科研动态
我院王同朝教授团队长期致力于小麦-玉米作物抗旱节水栽培耕作理论与技术研究。近日，该团队在农田优化灌溉策略和调整种植结构减少农田氮足迹方面取得系列重要科研进展，在环境管理类TOP期刊《Journal of Environmental Management》（中科院一区，IF=8.7）和农学TOP期刊《Field Crops Research》（中科院一区，IF=5.8）接连发表2篇重要学术论文。
黄淮海平原的粮食生产稳定性对国家粮食安全至关重要，冬小麦-夏玉米一年两熟是该区主要的种植模式。然而，受温带季风气候的影响，冬小麦和夏玉米季节之间的降水不稳定，给农业生产带来挑战。传统的大水漫灌方式虽然方便，但导致水资源利用效率低下和地下水位的下降。近年来，微喷灌溉以其兼具喷灌和滴灌优势而迅速推广，但在黄淮海平原这种以一年两熟为特征的地区进行不同灌溉策略的并行分析给予的关注有限，尤其是在冬小麦-夏玉米周年轮作模式下，关于微喷灌溉的节水增产效益的研究较少。
近日，该研究成果以“Optimizing irrigation strategies for sustainable crop productivity and reduced groundwater consumption in a winter wheat-maize rotation system”为题发表在环境管理TOP期刊《Journal of Environmental Management》（中科院一区，IF=8.7）。
本研究在冬小麦-夏玉米周年轮作的基础上，在冬小麦设置三种灌溉策略，当40厘米层土壤含水量降至40%FC（约在拔节期左右），I-4，灌溉持续到40厘米土层的土壤含水量达到60% FC；I-6，灌溉持续到60厘米土层的土壤含水量达到80% FC。当土壤含水量下降到设定水平时进行再次灌溉。雨养处理（R）为对照，不进行灌溉处理。为了进一步探究农田水分消耗情况，引入WHCNS (Water Heat Carbon Nitrogen Simulator) 模型对农田水分消耗分量进行模拟。研究结果表明，I-4处理能够减少灌溉投入和田间水分损失，提高作物水分生产力，降低地下水的消耗，同时与I-6处理相比，保持作物产量。虽然雨养处理导致产量显著降低，但可以显著增加地下水的补给。相反，I-6处理导致大量田间水损失，并呈现最低的作物水生产率。从年度可持续性的角度来看，I-4处理平衡了作物产量和地下水消耗，实现了在不同降水年份下的可持续发展。这对于黄淮海平原周年作物轮作系统内可持续农业的发展是有益的。
博士生吴鹏年和王艳丽为本文共同第一作者，王同朝教授为通讯作者，团队关小康副教授和温鹏飞博士对该工作做了重要贡献。该研究得到了十四五国家重点研发计划（2021YFD1700900）和国家自然科学基金项目（31601258及31471452）等联合资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.119469
农业生产在碳和氮排放方面发挥着重要作用，其中，甲烷和氧化亚氮排放分别占全球的52%和85%，这些排放对全球变暖和环境污染起到了重要作用。近几十年来，农业活动导致的活性氮排放显著增加，这些排放对农业生态系统造成有害影响，包括土壤酸化、水体富营养化、生物多样性丧失和温室效应等。因此，量化和评估农业生产的碳和氮足迹，并探索有效的缓解策略至关重要。黄淮海平原是中国最大的冬小麦种植区，其年小麦总产量占到79.06%。该地区主要的种植系统是冬小麦-夏玉米轮作，然而，这种种植系统需要高投入的氮肥和水，导致约70%的氮损失。在黄淮海平原使用其它夏季作物（大豆、花生和红薯）与冬小麦复种可以形成不同的生产系统，从而达到减少氮素污染的目的。然而，从氮足迹的角度全面评估不同的生产系统仍不清楚，为加深对以小麦-玉米轮作为主导的种植系统向环境友好的种植系统转型的理解。
近日，该研究成果以“Optimized planting structures maintain system yield and economic benefits with less nitrogen footprint”为题发表在农学TOP期刊《Field Crops Research》（中科院一区，IF=5.8）。
本研究通过三年大田试验，设计三种夏季作物：夏玉米、夏大豆和甘薯结合冬小麦形成三种种植系统。研究结果表明将小麦-玉米轮作系统转变为小麦-大豆或小麦-红薯轮作系统可以显著提高系统产量和经济效益。尽管冬小麦-红薯系统经济效益优于冬小麦-大豆和冬小麦-玉米系统，但是其具有更高的氮足迹，相反，冬小麦-大豆系统则具有最小的氮足迹，表明它在减轻负面环境影响方面具有潜力。因此，建议采用冬小麦-大豆作物生产系统作为传统的冬小麦-玉米种植系统的可行替代方案，既能确保高产量，又能保证环境的可持续性。
博士生王艳丽和吴鹏年为本文共同第一作者，王同朝教授为通讯作者，团队关小康副教授和温鹏飞博士对该工作做了重要贡献。该研究得到了十四五国家重点研发计划（2021YFD1700900）项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109197
王同朝教授小麦玉米抗旱节水栽培团队
vic115维多利亚拥有作物学一级学科国家重点学科（河南省高校唯一），作物栽培学与耕作学、作物遗传育种学2个二级学科国家重点学科。依托作物学学科，建有国家“2011”计划河南粮食作物协同创新中心、国家小麦工程技术研究中心、省部共建小麦玉米作物学国家重点实验室、国家玉米改良中心郑州分中心等国家级和省部级科研平台17个。近年来，vic115维多利亚坚持以党的政治建设为统领，以立德树人为根本，以强农兴农为己任，着力推进作物学一流学科创建工作，推动学院各项事业高质量发展，为培养更多“一懂两爱”三农人才，保障国家粮食安全，服务我省经济社会发展、推进农业农村现代化和乡村全面振兴不断作出新的更大的贡献。
编辑/朱瑞萍 签审/李浩贤