中國有機肥協(xié)會

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一 新階段植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展目標(biāo)

1 作物養(yǎng)分高效—解析養(yǎng)分高效的遺傳基礎(chǔ)與調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

作物養(yǎng)分高效的基礎(chǔ)在土壤環(huán)境，根本保障在 作物自身遺傳特性。因此，作物養(yǎng)分高效的分子遺 傳調(diào)控基礎(chǔ)一直是農(nóng)業(yè)科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點和難點。具體包括：

1) 氮、磷、鉀等大量元素的信號轉(zhuǎn) 導(dǎo)、吸收轉(zhuǎn)運、代謝利用等分子遺傳調(diào)控機制，通過養(yǎng)分高效的遺傳改良和分子手段挖掘優(yōu)異種質(zhì)資源，旨在提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)，保障糧食安全；

2) 鐵、鋅、硒等微量元素吸收富集的遺傳調(diào)控機制，從遺傳角度實現(xiàn)微量元素的生物富強化，以解決世界的“隱形饑餓”問題；

3) 不同營養(yǎng)元素之間的協(xié)同或拮抗機制，以及不同生物或非生物脅迫對養(yǎng)分元素吸收利用的影響機制，揭示作物在復(fù)雜環(huán)境 中的養(yǎng)分利用策略，以優(yōu)化養(yǎng)分管理措施。

2 土壤肥力持續(xù)—揭示養(yǎng)分循環(huán)過程與土壤健康維持機制

土壤肥力持續(xù)提升是實現(xiàn)養(yǎng)分資源高效利用的前提。當(dāng)前，土壤肥力研究主要關(guān)注土壤-植物系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)過程與土壤健康維持機理。具體包括 :

1) 氣候變化對碳氮養(yǎng)分轉(zhuǎn)化速率和調(diào)控路徑的影響機制，利用大數(shù)據(jù)模型評估全球土壤碳匯潛力和氮平衡趨勢，并通過分子手段闡明土壤生物驅(qū)動的養(yǎng)分循環(huán)機制，以增強農(nóng)業(yè)應(yīng)對氣候變化的適應(yīng)能力;

2) 土壤微生物結(jié)構(gòu)和功能多樣性，利用多組學(xué)技術(shù)加強對未知微生物組成和功能探索，通過調(diào)控土壤微生物網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，促進土壤持續(xù)健康發(fā)展；

3) 根際微生物和作物互作關(guān)系及其對作物養(yǎng)分吸收的調(diào)控機制，闡明根際微生物促進宿主作物養(yǎng)分高效的作用機理，以優(yōu)化作物生長條件并提高作物產(chǎn)量。

3 肥料產(chǎn)品綠色一創(chuàng)制新型綠色材料與高效肥料產(chǎn)品

肥料是保障作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的核心投入品。面對作物高產(chǎn)與環(huán)境安全之間的矛盾，新型肥料創(chuàng)制及其高效機制成為解決這一矛盾的前沿?zé)狳c。具體包括:

1) 以生物基可降解包膜材料為基礎(chǔ)的包膜技術(shù)創(chuàng)新和包膜緩釋肥料的創(chuàng)制，通過優(yōu)化化肥養(yǎng)分的釋放及供應(yīng)模式，以提高肥料的使用效率;

2) 有機廢棄物肥料化、資源化和商品化，通過無害化處理快速發(fā)酵、生物炭制備、有機無機肥配伍、增效載體等技術(shù)創(chuàng)新，旨在促進資源循環(huán)利用，以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護與經(jīng)濟效益的平衡發(fā)展;

3) 智能水肥一體化技術(shù)，結(jié)合水溶性肥料產(chǎn)品創(chuàng)新和實時動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)水分和養(yǎng)分的協(xié)同管理;

4) 以作物核心微生物組為基礎(chǔ)的微生物肥料創(chuàng)制，利用新型培養(yǎng)技術(shù)發(fā)掘優(yōu)良作物促生菌種，探索其養(yǎng)分高效機理。

4 施肥技術(shù)智能一構(gòu)建智能化推薦施肥技術(shù)與裝備

確保作物產(chǎn)量和質(zhì)量的同時，減少人力投入和保護生態(tài)環(huán)境是農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要目標(biāo)。針對這一目標(biāo)，智能化施肥技術(shù)與裝備已成為當(dāng)前的關(guān)注焦點。具體包括:

1) 基于大數(shù)據(jù)的智能推薦施肥模型與方法，通過構(gòu)建完善的作物養(yǎng)分吸收大數(shù)據(jù)平臺，優(yōu)化施肥管理同時提高施肥決策的科學(xué)性；

