一 新阶段植物营养学的发展目标

    1 作物养分高效—解析养分高效的遗传基础与调控网络

    作物养分高效的基础在土壤环境，根本保障在 作物自身遗传特性。因此，作物养分高效的分子遗 传调控基础一直是农业科学研究领域的热点和难点。具体包括：

    1) 氮、磷、钾等大量元素的信号转 导、吸收转运、代谢利用等分子遗传调控机制，通过养分高效的遗传改良和分子手段挖掘优异种质资源，旨在提升作物产量和品质，保障粮食安全；

    2) 铁、锌、硒等微量元素吸收富集的遗传调控机制，从遗传角度实现微量元素的生物富强化，以解决世界的“隐形饥饿”问题；

    3) 不同营养元素之间的协同或拮抗机制，以及不同生物或非生物胁迫对养分元素吸收利用的影响机制，揭示作物在复杂环境 中的养分利用策略，以优化养分管理措施。

    2 土壤肥力持续—揭示养分循环过程与土壤健康维持机制

    土壤肥力持续提升是实现养分资源高效利用的前提。当前，土壤肥力研究主要关注土壤-植物系统养分循环过程与土壤健康维持机理。具体包括 :

    1) 气候变化对碳氮养分转化速率和调控路径的影响机制，利用大数据模型评估全球土壤碳汇潜力和氮平衡趋势，并通过分子手段阐明土壤生物驱动的养分循环机制，以增强农业应对气候变化的适应能力;

    2) 土壤微生物结构和功能多样性，利用多组学技术加强对未知微生物组成和功能探索，通过调控土壤微生物网络稳定性，促进土壤持续健康发展；

    3) 根际微生物和作物互作关系及其对作物养分吸收的调控机制，阐明根际微生物促进宿主作物养分高效的作用机理，以优化作物生长条件并提高作物产量。

    3 肥料产品绿色一创制新型绿色材料与高效肥料产品

    肥料是保障作物高产稳产的核心投入品。面对作物高产与环境安全之间的矛盾，新型肥料创制及其高效机制成为解决这一矛盾的前沿热点。具体包括: 

    1) 以生物基可降解包膜材料为基础的包膜技术创新和包膜缓释肥料的创制，通过优化化肥养分的释放及供应模式，以提高肥料的使用效率;

    2) 有机废弃物肥料化、资源化和商品化，通过无害化处理快速发酵、生物炭制备、有机无机肥配伍、增效载体等技术创新，旨在促进资源循环利用，以实现农业生产、环境保护与经济效益的平衡发展;

    3) 智能水肥一体化技术，结合水溶性肥料产品创新和实时动态监测技术，实现水分和养分的协同管理;

    4) 以作物核心微生物组为基础的微生物肥料创制，利用新型培养技术发掘优良作物促生菌种，探索其养分高效机理。

    4 施肥技术智能一构建智能化推荐施肥技术与装备

    确保作物产量和质量的同时，减少人力投入和保护生态环境是农业高质量发展的重要目标。针对这一目标，智能化施肥技术与装备已成为当前的关注焦点。具体包括:

    1) 基于大数据的智能推荐施肥模型与方法，通过构建完善的作物养分吸收大数据平台，优化施肥管理同时提高施肥决策的科学性；

    2) 植株营养诊断与施肥技术的信息化和机械化如农业机器人、无人机等研发，确保养分供应与作物需求精确匹配，最大限度地提升施肥作业效率和养分利用效率，以提高施肥的精确性和时效性；

    3) 农田养分资源高效利用的生态环境效应，评估不司施肥策略对生态环境的长周期影响，明确养分投入与全球气候变化的量化关系，推动环境友好型农业实践。

    二 新阶段植物营养学重点任务

    在过去近 40 年，我国植物营养学科发展取得了长足进步，形成了适应我国国情和农情的科学施肥解决方案，有效提升了我国农业生产整体水平。然而，我国耕地长期高强度、超负荷利用背景下土壤肥力水平持续下降，耕地综合生产能力下降风险加剧。如何实现耕地高强度利用下的作物高产、养分高效、环境友好等多重目标，成为当前植物营养学科发展的重要任务。当前我国植物营养学研究仍存在诸多不足。在营养遗传方面，研究过分侧重单基因挖掘，而对作物养分高效利用的多信号调控网络缺乏系统性认识。在养分循环方面，土壤培肥与高产高效难以协同，耕地高强度利用下养分循环机制尚不明确，土壤肥力维持机理不清，培肥增效调控途径缺乏。在肥料创制方面，主要以固体单质化肥掺混居多，而安全、环保、可降解的绿色生物基膜材缓控释肥不足，养分释放与作物吸收难以同步生物肥料、水溶性肥等功能肥料施用占比依然较低，肥料产品与施肥机械匹配度不高。在施肥技术方面，在小农户和规模化农场长期并存条件下，需要加强适应小农户田间尺度的轻简、精准、智能推荐施肥方法研发和推广，同时优化适应大农场作业的智能机械装备施肥参数和感知决策能力。因此针对上述突出问题，新阶段植物营养学未来重点研究任务包括以下几个方面:

    1) 作物养分高效与抗逆分子调控网络。重点闻明作物-环境关键界面的互作分子机制，深入解析作物养分高效及抗逆分子调控网络，探索作物养分高效与高产、优质协同机理，为养分高效抗逆新品种创制提供重要理论基础。

    2) 土壤养分循环与微生物组功能挖掘。重点闻释耕地高强度利用下外源无机养分转化与损失阻控机理，明确土壤肥力维持机制与有机质提升途径深入挖掘土壤微生物组在养分资源高效利用中的功能潜力，开展全球土壤碳氮循环模型模拟与未来场景预测。

    3) 新型绿色高效肥料创制与应用。重点加强与生物学、材料学、化学等交叉融合，阐明肥料养分释放与作物吸收同步机制，突破新型绿色生物基膜材与养分释放精准调控，揭示肥水协同增效机制与产品创新，开展基于微生物组的肥料创制与应用。

    4) 农田养分协同优化原理与方法。重点推进智能化大数据推荐施肥方法研发，强化基于传感器和信息技术的养分实时诊断技术，优化大数据施肥决策模型与配套机械，明确农田养分资源高效利用的生态功能与环境效应，实现养分协同优化与精准管理。

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