糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升機理與定向培育對策

目錄/提綱：……
一、預期目標
（一）總體目標
（二）五年預期目標
二、研究方案
（一）總體學術(shù)思路
3、通過加大有機補償，促進土壤有機質(zhì)的積累
4、通過擴增土壤水分養(yǎng)分源匯容量，有效提升土壤緩沖性能
5、通過調(diào)控土壤生物過程，推進農(nóng)田地力向提升方向發(fā)展
6、最終通過對典型地區(qū)研究，提出農(nóng)田地力定向培育的對策
（二）技術(shù)途徑
（五）課題設(shè)置及相互間的關(guān)系
四、年度計劃
2、明確東北、黃淮海及長江中下游地區(qū)中低產(chǎn)田主要障礙因子及其產(chǎn)生源
9、整個項目運行良好，發(fā)現(xiàn)重大突破的苗頭
5、項目結(jié)題和驗收1、完成黃淮海及長江中下游地區(qū)農(nóng)田地力的評價
一、研究內(nèi)容
（一）擬解決的關(guān)鍵科學問題
1、農(nóng)田地力及其關(guān)鍵要素演變規(guī)律與主控因子
2、中低產(chǎn)田土壤障礙因子形成、消減和次生化過程阻控機理
3、農(nóng)田地力提升的土壤有機質(zhì)-團聚體-生物耦合推進機制
（二）主要研究內(nèi)容
內(nèi)容一、農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素
內(nèi)容二、農(nóng)田土壤障礙因子消減機理與地力修復
內(nèi)容三、農(nóng)田土壤有機質(zhì)、水養(yǎng)容量和生物活性協(xié)同增進機制與地力提升
內(nèi)容四、我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對策
……

項目名稱： 糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升機理與定向培育對策
首席科學家：** 中國科學院南京土壤研究所
起止年限： 2011.1至2015.8
依托部門： 中國科學院 農(nóng)業(yè)部

一、預期目標
（一）總體目標
解析決定農(nóng)田地力提升的關(guān)鍵過程和主控因素；揭示能突破土壤障礙因子和高強度種植制約，促進農(nóng)田地力提升的關(guān)鍵過程和重要調(diào)控機制；闡明農(nóng)田集約化生產(chǎn)與地力培育共濟的原理和途徑；建立高強度種植農(nóng)田地力提升的理論體系；提出我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力定向培育的對策和建議。為挖掘地力提升的水漲船高效應，促進農(nóng)田生產(chǎn)力和資源利用效率持續(xù)提高提供理論和決策支持；為國家1000億斤增糧計劃的實現(xiàn)和未來糧食的持續(xù)生產(chǎn)做出重要貢獻；為現(xiàn)代土壤學發(fā)展提供創(chuàng)新理論。同時，鞏固和強化國家農(nóng)業(yè)野外研究平臺，凝聚和造就一支跨部門、高水平的土壤學研究隊伍，提升我國在農(nóng)田持續(xù)生產(chǎn)力研究方面的理論水平和解決實際問題的能力，引領(lǐng)國際農(nóng)田持續(xù)生產(chǎn)力研究方向。
（二）五年預期目標
1、闡明我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力的演變規(guī)律，解析決定農(nóng)田地力的關(guān)鍵要素和限制農(nóng)田地力提升的主控因素和關(guān)鍵過程，為探索高強度種植條件下農(nóng)田地力提升的有效機制與途徑提供科學依據(jù)。
2、揭示土壤主要障礙因子的形成和消減機理，闡明次生化過程的產(chǎn)生和阻控機制，建立以修復障礙土壤地力為核心的中低產(chǎn)田地力長效恢復方法和培育途徑。
3、在揭示高強度種植條件下土壤有機質(zhì)積累過程，土壤水養(yǎng)源匯容量擴增機理，以及促進農(nóng)田地力提升的生物學調(diào)控機制等研究方面取得重要突破，為高強度種植農(nóng)田地力提升理論體系的建立提供創(chuàng)新內(nèi)容，為技術(shù)途徑的發(fā)展提供最有力的理論支持。
4、解剖我國糧食主產(chǎn)區(qū)典型區(qū)域中低產(chǎn)田和地力水平分布特征，量化典型區(qū)地力培育潛力，構(gòu)建適應典型區(qū)域地力提升的綜合理論體系，提出典型地區(qū)地力定向培育的綜合技術(shù)方
……（新文秘網(wǎng)http://m.jey722.cn省略1240字，正式會員可完整閱讀）……　
生物過程的調(diào)控途徑，推進農(nóng)田地力的不斷提升。
6、最終通過對典型地區(qū)研究，提出農(nóng)田地力定向培育的對策。

