法斯 前沿专题：氮素研究进展——从土壤到植物再到环境

　　论文标题：从土壤到植物再到环境的氮素研究进展（前沿专题：氮素研究进展——从土壤到植物再到环境）

　　期刊：农业科学与工程前沿

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　　氮研究进展：从土壤到植物再到环境

　　从土壤到植物再到环境的氮素研究进展

　　第 9 卷·第 3 期·2022 年 9 月

　　近日，《农业科学与工程前沿》（英文FASE）发表2022年第3期，题为《氮素研究进展：从土壤到植物再到环境》。 本期特刊由荷兰瓦赫宁根大学环境系统分析系Wim de Vries教授、中国农业大学资源与环境学院刘学军教授、袁立兴教授共同编译。 共邀请了15位氮素研究领域的顶尖专家，从植物、土壤到环境不同尺度，分享了他们在氮素研究方面的最新进展和观点。 围绕氮素利用与转化、氮素管理、氮素对环境和气候的影响、提高氮素利用效率、减少氮素流失的减缓方法等四个主题进行详细讨论，帮助读者系统地了解氮素对植物、土壤和作物的影响。环境的影响和重要性。

　　 ·专辑概览·

　　氮是植物、动物和人类必需的营养素，也是蛋白质的关键元素。 随着全球人口的快速增长，需要向土壤中注入更多的氮以增加粮食产量。 然而，由于作物和动物生产中氮的利用效率低下，大量氮流失，造成各种环境问题，包括土壤酸化、富营养化和水污染、空气污染、生物多样性丧失/健康影响以及温室气体排放和气候变化正在威胁我们的生态环境。 因此，人类面临着如何平衡氮需求（满足食物需求）和氮限制（避免环境破坏）的巨大挑战。 其中，提高氮素利用效率是实现绿色发展的主要途径之一。 本期特刊总结了从植物、土壤到环境等不同尺度氮素研究的最新进展，包括15篇综述和研究文章，分为四个主题，分别是（1）氮素利用与转化（3篇）、（ 2）氮素管理（4篇），（3）氮素对环境和气候的影响（5篇），（4）提高氮素利用效率、减少氮素流失的途径和方法（3篇）。

　　针对作物和微生物对氮素的高效利用，中国科学院遗传与发育生物学研究所刘辉等学者综述了提高高产禾谷类作物氮素利用效率的潜在方法，重点关注了当前对氮可用性的代谢适应。 知道。 他们认为，精准基因改造的应用将推动第二次绿色革命的可持续发展。 中国农业大学彭晶晶等学者总结了土壤微生物氮循环过程和植物-微生物相互作用在提高氮利用效率和土壤健康方面的潜在作用。 福建农林大学钟永嘉等学者通过案例研究，评估了不同间作制度对茶园土壤细菌群落组成、多样性和功能的影响。 结果表明，在大豆和油菜间作系统中，土壤微生物群落的变化促进了生物固氮作用。 以及对茶叶的氮素养分供应。

　　在农业生态系统氮素管理方面，美国马里兰大学张鑫等学者针对氮素作物产量表现和氮肥利用效率提出了综合氮素管理指数（SNMI，Sustainable Nit Management Index），从而兼顾粮食生产和环境保护。 需要。 该研究的作者指出，自20世纪70年代以来，各国之间的SNMI值存在巨大且不断扩大的差异，反映了世界各地不同水平的氮管理实践。 澳大利亚墨尔本大学梁夏等学者阐述了澳大利亚农业和粮食系统可持续发展面临的主要挑战和未来机遇。 通过农业、生态和社会经济方法和技术的结合，澳大利亚农业和粮食系统可以实现可持续发展和减少环境污染和更高经济效益的目标。 西南大学张芬等学者阐述了我国蔬菜生产中氮肥管理的研究进展，强调了氮肥管理可以优化的方向：氮肥施用量、氮肥种类/形式（如如缓释肥料、脲酶和硝化抑制剂）、作物和土壤管理的改进（如高产品种）。 最后，西北农林科技大学/农业农村部（西北植物营养与农业环境重点实验室）朱学强等学者总结了蔬菜、果园氮素管理的现状和挑战，并提出了解决方案。未来经济作物的可持续生产。 包括合理施肥、用有机肥替代矿质氮肥、滴灌施肥、添加脲酶和硝化抑制剂等。

