文献信息：

赵旭^*，夏龙龙，夏永秋，颜晓元^*. 土壤碳氮循环综合研究支撑农业可持续发展. 中国科学院院刊, 2024, 39(7): 1276-1287.

摘  要：常熟农业生态实验站（以下简称“常熟站”）成立于1987年，是中国科学院设在长江三角洲地区的唯一从事农业、资源与生态环境多学科综合观测、研究与示范基地。建站以来，常熟站在全国率先开展土壤氮素循环、农田固碳减排、农业面源污染等颇具特色的系统研究工作。近5年来，围绕我国农业可持续发展的优化施氮、碳减排与面源污染治理三大科技问题，创建了以经济和环境经济指标为依据的全国水稻适宜施氮量分区确定方法，提出了生物炭施用结合氮肥优化管理与生物炭生产过程生物油/气资源化利用实现我国粮食生产碳中和的技术路径，构建了耦合景观格局和生态过程的南方稻作区面源污染本土化模型，为我国持续推动农业减污降碳增效协同提供了重要科技支撑。

文章结构：

0  引言

1  开展“田块—区域—国家”多尺度长期、系统观测研究，创新和发展了稻田优化施氮的基础理论与技术

  1.1 量化了稻田残留化肥氮的长期去向

  1.2 揭示了水稻氮肥利用与损失的区域差异及原因

  1.3 创建了经济和环境经济指标优化的水稻适宜氮量分区确定方法

2  系统开展我国主粮生产体系碳减排技术途径研究，为推动农业碳中和实现提供科技支撑

  2.1  明确了我国主粮生产碳排放的时空格局

  2.2  提出了我国粮食生产碳中和的技术路径

3  开展了南方多水体面源污染成污机制、模型模拟与决策支持研究，助力美丽田园建设与乡村振兴

  3.1 明确了水体反硝化消纳的影响机制

  3.2 构建了南方稻作流域农业面源污染本土化模型

4  为重大科技任务顺利实施提供重要保障

5  结语

图 1  提高稻田氮肥利用率的“两步走”原则

Figure 1  Conceptualized two-step strategy for optimal N fertilizer management of rice paddy

注：（a）水稻产量； （b）氮肥偏生产力； （c）表观氮肥回收率； （d）氮肥生理效率； （e）氮肥农学效率； （f）籽粒氮浓度

Note: (a) rice yield; (b) partial factor productivity; (c) apparent N recovery efficiency; (d) physiological efficiency; (e) agronomic efficiency; (f) grain N content

图 2  华东与东北水稻产量、氮肥利用效率指标、籽粒氮浓度与施氮量的关系及其在农户传统施氮量下的比较

Figure 2  Responses of rice yield, N use efficiency indexes and grain N content to N rates and their comparison under farmer’s N practice in East China and Northeast China

图 3  全国水稻施氮量优化策略

Figure 3  Optimal nitrogen rate strategy for sustainable rice production in China

图 4  2005年（a）和2018年（b）我国主粮作物生产碳排放空间特征

Figure 4  Spatial variation of GHG emissions from staple food production in China

图 5  我国主粮作物生产实现碳中和的路径

Figure 5  Pathways of staple crop production to carbon neutrality in China

注：（a）多水体类型； （b）沟系级别； （c）沟渠硬化程度；（d） 有无植物； （e）池塘大小

Note: (a) Water body type; (b) Ditch orders; (c) Degree of concrete; (d) Plant presence; (e) Pond size

图 6  不同类型水体反硝化速率变异图

Figure 6  Variation of denitrification rate for differen types of water

注：（a）多水体流域面源污染模型新框架；（b）句容农业流域流失量—消纳量—负荷量分布式模拟结果

Note: (a) New framework of non-point source pollution model in multi-water watershed; (b) Distributed simulation results of field emission, removal and load in Jurong agricultural watershed

图 7  多水体流域面源污染模型新框架与流失量—消纳量—负荷量分布式模拟结果

Figure 7  New framework of non-point source pollution model in multi-water watershed and distributed simulation results of field emission, removal and load

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/_KOO70cd1lphd2NnqiwrKg