近日，我院农学193班李昕宇同学以共同第一作者在《Computers and Electronics in Agriculture》发表了题为“Advances in the estimations and applications of critical nitrogen dilution curve and nitrogen nutrition index of major cereal crops. A review”的综述文章，系统总结了三大粮食作物临界氮浓度稀释曲线研究进展并阐明了氮营养指数的无损估测方法及其应用。
氮素是植物生长与作物产量形成的决定性因素之一。实时、准确地诊断作物氮素营养状况是进行氮肥智慧管理的根本前提。因此，面向作物高产高效与绿色低碳生产的现实需求，如何科学地进行氮素营养精确诊断并合理做出施肥决策，是制约农业绿色发展的瓶颈问题。临界氮稀释曲线反映了作物对氮素的吸收与生物量积累的动态关系，有助于理解与氮素吸收、利用相关的过程，基于其计算的氮素营养指数作为实时诊断作物氮素营养状况的敏感指标已被成功用于作物产量、品质以及氮素需求的估测。然而，本文通过系统梳理全球已建立的主要粮食作物临界氮稀释曲线发现，不同条件下建立的临界氮稀释曲线存在差异，但曲线之间的差异并不总反映出各种条件下的实际差异，也有可能反映模型参数估测的误差。因此，应作进一步研究，以解释在基因型×环境条件×管理措施下的临界氮稀释曲线参数的不确定性，以帮助开发通用型作物氮素营养诊断工具。
图 1 临界氮稀释曲线的构建（左图）及其不确定性（右图）
上述研究得到了国家自然科学基金（31601222）、国家级大学生创新创业训练计划（202110307003）等项目的资助。本科生李昕宇，日本东京大学Syed Tahir Ata-UI-Karim博士为本论文的共同第一作者，智慧农业创新团队曹强副教授为论文通讯作者。美国明尼苏达大学Prof. Yuxin Miao，明尼苏达州立大学Prof. Fei Yuan，日本东京大学Prof. Kato Yoichiro，中国农业大学田兴帅博士等参与了研究。
据悉，智慧农业创新团队是国际上开展植株临界稀释曲线研究的3个主要机构之一，多位团队成员位于全球发表该领域论文TOP10作者行列。近年来，团队重点围绕稻麦临界氮浓度稀释曲线的构建与应用开展研究工作，探索了基于植株生物量、器官生物量、叶面积指数及植被指数的临界氮浓度稀释曲线构建方法，并成功应用于氮素营养诊断与管理、籽粒产量品质预测、作物氮素需求估测、产量目标设定等方面。此外，还结合遥感技术开展实时、无损地氮素营养状况监测预测，融入作物生长模型模拟氮素吸收与分配并量化其它生理过程。
图 2 临界稀释效应研究机构与人员网络分析
