日前，中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院陳新平、崔振嶺、張福鎖等學者的研究論文 《以更低的環(huán)境代價獲得更高的作物產(chǎn)量》在英國《自然》雜志發(fā)表。該成果通過大量田間試驗數(shù)據(jù)，探索了如何在持續(xù)增加作物產(chǎn)量的同時保障生態(tài)環(huán)境。

　　據(jù)了解，至2050年，全球人口將達90億，屆時全球糧食需求將翻一番。然而，自上世紀90年代開始，全球糧食增產(chǎn)速率已經(jīng)明顯變緩，且增產(chǎn)的資源環(huán)境代價也越來越高。全球農(nóng)業(yè)正面臨保障糧食安全和減少環(huán)境代價的雙重挑戰(zhàn)。具體到我國，2003-2013年，我國糧食生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)了十連增，但與未來糧食需求相比，依然有較大差距。當前全國糧食生產(chǎn)的資源環(huán)境代價有多大？未來糧食增產(chǎn)的潛力如何？未來糧食增產(chǎn)能否以更低的資源環(huán)境代價來實現(xiàn)ς對這些問題的回答將為未來農(nóng)業(yè)發(fā)展提供理論、技術和政策上的支撐。

　　正是基于對以上問題的考慮，5年前，張福鎖領導的團隊在“973”項目“主要糧食作物高產(chǎn)栽培與資源高效利用的基礎研究”和農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科研專項 “農(nóng)作物最佳養(yǎng)分管理技術研究與應用”等的支持下，與中國農(nóng)科院、中國科學院以及西北農(nóng)大、南京農(nóng)大等單位合作，建立了全國協(xié)作網(wǎng)，共同破解高產(chǎn)高效的理論與技術問題。“我們的課題組基于作物生態(tài)生理學、植物營養(yǎng)學和土壤生物地球化學原理，建立了一套土壤——作物系統(tǒng)綜合管理的理論與技術。”張福鎖表示，該技術依據(jù)區(qū)域生態(tài)條件設計最優(yōu)作物群體，通過對作物品種、播期、播量和根層養(yǎng)分、水分的管理，挖掘出作物產(chǎn)量潛力并最小化環(huán)境代價。

　　該研究團隊在全國三大糧食作物主產(chǎn)區(qū)實施了共計153個點/年的田間試驗，通過大樣本的田間實證研究發(fā)現(xiàn)，土壤——作物系統(tǒng)綜合管理可以使水稻、小麥、玉米單產(chǎn)平均分別達到8.5、8.9、14.2噸/公頃，該數(shù)值基本上可以達到理論最高產(chǎn)量的97%-99%，其產(chǎn)量水平與國際當前生產(chǎn)水平最高的區(qū)域相當。

　　“我們通過綜合管理技術實現(xiàn)的產(chǎn)量，已經(jīng)超過了過去國內(nèi)外模型預測中國小麥、玉米和水稻的極限。這表明我國的這三種農(nóng)作物至少還有30%-50%的增產(chǎn)潛力。”陳新平說。值得一提的是，與當前生產(chǎn)體系相比，土壤——作物系統(tǒng)綜合管理在大幅度增產(chǎn)的同時，并不需要增加氮肥的投入，從而大幅度提高了氮肥的效率。“該項成果的意義在于證明我們在持續(xù)增加作物產(chǎn)量、保障糧食安全的同時，能減少環(huán)境壓力。”張福鎖表示，目前國際上關于可持續(xù)農(nóng)業(yè)的研究大多為理論研究，缺乏實踐，但該研究153個田間試驗得出了最完整的實踐數(shù)據(jù)。

　　課題組進一步的情景分析表明，到2030年，我國農(nóng)業(yè)只要實現(xiàn)這一產(chǎn)量水平的80%，同時保持2012年的種植面積，便可以保證直接的口糧消費以及不斷增長的飼料糧需求；同時，減少活性氮損失30%、減少溫室氣體排放11%。張福鎖表示，該項研究事實上勾畫了一幅2030年-2050年中國農(nóng)作物生產(chǎn)藍圖。“如果能夠實現(xiàn)，相信我們的農(nóng)業(yè)研究在國際農(nóng)業(yè)領域將走向前列。”