受人口增加、气候变化和城市化的影响，全球粮食安全面临挑战，而过量施用氮肥已成为可持续或集约化农业的主要挑战之一。水田两熟轮作制度是长江中下游典型的作物体系之一。因此，研究氮肥管理对水田两熟制下作物产量、子粒品质和土壤肥力的影响，是了解该体系下养分利用效率的关键。
中国科学院武汉植物园农业环境生态学科组博士生刘闯在研究员陈防和刘毅、英国洛桑研究所研究员Lianhai Wu等的指导下，利用多指标综合评估方法，研究我国长江流域主要轮作系统（水稻-小麦、水稻-油菜和早稻-晚稻）下作物产量、品质与土壤肥力对农田不同氮措施的响应。结果表明：综合评价指标对单一属性（即种子产量，作物质量和土壤肥力）具有较好拟合度；施用缓控释尿素（如小麦和油菜田中的稻米：150 kg N ha-1，其他作物：120 kg N ha-1），并配施普通尿素（30 kg N ha-1）和前季作物秸秆，在维持或轻微增加作物产量和氮素利用效率中仍具有重要影响；基于多指标综合评价方法获得的氮素管理策略，虽然轻微降低了作物产量与氮素利用效率，但能够明显改善作物子粒品质和维持土壤肥力。该研究为长江流域水田两熟轮作体系进行合理养分管理提供理论依据。
相关研究成果以Impacts of nitrogen practices on yield, grain quality, and nitrogen-use efficiency of crops and soil fertility in three paddy-upland cropping systems为题，发表在Journal of the Science of Food and Agriculture上，武汉植物园和英国洛桑研究所共同参与该研究。研究工作得到国家基础研发专项、农业农村部公益性行业专项、国家留学基金委《2018年中英联合博士生创新基金》 、英国生物技术与生物科学研究理事会（BBSRC）“Soils to Nutrition”等的支持。
图1.研究位点分布图
图2.不同作物下氮素管理的综合评价指数