圖2 本項目總體學術(shù)思路示意圖
（二）技術(shù)途徑
1、總體技術(shù)路線
根據(jù)上述總體學術(shù)思路，本研究將以“剖析限制因素－明確障礙因素消減原理－揭示地力提升機理－提出定向培育對策－實現(xiàn)科學與國家目標”的分層推進、逐級提高、綜合突破技術(shù)路線開展研究，即首先對旨在解析控制糧食主產(chǎn)區(qū)主要土壤類型地力的關(guān)鍵過程和主要因素（科學目標）、明確高強度種植農(nóng)田地力提升的主要突破口（應用目標）的“農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素”進行研究；其次對旨在闡明障礙土壤修復原理（科學目標）、找出挖掘中低產(chǎn)田地力潛力途徑（應用目標）的“農(nóng)田土壤障礙因子消減機理與地力修復”進行研究；第三對旨在揭示土壤有機質(zhì)/水養(yǎng)源匯容量/生物活性提升機制（科學目標）、指出改善地力要素和有效推進地力提升途徑（應用目標）的“農(nóng)田土壤有機質(zhì)、水養(yǎng)容量和生物活性協(xié)同增進機制與地力提升”進行研究。在上述三個層面不斷推進和突破的基礎(chǔ)上，選擇代表我國糧食主產(chǎn)區(qū)的典型區(qū)域，開展“我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對策”的綜合研究，提出典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論和技術(shù)綜合對策（科學目標），為我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升可行方案制定提供理論和決策依據(jù)（應用目標）。最終攻克關(guān)鍵科學問題，實現(xiàn)本項目“揭示農(nóng)田地力提升機理，提出農(nóng)田地力定向培育對策，為我國糧食主產(chǎn)區(qū)地力、產(chǎn)量、資源利用率協(xié)同提高提供理論支撐”的總體科學目標和國家目標（圖3）。

