中國日報7月25日電（記者 李夢涵） 7月25日，國際頂級學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》（Science）在線發(fā)表了中國農(nóng)大養(yǎng)分資源高效利用全國重點實驗室、資源與環(huán)境學(xué)院、國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院王光州副教授、張俊伶教授、張福鎖院士等在農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展領(lǐng)域取得的最新成果："調(diào)控植物-土壤反饋，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展"（Steering plant-soil feedback for sustainable agriculture）。該文章源于團隊長期駐扎科技小院生產(chǎn)一線的實踐積累，觀察和剖析了農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展所面臨的各種限制因素，基于在根際生態(tài)與調(diào)控領(lǐng)域40多年的研究積累，結(jié)合團隊近年來在根際生命共同體理論研究方面的進展，系統(tǒng)闡述了植物-土壤反饋的原理、機制與調(diào)控過程，及其對推動農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的實踐意義，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了全新的解決思路和方案。

論文將生態(tài)學(xué)研究中的"植物-土壤反饋"思想引入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，創(chuàng)新性地提出了作物高產(chǎn)與土壤健康協(xié)同的系統(tǒng)化研究新范式。論述了當(dāng)前以追求高產(chǎn)為目標(biāo)的集約化農(nóng)業(yè)過度依賴高產(chǎn)品種和外源投入，植物-土壤互作關(guān)系被削弱，造成系統(tǒng)負反饋作用加大，而正反饋作用減少，土壤退化嚴(yán)重，土壤健康現(xiàn)狀惡化。由于長期忽視了土壤健康，在面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題時多采用"快餐式"，且"頭疼醫(yī)頭，腳疼醫(yī)腳"的片面解決方式，導(dǎo)致土壤生態(tài)系統(tǒng)失衡，土壤多功能性難以發(fā)揮，嚴(yán)重威脅耕地質(zhì)量和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。論文指出，未來農(nóng)業(yè)科學(xué)研究需要改變研究范式，融合源自自然生態(tài)系統(tǒng)的解決方案，深入解析土壤生態(tài)系統(tǒng)各組分間的耦合作用、以及植物-土壤-微生物之間的互作機制，發(fā)展基于植物-土壤正向反饋為目標(biāo)的土壤健康管理技術(shù)，強化土壤多功能性的發(fā)揮對耕地產(chǎn)能的貢獻，減少外部依賴，推動綠色增產(chǎn)增效。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，做到有益生物利用與有害生物防治兼顧，短期生產(chǎn)和長期健康統(tǒng)籌，用地和養(yǎng)地結(jié)合，推動作物生產(chǎn)和土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的協(xié)同，實現(xiàn)"地越種越好"。

"植物-土壤反饋"實踐最早起源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)輪作制度對作物病害的防控，之后生態(tài)學(xué)家將其應(yīng)用到自然生態(tài)系統(tǒng)中，目前已發(fā)展成為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點和科學(xué)前沿。該理論將植物-土壤-微生物作為一個整體來研究，通過解析系統(tǒng)各要素之間的復(fù)雜互作關(guān)系，目前被廣泛用于解釋植物群落構(gòu)建、生物入侵和生態(tài)系統(tǒng)演替等生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)問題。論文指出，可持續(xù)農(nóng)業(yè)亟需發(fā)展基于植物-土壤反饋的系統(tǒng)化創(chuàng)新思路和技術(shù)解決方案，將地上作物管理和地下土壤過程緊密結(jié)合，發(fā)展集當(dāng)季作物生產(chǎn)與長期健康土壤培育為一體的綜合管理模式。在個體水平上，需要深入揭示植物-土壤互饋機制，在關(guān)注病原菌危害的同時，還需充分揭示有益菌和腐生菌等與植物的互作機制，發(fā)揮生物網(wǎng)絡(luò)的正向調(diào)控過程。借助現(xiàn)代分子育種與功能基因組學(xué)手段，定向改良植物的根系形態(tài)、分泌物組成和信號傳導(dǎo)等，精準(zhǔn)招募有益微生物、抑制病原菌，發(fā)揮級聯(lián)放大效應(yīng)，強化正反饋，減少負反饋，提高系統(tǒng)的內(nèi)在效率，減少外部投入。在田塊尺度上，通過作物-微生物協(xié)同育種、優(yōu)化養(yǎng)分管理、保護性耕作和多樣化種植等綜合措施，促進作物-土壤之間的有益互作，實現(xiàn)產(chǎn)量提升與土壤健康的協(xié)同作用。

基于植物-土壤反饋的新理念，文章提出了未來農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的五大重點方向：（1）深入解析植物基因組和代謝組如何調(diào)控根際微生物群落結(jié)構(gòu)和功能，指出作物育種亟需第一第二基因組的融合；（2）厘清根際微生物與土壤非生物屬性之間的互作關(guān)系，培育健康土壤以支撐作物高質(zhì)高產(chǎn)；（3）開發(fā)定殖效率高、環(huán)境適應(yīng)性強的微生物接種劑及相關(guān)綠色技術(shù)和產(chǎn)品，減少化學(xué)品投入；（4）推廣保護性耕作和作物多樣化配置，強化種間互作和生物網(wǎng)絡(luò)，增強地上-地下反饋協(xié)同；（5）構(gòu)建作物高產(chǎn)與土壤健康協(xié)同提升的長效機制和管理策略，支撐農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的氣候韌性。

張福鎖院士團隊長期致力于植物根際營養(yǎng)理論創(chuàng)新、農(nóng)田和區(qū)域養(yǎng)分高效管理、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理論與實踐等方面的研究，先后在Nature，Science，PNAS等頂刊發(fā)表36篇研究論文。張俊伶/王光州課題組前期在Nature Communication，Ecology Letters, Global Change Biology等期刊發(fā)表了多篇基于植物-土壤反饋理論的研究論文。此次發(fā)表在《科學(xué)》上的研究成果，進一步深化了團隊在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜互作機制和調(diào)控過程研究方面的科學(xué)認(rèn)知，為我國農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型提供了創(chuàng)新思路和系統(tǒng)化的解決方案。

中國農(nóng)大資源與環(huán)境學(xué)院優(yōu)秀人才王光州副教授為論文第一作者，張福鎖院士和張俊伶教授為通訊作者，荷蘭皇家科學(xué)院院士Wim van der Putten教授，加拿大皇家學(xué)會院士John Klironomos教授參與了該項工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32471638, U23A2054，32201330），國家重點研發(fā)計劃（2021YFD1900901，2022YFD1900102）等項目資助。