北京时间2026年1月7日，《Nature Plants》在线发表了南京农业大学关于作物冠层结构新作用的研究成果，阐明了冠层均衡作物群体的增产减排潜力及其生态机制。

　　在全球粮食安全与气候变化双重压力日益加剧的背景下，如何在提高粮食产量的同时降低农业温室气体排放，成为国际社会面临的重大挑战。近日，由南京农业大学牵头、联合国内外科研机构完成的一项研究发现，优化作物群体的冠层结构这一长期被忽视的关键性状，或可成为破解这一难题的重要突破口。研究表明，具有均衡冠层的作物群体，能够在显著提高产量的同时，大幅减少N2O排放。

　　水稻、小麦、玉米和大豆是全球最重要的四大粮食作物，占据了全球一半以上的耕地面积。然而，为了提高产量，人类长期依赖高强度氮肥投入，使农业成为全球N2O排放的最大来源之一。N2O是一种强效温室气体，其单位增温潜势远高于二氧化碳。传统的农业减排措施多集中于施肥管理、灌溉方式和品种改良，忽视了作物冠层结构的调控作用。该研究从全新视角出发，系统评估了聚集度指数（CI）这一反映叶片空间分布特征的指标，在调控产量和N2O排放中的作用。研究团队整合了高分辨率卫星遥感数据、全球作物产量数据以及农业N2O排放数据，对2001-2016年间全球四大粮食作物进行了系统分析，并结合随机森林模型、过程模拟与田间试验进行多重验证。

　　结果显示，冠层结构对作物表现具有决定性影响。总体而言，冠层越聚集（CI值越小），作物产量越高，而N2O排放越低。当CI处于0.5-0.6这一“适度聚集”区间时，作物冠层垂直方向的均衡程度最高，四大作物普遍实现了产量最大化与排放最小化的协同优化。生态机制分析表明，均衡冠层结构能够改善冠层内部的光分布，使更多光能穿透至下层叶片，显著提升群体光合作用农业数字化效率和总初级生产力。同时，更高的光合水平增加了作物对氮素的需求，提高农业数字化了氮肥利用效率，使更多氮被作物吸收利用，而非以N2O形式从土壤中释放。若将高CI地区的作物冠层结构调整至全球中位水平，全球粮食年产量可增加接近15%；同时，农业N2O排放量有望大幅减少，带来显著的气候效益。

　　与高投入的农业管理措施相比，优化冠层结构具有现实可行性。不同作物品种在冠层结构上本身存在显著差异，农民可通过选择适宜品种实现初步优化；同时，冠层结构受遗传因素显著控制，为定向育种提供了清晰目标。未来，通过筛选和培育冠层结构更合理的作物品种，有望在不增加资源消耗的前提下，实现“增产又减排”的双赢。