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重要论文 

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期刊封面

  • 期刊封面

  • 水稻实验全国分布示意图

  • 土壤作物综合管理体系能够减少氮肥用量,增加产量,并且降低环境危害

  • 土壤作物综合管理体系与传统处理相比减少了活性氮损失和温室气体排放

  • 土壤作物综合管理体系的氮素利用效率达到了世界水平

  • 推广土壤作物综合管理体系可以满足未来中国粮食需求

Producing more grain with lower environmental costs

NATURE, 514 (7523): 486-489 OCT 23 2014

Xinping Chen1*, Zhenling Cui1*, Mingsheng Fan1, Peter Vitousek2, Ming Zhao3, Wenqi Ma4, Zhenlin Wang5, Weijian Zhang3, Xiaoyuan Yan6, Jianchang Yang7, Xiping Deng8, Qiang Gao9, Qiang Zhang10, Shiwei Guo11, Jun Ren12, Shiqing Li8, Youliang Ye13, Zhaohui Wang14, Jianliang Huang15, Qiyuan Tang16, Yixiang Sun17, Xianlong Peng18, Jiwang Zhang5, Mingrong He5, Yunji Zhu13, Jiquan Xue14, Guiliang Wang1, Liang Wu1, Ning An1, Liangquan Wu1, Lin Ma1, Weifeng Zhang1 & Fusuo Zhang1

2014年

第一作者:陈新平/崔振岭

通信作者:张福锁

资源与环境学院

      Agriculture faces great challenges to ensure global food security by increasing yields while reducing environmental costs. Here we address this challenge by conducting a total of 153 site-year field experiments covering the main agro-ecological areas for rice, wheat and maize production in China. A set of integrated soil–crop system management practices based on a modern understanding of crop ecophysiology and soil biogeochemistry increases average yields for rice, wheat and maize from 7.2 million grams per hectare (Mg ha-1), 7.2Mg ha-1 and 10.5Mg ha-1 to 8.5Mg ha-1, 8.9Mg ha-1 and 14.2Mg ha-1, respectively, without any increase in nitrogen fertilizer. Model simulation and life-cycle assessment3 show that reactive nitrogen losses and greenhouse gas emissions are reduced substantially by integrated soil–crop system management. If farmers in China could achieve average grain yields equivalent to 80% of this treatment by 2030, over the same planting area as in 2012, total production of rice, wheat and maize in China would be more than enough to meet the demand for direct human consumption and a substantially increased demand for animal feed, while decreasing the environmental costs of intensive agriculture.

       世界农业正面临保障粮食安全和减少环境代价的双重挑战。我校资源与环境学院张福锁教授领导的团队建立了土壤-作物系统综合管理的理论与技术并进行田间验证。在三大粮食作物主产区153个点/年结果表明,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。更为重要的是,与当前生产体系相比,土壤-作物系统综合管理在大幅度增产的同时,并不需要增加氮肥的投入,大幅度提高了氮肥的效率。在水稻、小麦和玉米上,土壤-作物系统综合管理氮肥偏生产力(每公斤氮肥生产的籽粒)达到54-57, 41-44, 和56-59 kg N/ kg,活性氮素及温室气体排放大幅度降低。到2030年,我国农业只要实现这一产量水平的80%,而保持2012年的种植面积,就可以不仅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,减少活性氮损失30%、减少温室气体排放11%。
       自然出版集团中国区总监,《自然》杂志执行主编尼克·坎贝尔博士表示:“这篇研究论文代表着令人激动的和开拓性的农业科学研究,我们相信这项研究会吸引全球性的关注,在中国也不例外。”同时认为,这项研究的众多中国研究者来自全国13所科研院校,“非常好的展示了中国的农业科学研究团体如何达成了具有全球意义的成就。”Nature 编辑部专门在中国召开了新闻发布会,国内外150多家媒体及网站对该研究结果进行报道和转载。

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