由于人口增加，气候变化以及城市化，全球粮食安全将面临越来越激烈得挑战，而过量氮肥施用已成为可持续或集约化农业的主要挑战之一。水田两熟轮作制度是长江中下游典型的作物体系之一。因此，研究氮肥管理对水田两熟制下作物产量，子粒品质和土壤肥力的影响是了解其体系下养分利用效率的关键。
武汉植物园农业环境生态学科组博士生刘闯在陈防研究员、刘毅研究员与英国洛桑研究所Lianhai Wu研究员等老师共同指导下，利用多指标综合评估方法研究了我国长江流域主要轮作系统(水稻-小麦、水稻-油菜和早稻-晚稻)下作物产量、品质与土壤肥力对农田不同氮措施的响应。结果表明：1）综合评价指标对单一属性（即种子产量，作物质量和土壤肥力）的拟合度很好。2）施用缓控释尿素（如小麦和油菜田中的稻米：150 kg N ha-1，其他作物：120 kg N ha-1）配施普通尿素（30 kg N ha-1）和前季作物秸秆处理在维持或轻微增加作物产量和氮素利用效率方面仍具有重要作用。3）基于多指标综合评价方法获得氮素管理策略虽然轻微降低了作物产量与氮素利用效率，但能明显改善作物子粒品质和维持土壤肥力。该研究为长江流域水田两熟轮作体系合理养分管理提供了理论依据。
相关研究成果以“Impacts of nitrogen practices on yield, grain quality, and nitrogen‐use efficiency of crops and soil fertility in three paddy‐upland cropping systems”为题，发表在国际著名学术期刊《Journal of the Science of Food and Agriculture》上。武汉植物园和英国洛桑研究所共同参与了该研究。研究工作得到了国家基础研发专项(2016YFD0200108), 农业农村部公益性行业专项(20150312203), 国家留学基金委《2018年中英联合博士生创新基金》 (201802527008) 和英国生物技术与生物科学研究理事会(BBSRC)“Soils to Nutrition” (S2N, BBS/E/C/000I0320 and BBS/E/C/000I0330)等项目的资助。
