细胞世界

一直扎根于植物学研究的张福锁教授自回国后，在植物营养生理、生态与遗传等领域取得了许多重要的成果，今年其研究组接连在Nature杂志上发表评述性文章，介绍国内生态系统氮素沉降，以及“高产高效”科学研究和应用的新进展。近期这一研究组还发表了题为“中国东华北部分地区玉米主推品种高产氮高效潜力分析”的文章，评估了东华北主栽玉米品种在8个环境下的产量及氮效率，提出了实现玉米“高产高效”的新证据。

目前，全世界农业发展都面临着粮食安全、资源环境安全双重挑战。我国土地资源有限、水资源短缺、肥料施用不合理、环境污染问题日趋严重，农业面临的挑战尤其突出。只有持续增产并同时降低农业的环境效应，走高产高效的现代农业发展道路才能真正转变农业发展方式，才能实现作物高产与环境保护的协调。

5月2日张福锁教授、陈新平教授和美国斯坦福大学P.Vitousek教授发表了题为“An experiment for the world”的文章，阐述了新世纪以来我国农业在“高产高效”科学研究和应用方面取得的重要进展与成就。

文章指出，在政府投入的保障下，我国科学家正努力开展同时实现作物高产和资源高效的理论和技术研究，推动高资源环境代价的农业向高产高效的转变。从2003年到2011年，我国粮食产量增长了32%，增速高于世界其它地区一倍以上，肥料和水资源投入增幅却显著下降，资源利用效率逐步提高。“中国为世界农业科技发展提供了重要的借鉴”。

其中玉米在未来中国粮食增产中起着举足轻重的作用, 然而玉米氮肥利用效率较低是一个不争的事实，张福锁等人研究表明, 20 世纪 90 年代中国玉米的平均氮效率(NUE)只有 34 kg/kg。中国玉米生产中单产、NUE 离发达国家还有较大差距和提升空间，而氮高效品种将在兼顾高产氮高效两个目标中发挥重要作用。

为了评估利用氮高效品种实现玉米节氮增产的潜力，这一研究组对中国东华北主栽玉米品种在8个环境下进行了产量及氮效率评价, 以期为玉米高产氮高效育种提供依据。

结果表明, 在适宜的低氮胁迫下(减产幅度为 25%~60%), 玉米产量的基因型×氮互作效应显著, 能够筛选到不同类型的氮效率品种。目前东华北玉米主推品种中, 在高产栽培条件下,高产氮高效品种(包括双高效型和高氮高效型两种类型)的增产幅度为 8%~10%, 节氮潜力达到16%~21%。在低氮胁迫下, 耐低氮品种具有增产 12%的潜力。选育高产氮高效玉米品种是实现增产节氮的可行途径。

这些研究结果指出，在东华北地区的低肥力土壤或者经济不发达地区选择种植 LNE品种, 可能达到增产 10%-20%的效果, 建议施氮量为 120-225 kg/ha。