　　关于氮循环及其对环境和气候的影响，中国科学院山地表面过程与生态调控重点实验室/中国科学院成都山地灾害与环境研究所的朱波等学者进行了评估有机肥替代矿质氮肥对紫色土丘陵区土壤-作物系统的影响氮素损失的影响提出了部分替代而不是完全替代有机肥料的优势。 中国科学院亚热带农业生态研究所/中国科学院大学沈建林等人根据亚热带丘陵地区氮循环及其相关损失到空气和水（包括NH3、N2O、NOx和NO3）现场监测和模型模拟结果。 兰卡斯特大学Carly J. STEVENS等学者综述了氮沉降对全球草原（欧洲、南北美洲、亚洲、非洲和大洋洲）的影响，即土壤富营养化和酸化导致物种丰富度下降，生物量增加。 研究进展。 北京师范大学杜恩载等学者通过文献综述了氮沉降对城市森林的影响，重点关注氮循环、土壤酸化、养分失衡、温室气体排放、树木生长、植物和土壤微生物多样性等。作者提出城市森林生态系统作为氮沉降热点应受到更多关注。 斯坦福大学Peter M. VITOUSEK等学者利用简化模型发现，降水时间变异性增加会降低作物产量，增加集约种植系统中的氮素损失，这将对未来气候变化下的粮食安全和环境保护构成威胁。

　　中国科学院南京土壤研究所谢朝普等学者围绕提高氮素利用效率、减少氮素流失的解决方案，报道了我国氮素流动的历史趋势、氮素流失对环境的威胁以及氮素流失对环境的影响。氮肥管理的成功。 氮污染治理案例与障碍. 作者认为，有效的氮肥管理措施和政策支持是减少氮肥不利影响的关键。 英国洛桑研究所Tom MISSELBROOK等学者综述了中英氮农学两个虚拟联合中心（CINAg和N-CYCLE）在利用畜禽粪便提高农业肥料和土壤氮素利用效率方面的贡献健康在中国。 最后，中国农业大学刘学军等学者系统总结了我国氮素研究的最新进展，包括活性氮引起的环境问题、氮素管理技术和成功实践； 作者提出了一个新的食物链氮管理框架，以应对未来的氮挑战，包括有机肥料的回收利用、农作物和动物的优化生产以及人类饮食的改善。

　　作为客座编辑，三位特约专家感谢所有作者和审稿人对本期特刊“氮研究进展：从土壤到植物到环境”做出的重要贡献。 我们还要感谢FASE编辑团队的大力支持和帮助。

　　 · 稿件专家 ·

　　维姆·德弗里斯

　　荷兰瓦赫宁根大学环境系统分析系教授兼综合营养影响模型主席。 研究重点是农业或作物生产中氮和磷的使用，空气、土壤和水的综合影响，温室气体交换，以及养分沉降和气候变化对陆地生态系统生产力、碳固存和植物物种多样性的相互作用。 。 发表学术期刊文章、书籍章节和报告600多篇。 担任空气、土壤和水研究（2008-2021）、Geoderma-regional（2013-）、农业科学与工程前沿（2018-）和氮（2019-）副主编。

　　刘学军

　　中国农业大学资源与环境科学学院、国家农业绿色发展研究院教授。 主要从事农业与环境相互作用研究，重点研究大气沉降、氮循环及其对土壤酸化、富营养化、氨氮和农田温室气体排放的影响。 他发表了 300 多篇期刊文章和多个专着章节，并担任 Atmosphere 和 National Science Open (NSO) 期刊的副主编。

　　袁立兴

　　中国农业大学资源与环境科学学院、国家农业绿色发展研究院植物营养系教授。 他在德国霍恩海姆大学获得博士学位。 主要研究植物养分利用效率的生理、遗传和分子机制，特别是根系结构的发育和养分吸收利用过程。 他在国际学术期刊上发表了 100 多篇同行评审论文，并担任《Frontiers in Plant Science》副主编。

　　 FASE衷心感谢专辑贡献者、所有作者和审稿人对这张专辑的大力支持和重要贡献！

　　《Frontier》系列英文学术期刊

　　由教育部主管、高等教育出版社主办的《Frontiers》系列英文学术期刊于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。 该系列期刊涵盖基础科学、生命科学、工程技术、人文社会科学四大主题。 是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群。 其中13篇被SCI收录，另有13篇被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应国际学科收录。 被收录于权威检索系统，具有一定的国际学术影响力。 该系列期刊采用网络优先出版，保证文章尽快发表。

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