怎樣科學(xué)評價作物生產(chǎn)管理水平并提出針對性的改進(jìn)途徑？近日，王朝輝教授團(tuán)隊和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張福鎖院士團(tuán)隊崔振嶺教授經(jīng)過長期探索，為這一困擾作物高效生產(chǎn)的難題提供了一個答案。研究成果以“Data-driven nitrogen management benchmarks support China's wheat self-sufficiency by 2030”為題，于7月8日刊登在《Nature Food》。我院在讀博士研究生米曉田為該論文第一作者，何剛副教授、王朝輝教授和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院崔振嶺教授為共同通訊作者。
針對作物生產(chǎn)管理水平定量評價難、改進(jìn)措施針對性不強(qiáng)的問題，以小麥為研究對象，通過多年多點(diǎn)田間試驗、大規(guī)模農(nóng)戶調(diào)研和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)新性地構(gòu)建了以氮吸收和氮盈余為核心的氮管理標(biāo)準(zhǔn)，用于評價小麥生產(chǎn)管理水平。大規(guī)模農(nóng)戶調(diào)查顯示，我國僅有20%的小麥?zhǔn)斋@面積滿足氮管理標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)狀亟需改善。
為提供數(shù)據(jù)驅(qū)動的氮管理標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)路徑，研究團(tuán)隊構(gòu)建了小麥生產(chǎn)管理技術(shù)數(shù)據(jù)集，運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)模型量化作物管理技術(shù)、土壤特性及氣候因素對氮管理標(biāo)準(zhǔn)的貢獻(xiàn)，并通過15年、311個監(jiān)控施肥和土壤-作物系統(tǒng)綜合管理田間試驗進(jìn)行驗證，充分證實模型可靠性。研究表明氮肥管理、土壤肥力及氣候因素對氮管理標(biāo)準(zhǔn)的貢獻(xiàn)達(dá)70%，整合這些關(guān)鍵因素將使我國符合氮管理標(biāo)準(zhǔn)的小麥?zhǔn)斋@面積增至75%，足以在不依賴進(jìn)口的情況下實現(xiàn)自給自足。這項研究填補(bǔ)了我國小麥生產(chǎn)管理水平定量評價的空白，為未來氣候條件下實現(xiàn)氮管理標(biāo)準(zhǔn)提供可行的案例。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)等項目的資助。