受人口增加、氣候變化和城市化的影響，全球糧食安全面臨挑戰(zhàn)，而過量施用氮肥已成為可持續(xù)或集約化農(nóng)業(yè)的主要挑戰(zhàn)之一。水田兩熟輪作制度是長江中下游典型的作物體系之一。因此，研究氮肥管理對水田兩熟制下作物產(chǎn)量、子粒品質(zhì)和土壤肥力的影響，是了解該體系下養(yǎng)分利用效率的關(guān)鍵。

中國科學(xué)院武漢植物園農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)學(xué)科組博士生劉闖在研究員陳防和劉毅、英國洛桑研究所研究員Lianhai Wu 等的指導(dǎo)下，利用多指標(biāo)綜合評估方法，研究我國長江流域主要輪作系統(tǒng)（水稻-小麥、水稻-油菜和早稻-晚稻）下作物產(chǎn)量、品質(zhì)與土壤肥力對農(nóng)田不同氮措施的響應(yīng)。結(jié)果表明：綜合評價指標(biāo)對單一屬性（即種子產(chǎn)量，作物質(zhì)量和土壤肥力）具有較好擬合度；施用緩控釋尿素（如小麥和油菜田中的稻米：150 kg N ha-1，其他作物：120 kg N ha-1），并配施普通尿素（30 kg N ha-1）和前季作物秸稈，在維持或輕微增加作物產(chǎn)量和氮素利用效率中仍具有重要影響；基于多指標(biāo)綜合評價方法獲得的氮素管理策略，雖然輕微降低了作物產(chǎn)量與氮素利用效率，但能夠明顯改善作物子粒品質(zhì)和維持土壤肥力。該研究為長江流域水田兩熟輪作體系進行合理養(yǎng)分管理提供理論依據(jù)。

相關(guān)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 為題，發(fā)表在Journal of the Sci?ence of Food and Agriculture 上，武漢植物園和英國洛桑研究所共同參與該研究。研究工作得到國家基礎(chǔ)研發(fā)專項、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公益性行業(yè)專項、國家留學(xué)基金委《2018 年中英聯(lián)合博士生創(chuàng)新基金》、英國生物技術(shù)與生物科學(xué)研究理事會（BBSRC）“Soils to Nutrition”等的支持。