2) 植株營養(yǎng)診斷與施肥技術(shù)的信息化和機械化如農(nóng)業(yè)機器人、無人機等研發(fā)，確保養(yǎng)分供應(yīng)與作物需求精確匹配，最大限度地提升施肥作業(yè)效率和養(yǎng)分利用效率，以提高施肥的精確性和時效性；

3) 農(nóng)田養(yǎng)分資源高效利用的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，評估不司施肥策略對生態(tài)環(huán)境的長周期影響，明確養(yǎng)分投入與全球氣候變化的量化關(guān)系，推動環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)實踐。

二 新階段植物營養(yǎng)學(xué)重點任務(wù)

在過去近 40 年，我國植物營養(yǎng)學(xué)科發(fā)展取得了長足進步，形成了適應(yīng)我國國情和農(nóng)情的科學(xué)施肥解決方案，有效提升了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體水平。然而，我國耕地長期高強度、超負荷利用背景下土壤肥力水平持續(xù)下降，耕地綜合生產(chǎn)能力下降風(fēng)險加劇。如何實現(xiàn)耕地高強度利用下的作物高產(chǎn)、養(yǎng)分高效、環(huán)境友好等多重目標(biāo)，成為當(dāng)前植物營養(yǎng)學(xué)科發(fā)展的重要任務(wù)。當(dāng)前我國植物營養(yǎng)學(xué)研究仍存在諸多不足。在營養(yǎng)遺傳方面，研究過分側(cè)重單基因挖掘，而對作物養(yǎng)分高效利用的多信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)缺乏系統(tǒng)性認識。在養(yǎng)分循環(huán)方面，土壤培肥與高產(chǎn)高效難以協(xié)同，耕地高強度利用下養(yǎng)分循環(huán)機制尚不明確，土壤肥力維持機理不清，培肥增效調(diào)控途徑缺乏。在肥料創(chuàng)制方面，主要以固體單質(zhì)化肥摻混居多，而安全、環(huán)保、可降解的綠色生物基膜材緩控釋肥不足，養(yǎng)分釋放與作物吸收難以同步生物肥料、水溶性肥等功能肥料施用占比依然較低，肥料產(chǎn)品與施肥機械匹配度不高。在施肥技術(shù)方面，在小農(nóng)戶和規(guī)?；r(nóng)場長期并存條件下，需要加強適應(yīng)小農(nóng)戶田間尺度的輕簡、精準(zhǔn)、智能推薦施肥方法研發(fā)和推廣，同時優(yōu)化適應(yīng)大農(nóng)場作業(yè)的智能機械裝備施肥參數(shù)和感知決策能力。因此針對上述突出問題，新階段植物營養(yǎng)學(xué)未來重點研究任務(wù)包括以下幾個方面:

1) 作物養(yǎng)分高效與抗逆分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。重點聞明作物-環(huán)境關(guān)鍵界面的互作分子機制，深入解析作物養(yǎng)分高效及抗逆分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，探索作物養(yǎng)分高效與高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)協(xié)同機理，為養(yǎng)分高效抗逆新品種創(chuàng)制提供重要理論基礎(chǔ)。

2) 土壤養(yǎng)分循環(huán)與微生物組功能挖掘。重點聞釋耕地高強度利用下外源無機養(yǎng)分轉(zhuǎn)化與損失阻控機理，明確土壤肥力維持機制與有機質(zhì)提升途徑深入挖掘土壤微生物組在養(yǎng)分資源高效利用中的功能潛力，開展全球土壤碳氮循環(huán)模型模擬與未來場景預(yù)測。

3) 新型綠色高效肥料創(chuàng)制與應(yīng)用。重點加強與生物學(xué)、材料學(xué)、化學(xué)等交叉融合，闡明肥料養(yǎng)分釋放與作物吸收同步機制，突破新型綠色生物基膜材與養(yǎng)分釋放精準(zhǔn)調(diào)控，揭示肥水協(xié)同增效機制與產(chǎn)品創(chuàng)新，開展基于微生物組的肥料創(chuàng)制與應(yīng)用。

4) 農(nóng)田養(yǎng)分協(xié)同優(yōu)化原理與方法。重點推進智能化大數(shù)據(jù)推薦施肥方法研發(fā)，強化基于傳感器和信息技術(shù)的養(yǎng)分實時診斷技術(shù)，優(yōu)化大數(shù)據(jù)施肥決策模型與配套機械，明確農(nóng)田養(yǎng)分資源高效利用的生態(tài)功能與環(huán)境效應(yīng)，實現(xiàn)養(yǎng)分協(xié)同優(yōu)化與精準(zhǔn)管理。

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