近日，海南大学热带农林学院巨晓棠教授团队的李婷玉副研究员在国际权威期刊<Cell>旗下<One Earth>（5年影响因子18.1）上，在线发表了题为“A multi-level integration framework for sustainable nitrogen management in tropical agriculture”的研究论文。该研究提出了热带地区氮素管理多层次集成框架，破解了热带经济作物占比高、氮肥投入高、损失严重、氮素利用率低的难题。以中国热带岛屿——海南为实证研究区域，提出了热带农业绿色转型的“中国方案”。

热带地区横跨南北回归线，占全球陆地面积约36%，聚集着全球三分之一人口，是全球食物生产和经济发展的关键区域。然而，由于经济作物种类多样、土壤退化，热带农业面临特殊挑战。为此，研究团队首先构建了一套系统性的多层级氮素整合研究思路，创新融合了“自上而下”与“自下而上”方法，创立了满足作物生产和环境双重目标的研究框架，并研发了环境安全的氮素盈余阈值。在此基础上，提出了分级管理策略，包括氮肥定额、4R-plus施肥体系（即正确的肥料种类、用量、时期、位置，结合增效肥料）、种养耦合，养分内部循环。

构建的区域氮素承载力和可持续氮素管理整合框架

研究以海南岛为案例，建立了17种主要作物的氮肥定额，首次测算出海南农田的氮素承载力，发现当前氮投入水平已超出承载力33%。进一步通过情景分析，提出了四种优化氮素管理路径：S1：农田实施4R施肥；S2：在S1基础上引入增效肥料（EEFs）；S3：将畜禽养殖系统氮素利用率提高至20%；S4：种养系统耦合（S2+S3），加强秸秆与粪肥的资源化利用，使有机氮素替代率提高至35%。结果表明，仅在S4情景下，才能同时实现50%以上的氮素利用率、氮素浪费减半和有机肥自给三大目标。只有整合农田与种养系统的协同管理，才能从根本上提升热带农业的氮素循环效率与可持续性。研究结果为热带农业氮素管理提供了可推广、可复制的优化路径，呼吁通过技术创新与政策支持的协同，引导全球热带农业实现绿色、高效、可持续发展。

研究由国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目（U24A20625）、湖北省重点研发计划（2023BBB147）、海南省特色作物科学施肥技术体系（HXKJ-145-2023-0005-YX）等联合资助。海南大学为第一完成单位，论文第一作者兼通讯作者李婷玉副研究员，通讯作者巨晓棠教授，共同第一作者包括博士研究生李伟芳。合作作者包括荷兰格罗宁根大学易俊杰博士、海南大学热带农林学院王怡硕士研究生、海南大学生态学院喻朝庆教授、苏格兰农业大学Robert M. Rees教授、国际应用系统分析研究所Wilfried Winiwarter教授、荷兰瓦赫宁根大学Wim de Vries教授。

文章连接：https://doi.org/10.1016/j.oneear.2025.101308