农大、南京农大等农业大学，建立全国协作网，共同破解高产高效的理论与技术问题，在《自然》上最新发表的研究成果对这些问题进行了回答。这也是国内首次多学科开展协同创新、并用大量试验数据发表的农业资源环境研究成果。

课题组基于作物生态生理学、植物营养学和土壤生物地球化学原理，建立了土壤-作物系统综合管理的理论与技术。过去五年内，课题组在我国三大粮食作物主产区实施了共计153个点/年的田间试验，以大样本的田间实证研究来回答我国未来粮食增产的潜力及资源环境代价。研究发现，土壤-作物系统综合管理使水稻、小麦、玉米单产平均分别达到8.5、8.9、14.2吨/公顷，实现了最高产量的97-99%，这一产量水平与国际上当前生产水平最高的区域相当。研究证明，土壤-作物系统综合管理在大幅度增产的同时，能够大幅提高氮肥效率。课题组通过Mata Analysis建立了我国小麦、玉米、水稻等三大粮食作物活性氮损失的定量模型和生命周期循环(LCA)分析方法，分析表明土壤-作物系统综合管理的环境代价大幅度降低。

专家分析，到2030年，我国农业只要在保持2012年种植面积的基础上，实现这一产量水平的80%，就不仅能保证直接的口粮消费、而且保证不断增长的饲料粮需求。同时可减少活性氮损失30%、减少温室气体排放11%。

在9月4日下午于中国农大国际会议中举办的成果发表新闻发布会上，中国农大副校长李召虎对文章作者表示祝贺。他代表学校对给予项目支持的国家主要科技计划、多年来与我校开展合作的科研单位以及《自然》出版集团表示感谢。李召虎说，这一成果是张福锁教授团队多年来艰苦工作、开展研究的又一创新，希望我校教授们未来也一如既往地为粮食安全、保障环境及人类健康做出更大贡献。

《自然》杂志执行主编尼克·坎贝尔博士通过视频表示，该成果是一项具有开拓性的农业科学研究，对于中国乃至全世界都是好消息，同时展现了中国的农业科学研究团体如果通过合作，达成了具有全球意义的成就。

这篇论文的发表是以张福锁教授团队立足国家需求、在农业生产实践中开展国际前沿理论研究的又一重大成果。团队自上世纪90年代以来，一直从事农业资源利用及其环境效应的基础与应用研究工作，取得了一系列重要成果，并陆续在《美国科学院院刊》（PNAS）、《科学》（Science）、《自然》（Nature）等杂志上发表。同时，团队创建的扎根农村、服务农民的“科技小院”技术创新与示范新模式，在力求打通农技推广“最后一公里的最后一米”上获得了广泛认可。