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生物所功能食品作物团队在《Science》eLetters栏目发表评论——大麦在氮磷平衡中的作用
作者:杨晓梦2022年02月08日点击数:10743

   在2022年2月3日《Science》第375卷6578期eLetters栏目,云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所曾亚文研究员等在线发表评论“The Role of Barley in the Nitrogen-phosphorus Balance”(https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4827)。该评论指出,氮肥的使用及其流入水体导致氮磷失衡,对生态系统和粮食安全造成严重后果,加速了从气候到土地利用再到物种灭绝的全球变化。人类活动使氮/磷比(N/P)从20世纪80年代的19:1增加到2020年的30:1,如土壤(22:1)、腐殖质(17:1)、海水(16:1)、陆生植物(30:1)、浮游生物(16:1),特别是化石燃料燃烧产生的氮氧化物,固氮作物和氮肥的使用,以及径流到水体中的氮氧化物。土壤N/P比例不平衡会影响公共健康和作物的化学成分,而提高N和P的利用效率被认为是防止粮食生产中N/P比失衡及其环境问题的最有效途径。大米是防治糖尿病高抗性淀粉(>3%,GI<55)和诱发代谢综合症高血糖生成指数(GI >85)的重要来源,如功米3号因易倒伏而不能施用氮肥;云南省德宏州冬季马铃薯-水稻轮作中,云功米7号采用水稻+鱼种植模式,不施化肥,尤其是不施氮肥,产量达8.3吨/顷。云南有3大山脉系列(海拔76.4~6740 m)和6个主要水系,889条河流和生命起源的9个高原湖泊,7个气候类型从2.5亿年至今创造了最高的生物多样性。本团队的研究成果对于云南治理九大高原湖泊非点源污染,促进中国生态文明建设和世界生物多样性保护具有重大的理论意义和较高的实用价值。

   大麦在解决氮磷不平衡方面起着重要作用。在师宗县,云饲麦3号在3500公顷以上不施氮或少施氮条件下,每公顷产量为6.5吨,最高产量为9.2吨/顷。2016至2021年,烟草大麦轮作示范推广面积45万公顷,大麦增产20.25万吨,烟草增值1.1亿美元,其中大麦减少氮肥及烟草减少农药共节支1.7亿美元。烟草大麦轮作实现大麦籽粒和烟叶双丰收的技术优势如下:烟草吸收更多的钾肥及氮磷吸收较少,从而减少病害,每公顷至少增加收入250美元;大麦氮素吸收多而磷钾吸收少,其中每公顷增产450千克以上;大麦减少氮肥及烟草减少农药两种作物每公顷减少劳动力375美元。大麦与连作障碍作物(烟草、蔬菜、花卉、大豆、马铃薯、中药材等)轮作减少病害和用药量有一定作用,特别是在不施氮或少施氮条件下促进大麦生产。因此,大麦与连作障碍作物轮作已成为中华人民共和国农业农村部“一控二减三基本”的成功范例,经济、社会和生态效益十分显著。

   在国家大麦青稞产业技术体系(CARS-05-01A-04)资助下,大麦是饲草饲料、酒业原料、健康粮食、功能食品、观赏织造、中药材六位一体的综合利用率最高的禾谷类作物。在人类从非洲到亚洲,再到欧亚大陆的迁徙过程中,大麦对人类的健康和文明发挥了重要作用;大麦籽粒和苗粉富含30种成分对20多种慢性疾病作用显著,这是由于大麦苗粉(GABA,类黄酮,SOD,K-Ca,维生素,色氨酸)和籽粒(β-葡聚糖,多酚,阿拉伯木聚糖,植物甾醇,生育酚,抗性淀粉)的分子机制,支持了人类细胞病理论。大麦育种岗位科学家以大麦和功能稻米为主建立了功能食品作物的种质、品种、理论、技术、产品、标准和品牌全产业链的技术体系。这些成果不仅促进了高原特色功能农业、食品制造业、旅游文化产业、传统优势产业、生物医药健康产业的可持续发展,同时也促进了秋播区大麦六位一体综合利用的发展,拓展了农业发展空间。(审核:程在全)

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