当超级杂交稻的高产神话遭遇环境代价的拷问，一套名为FCNWEP的六维评价框架给出了新的解法：通过“优化施氮+适度密植+间歇灌溉”的综合管理模式，实现产量提升30%、利润翻倍的同时，碳、氮、水、能足迹全线下降。
一、高产背后的“环境欠账”
超级杂交稻让中国乃至全球的粮仓更稳——自1996年国家超级稻育种计划启动以来，产量潜力从10.5吨/公顷一路跃升至16吨/公顷，不断刷新纪录。然而，高产的背后往往依赖大量化肥和水资源的投入，由此引发的环境问题日益凸显：温室气体排放加剧、水体富营养化、地下水超采、土壤退化……
此前的研究多聚焦于单一维度的产量或资源效率评估，缺乏对粮食产出、环境足迹、经济效益的全局考量。如何在保障粮食安全的同时，实现农业绿色可持续发展，成为摆在科学家面前的紧迫课题。
二、科创亮点：FCNWEP六维框架的“算账”逻辑
2026年2月，长江大学农学院张运波教授团队联合澳大利亚塔斯马尼亚大学等机构在《Journal of Integrative Agriculture》发表研究，首次构建并应用了“食物–碳–氮–水–能源–利润”(FCNWEP)六维耦合评估框架，为超级杂交稻的绿色高产提供了全新的定量化决策工具。
亮点一：六维同框，打破“单指标”评价局限
传统评价要么只看产量，要么只算环境账，往往陷入“按下葫芦浮起瓢”的困境。FCNWEP框架将粮食产出、碳足迹、氮足迹、水足迹、能源足迹、经济效益置于同一分析坐标系，通过多年多点定位试验，对不同栽培模式进行多目标综合评分。
亮点二：多点多年试验，数据扎实
研究团队以第四期超级杂交稻代表性品种“Y两优900”为材料，于2017年至2021年在湖北荆州、湖北随州、湖南长沙三个典型稻作区进行多年定位试验。设置四种栽培管理模式：
| 处理 | 施氮量 (kg N/ha) | 施肥比例 (基肥:分蘖肥:穗肥:粒肥) | 灌溉方式 |
|---|---|---|---|
| CK (对照) | 0 | — | 常规灌溉 |
| CCM (常规管理) | 210–250 | 7:3:0:0 | 常规灌溉 |
| ICM1 (综合管理1) | 180–210 | 5:2:3:0 | 间歇灌溉 |
| ICM2 (综合管理2) | 240–270 | 5:2:2:1 | 间歇灌溉 |
亮点三：ICM2模式表现惊艳——增产13–30%，利润翻倍
研究结果显示，采用“优化施氮+适度密植+间歇灌溉”的综合管理模式(ICM2)在所有三个试验点均表现最优：
产量表现：
荆州：比常规管理(CCM)增产30.2%
随州：比常规管理(CCM)增产24.7%
长沙：比常规管理(CCM)增产13.3%
经济效益：
荆州：净利润比CCM高31.8%，比ICM1高115.2%
随州：净利润比CCM高32.2%，比ICM1高109.9%
长沙：净利润比CCM高15.4%，比ICM1高34.0%
亮点四：环境足迹全线下降
更关键的是，ICM2在增产增效的同时，实现了单位产量的碳足迹、氮足迹、水足迹、能源足迹显著下降。氮肥利用效率和能源利用效率同步提升，真正做到了“既要高产，又要低碳”。
三、技术内涵：从“经验种田”到“多维优化”
FCNWEP框架的深层价值在于改变了农业管理决策的底层逻辑。传统栽培管理依赖经验积累，往往追求单一目标最大化;而FCNWEP框架通过六维耦合分析，能够识别出多个目标之间的权衡关系与协同潜力。
以ICM2模式为例，其成功的关键在于：
氮肥后移：将传统的前期集中施肥调整为“基肥:分蘖肥:穗肥:粒肥=5:2:2:1”，匹配水稻吸氮规律，减少氮素损失
间歇灌溉：替代传统淹水灌溉，减少甲烷排放的同时提高水分利用效率
适度密植：优化群体结构，提高光能利用效率
四、应用前景：从“试验田”走向“大田”
1. 可复制的绿色高产模板
ICM2模式的参数(240–270 kg N/ha、5:2:2:1施肥比例、间歇灌溉)具有明确的量化指标，便于各地根据气候、土壤条件进行本地化调整，具备大面积推广的潜力。
2. 政策与补贴的量化依据
FCNWEP框架可为国家农业补贴、碳交易、生态补偿等政策设计提供科学依据。未来，农民的收益不再仅取决于产量，还可因减少碳足迹、氮足迹获得额外激励。
3. 全球稻作区的参考价值
中国超级杂交稻的种植模式和技术路径，对东南亚、南亚等主产稻区具有重要借鉴意义。FCNWEP框架为全球稻作绿色转型提供了可直接套用的评价指标与管理模板。
4. 育种目标的重新校准
研究同时揭示了一个重要警示：超级杂交稻品种进化虽提升了产量，但也导致碳足迹和氮足迹增加，复合可持续性得分在后期出现下降。这意味着未来育种不仅要追求“高产潜力”，更要关注“环境表现”——FCNWEP框架为育种家提供了新的选择压力指标。
五、产业价值：让“绿色”成为新的竞争力
这项研究的深层意义在于重新定义了农业生产的价值维度。过去，农业的价值只体现在“产出”;如今，通过FCNWEP框架，节约的碳、氮、水、能都可以被量化、被定价、被交易。
正如论文通讯作者张运波教授所言：“ICM2模式证明，高产与低碳不是单选题。通过精准管理，我们可以让超级杂交稻在养活更多人口的同时，对地球更友好。”
当全球农业面临气候变化与资源约束的双重压力，FCNWEP框架提供的这套“六维算账法”，或许正是通向“高产、高效、低碳、高利润”未来农业的导航图。
来源：长江大学农学院(农业农村部长江中游作物绿色高产重点实验室);澳大利亚塔斯马尼亚大学农业研究所;广西大学农学院;俄勒冈州立大学赫尔米斯顿农业研究与推广中心；作者：Jun Deng, Ke Liu, Xiangqian Feng, Jiayu Ye, Matthew Tom Harrison, Peter de Voil, Tajamul Hussain, Liying Huang, Xiaohai Tian, Meixue Zhou, Yunbo Zhang；题目：Exploring strategies for agricultural sustainability in super hybrid rice using the food–carbon–nitrogen–water–energy–profit nexus framework(基于食物-碳-氮-水-能源-效益关系框架的超级杂交稻农业可持续性策略研究)；发表于：Journal of Integrative Agriculture（2026年2月)。
