中國日報7月25日電（記者 李夢涵） 7月25日，國際頂級學術刊物《科學》（Science）在線發表了中國農大養分資源高效利用全國重點實驗室、資源與環境學院、國家農業綠色發展研究院王光州副教授、張俊伶教授、張福鎖院士等在農業綠色發展領域取得的最新成果："調控植物-土壤反饋，推動農業可持續發展"（Steering plant-soil feedback for sustainable agriculture）。該文章源于團隊長期駐扎科技小院生產一線的實踐積累，觀察和剖析了農業綠色發展所面臨的各種限制因素，基于在根際生態與調控領域40多年的研究積累，結合團隊近年來在根際生命共同體理論研究方面的進展，系統闡述了植物-土壤反饋的原理、機制與調控過程，及其對推動農業綠色轉型的實踐意義，為農業可持續發展提供了全新的解決思路和方案。

論文將生態學研究中的"植物-土壤反饋"思想引入農田生態系統，創新性地提出了作物高產與土壤健康協同的系統化研究新范式。論述了當前以追求高產為目標的集約化農業過度依賴高產品種和外源投入，植物-土壤互作關系被削弱，造成系統負反饋作用加大，而正反饋作用減少，土壤退化嚴重，土壤健康現狀惡化。由于長期忽視了土壤健康，在面對農業生產實際問題時多采用"快餐式"，且"頭疼醫頭，腳疼醫腳"的片面解決方式，導致土壤生態系統失衡，土壤多功能性難以發揮，嚴重威脅耕地質量和農業綠色發展。論文指出，未來農業科學研究需要改變研究范式，融合源自自然生態系統的解決方案，深入解析土壤生態系統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，發展基于植物-土壤正向反饋為目標的土壤健康管理技術，強化土壤多功能性的發揮對耕地產能的貢獻，減少外部依賴，推動綠色增產增效。在農業生產實踐中，做到有益生物利用與有害生物防治兼顧，短期生產和長期健康統籌，用地和養地結合，推動作物生產和土壤生態系統服務的協同，實現"地越種越好"。

"植物-土壤反饋"實踐最早起源于農業生產輪作制度對作物病害的防控，之后生態學家將其應用到自然生態系統中，目前已發展成為生態學領域的研究熱點和科學前沿。該理論將植物-土壤-微生物作為一個整體來研究，通過解析系統各要素之間的復雜互作關系，目前被廣泛用于解釋植物群落構建、生物入侵和生態系統演替等生態學領域的基礎科學問題。論文指出，可持續農業亟需發展基于植物-土壤反饋的系統化創新思路和技術解決方案，將地上作物管理和地下土壤過程緊密結合，發展集當季作物生產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，發揮生物網絡的正向調控過程。借助現代分子育種與功能基因組學手段，定向改良植物的根系形態、分泌物組成和信號傳導等，精準招募有益微生物、抑制病原菌，發揮級聯放大效應，強化正反饋，減少負反饋，提高系統的內在效率，減少外部投入。在田塊尺度上，通過作物-微生物協同育種、優化養分管理、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，實現產量提升與土壤健康的協同作用。

基于植物-土壤反饋的新理念，文章提出了未來農業科學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控根際微生物群落結構和功能，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系，培育健康土壤以支撐作物高質高產；（3）開發定殖效率高、環境適應性強的微生物接種劑及相關綠色技術和產品，減少化學品投入；（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絡，增強地上-地下反饋協同；（5）構建作物高產與土壤健康協同提升的長效機制和管理策略，支撐農業系統的氣候韌性。

張福鎖院士團隊長期致力于植物根際營養理論創新、農田和區域養分高效管理、農業綠色發展理論與實踐等方面的研究，先后在Nature，Science，PNAS等頂刊發表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等期刊發表了多篇基于植物-土壤反饋理論的研究論文。此次發表在《科學》上的研究成果，進一步深化了團隊在農田生態系統復雜互作機制和調控過程研究方面的科學認知，為我國農業綠色轉型提供了創新思路和系統化的解決方案。

中國農大資源與環境學院優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，荷蘭皇家科學院院士Wim van der Putten教授，加拿大皇家學會院士John Klironomos教授參與了該項工作。該研究得到了國家自然科學基金（32471638, U23A2054，32201330），國家重點研發計劃（2021YFD1900901，2022YFD1900102）等項目資助。