記國家科學技術進步獎二等獎“主要糧食作物養分資源高效利用關鍵技術”
近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所周衛研究員牽頭完成的“主要糧食作物養分資源高效利用關鍵技術”成果榮獲2020年國家科學技術進步二等獎。
我國以佔全球9%的耕地，用去了世界1/3的化肥，但肥料利用率不足40%，低於發達國家10～20個百分點；有機資源中畜禽糞肥還田率不足一半，秸稈還田率僅為35%。大量養分透過不同途徑損失，危害生態環境安全，導致水體富營養化，溫室氣體增排，土壤酸化，影響農民增產增收。為此，實行化肥減施增效，推進農業綠色發展已成為國家重要戰略和重大行動。該成果以水稻、小麥、玉米等主要糧食作物為物件，以化肥減施增效為目標，在闡明作物養分需求特徵基礎上，建立基於產量反應與農學效率的推薦施肥新方法，創新有機肥、秸稈等養分資源高效利用關鍵技術，研創肥料新產品，整合主要糧食作物化肥減施增效技術模式，大幅度提高了養分資源效率、作物產量和綜合效益，為國家化肥零增長行動和農業綠色發展戰略作出了貢獻。
建立了作物養分推薦新方法
針對我國施肥缺乏先進輕簡的養分推薦方法，土壤氮素測試值與推薦量相關性差，以及小農戶經營下不具備測土施肥條件的現狀和問題，該成果以田間試驗資料庫為基礎，闡明瞭玉米、小麥和水稻氮磷鉀需求特徵，建立了土壤養分供應、肥料農學效率與作物產量反應的量化關係，首次建立了基於產量反應和農學效率的推薦施肥新方法，研發了玉米、小麥和水稻推薦施肥養分專家系統（Nutrient Expert，簡稱NE），應用NE系統比習慣施肥平均減施氮磷分別達到27.5%和16.6%，氮肥和磷肥利用率分別提高11.5% 和6.3%。該方法解決了長期以來氮肥難以推薦的重大難題，實現了小農戶不具備測試條件下的肥料推薦。該推薦施肥技術入選農業農村部主推技術。
建立了資源高效利用新技術
我國豐富的有機肥資源未能充分利用，每年產生10億多噸農作物秸稈和38億多噸畜禽糞便，但有效還田率不50%。畜禽有機肥供肥緩慢，秸稈還田碳氮比過高，微生物與作物爭氮，導致減產；新型肥料尤其是微生物肥料應用於化肥減施增效的潛力尚未完全發揮。該成果率先揭示了有機肥施用能夠恢復施用化肥所改變的土壤微生物群落結構，提出了旱地和水田有機肥對化肥氮素的適宜替代率分別為30%和20%；闡明秸稈分解的氮素調節機理，建立了水田秸稈粉碎翻埋/旱地滅茬還田結合氮素調控的高效還田技術；研製出基於固氮解磷功能菌的微生物肥料產品，突破了養分資源高效利用的關鍵瓶頸。
建立了化肥減施增效新模式
隨著農業生產方式轉變及機械化發展，對施肥技術配套提出了新需求，但綜合解決方案不足。該成果系統整合NE系統推薦施肥、有機肥資源利用、秸稈高效還田、化肥機械深施等技術，結合應用創制的新型肥料產品，建立了玉米、小麥和水稻基於“NE 系統+”有機替代、“NE 系統+”秸稈還田、“NE系統+”養分增效技術模式，並規模化應用，在大面積上實現了作物平均增產5%～10%，減施化學氮肥10%～30%，減施化學磷肥10%～20%，氮肥利用率提高10～15 個百分點，研究成果在糧食主產區玉米、小麥和水稻上近三年共推廣應用7990 萬畝，增產糧食53.32 億公斤，減施化肥氮磷養分41.32 萬噸，增收節支122.86 億元，新增純收入108.03 億元，社會經濟效益巨大。
培養養分高效利用新團隊
養分資源高效利用團隊的歷史可追溯到20世紀50年代，由我國著名農業化學家張乃鳳研究員創立植物營養學科，後在劉更另院士、林葆研究員、金繼運研究員等幾代科學家帶領下不斷髮展壯大。周衛師從林葆研究員，1995年獲博士學位。1996年，周衛申請獲批了國際科學基金和國家自然科學基金專案後，領銜組建了養分資源高效利用研究團隊。依託於該團隊，科技部養分資源高效利用重點領域創新團隊於2015年獲批，周衛為團隊負責人。主要學術帶頭人包括周衛研究員、何萍研究員、艾超副研究員。團隊以養分資源高效利用為核心，經過25年的不懈努力，先後主持榮獲國家科技進步獎二等獎3項，省部級一等獎兩項；獲授權發明專利21項，發表論文229篇（含SCI收錄126篇），成果整體達到國際領先水平。
站在新起點，團隊未來發展規劃是，針對我國中低產田面積大、肥料利用率低的問題，繼續以養分資源高效利用為核心，從養分迴圈機理、養分推薦方法、養分利用技術等三個方面進行深入研究。力爭在養分迴圈分子生態研究方面保持在國際前沿，在農田養分協同最佳化原理與方法研究方面起引領作用，在養分高效利用技術與產品方面服務於國家戰略需求；培養和造就一支有重大國際影響力的一流創新團隊。