圖3 本項目總體技術(shù)路線圖
2、總體研究方案
（1）研究區(qū)域和研究平臺
研究區(qū)域：面對國家增糧需求，本項目將選擇我國糧食主產(chǎn)區(qū)的東北農(nóng)區(qū)、黃淮海農(nóng)區(qū)和長江中下游農(nóng)區(qū)為研究區(qū)域，并以分布最廣，對我國糧食生產(chǎn)具有舉足輕重作用的東北黑土、黃淮海潮土、長江中下游水稻土和紅壤為主要研究對象。
研究平臺：驅(qū)動農(nóng)田地力形成的物理、化學、生物等過程由于所需時間尺度的跨度并不大，其研究平臺可在田間、溫室和實驗室通過建立模擬系統(tǒng)、控制試驗和田間定點試驗實現(xiàn)。但對農(nóng)田地力演變和提升過程來說，卻是一個漫長的過程，本研究將選擇中國科學院和中國農(nóng)科院分布在上述地區(qū)的野外長期試驗網(wǎng)絡為長時間序列的研究平臺。中國科學院和中國農(nóng)科院臺站網(wǎng)絡于上世紀80年代開始，在全國8個農(nóng)區(qū)，按統(tǒng)一要求陸續(xù)布置了一批土壤肥力、施肥（化肥和有機肥）、保護性耕作、秸稈還田、輪作、種植模式、中低產(chǎn)田整理等長期試驗和觀測系統(tǒng)。上世紀90年代末中國科學院制定了統(tǒng)一規(guī)范的指標體系，對上述試驗進行統(tǒng)一監(jiān)測。這些長期試驗、長期觀測結(jié)果資料和樣品為本研究揭示地力及其關(guān)鍵要素演變規(guī)律、驗證研究結(jié)果提供了非常關(guān)鍵的平臺。為了保證研究的系統(tǒng)性和可集成性，本項目將選擇裝備精良、擁有大量長期試驗、歷史樣品和資料以及研究成果的海倫（黑龍江、黑土）、封丘（河南、潮土）、鷹潭（江西、水稻土、紅壤）和祁陽（湖南、水稻土、紅壤）四個國家試驗站為研究基地。其他分布在研究區(qū)域內(nèi)的長期試驗將作為補充。
（2）研究技術(shù)方案
各主要內(nèi)容的研究技術(shù)方案如下：
內(nèi)容1、農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素
以中國科學院和中國農(nóng)科院長期試驗網(wǎng)絡為基礎(chǔ)，建立時空坐標（以長期試驗的時間序列為時間坐標，以東西水分梯度帶和南北熱量梯度帶為空間坐標），增加沿梯度帶的農(nóng)田地力、立地條件、管理方式調(diào)查和定點觀測試驗，研究不同立地條件和管理模式下形成的農(nóng)田生產(chǎn)力、基礎(chǔ)地力和地力要素，及它們的驅(qū)動過程和內(nèi)在關(guān)系，基礎(chǔ)地力對生產(chǎn)力的貢獻率，各關(guān)鍵要素在基礎(chǔ)地力組成中的權(quán)重。以多元統(tǒng)計分析方法解析影響生產(chǎn)力、基礎(chǔ)地力和地力關(guān)鍵要素水平的關(guān)鍵過程和因素。以同位素示蹤技術(shù)、GIS和模型技術(shù)研究時間坐標上的長期演變規(guī)律，空間坐標上的水熱梯度帶演變規(guī)律，從而解剖出不同地區(qū)限制地力提升的關(guān)鍵過程、主控因素，以及解除這些限制的突破口，并通過模擬控制試驗進行驗證，最終提出不同地區(qū)地力提升的解決方案。本內(nèi)容的研究方案和技術(shù)路線見圖4。
圖4 “農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素”的研究方案和技術(shù)路線


內(nèi)容2、農(nóng)田土壤障礙因子消減機理與地力修復
針對高強度農(nóng)業(yè)利用加速土壤酸化、次生鹽漬化、還原性有害物質(zhì)積累等限制農(nóng)田地力提升的土壤障礙因子，依托我國長期定位試驗網(wǎng)站，結(jié)合長期定位觀測、田間試驗、實驗室模擬等方法，研究我國糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田土壤主要障礙因子的驅(qū)動因素、形成機理及時空演變規(guī)律；重點剖析人為加速土壤酸化、次生鹽漬化、還原性有害物質(zhì)積累等次生障礙因子的致害途徑、貢獻率及演變趨勢；研究我國糧食主產(chǎn)區(qū)土壤障礙因子的消減、次生化阻控、修復及地力長效保持的途徑與理論。本內(nèi)容的研究方案和技術(shù)路線見圖5。
圖5 “農(nóng)田土壤障礙因子消減機理與地力修復”的研究方案和技術(shù)路線
內(nèi)容3、農(nóng)田土壤有機質(zhì)、水養(yǎng)容量和生物活性協(xié)同增進機制與地力提升
本內(nèi)容研究技術(shù)方案主要從下列3個方面說明：
1）土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機制與提高途徑
選擇我國糧食主產(chǎn)區(qū)有代表性的農(nóng)田土壤類型（黑土、潮土、紅壤、水稻土）和同一土壤類型不同地力水平的土壤，通過田間試驗和室內(nèi)模擬實驗，在對土壤及團聚體中有機質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征研究、秸稈還田和施用有機物料提高土壤有機質(zhì)含量研究的基礎(chǔ)上，利用同位素標記、核磁共振、顯微分析、分子生物學和模型模擬等技術(shù)手段，分析參與不同物料轉(zhuǎn)化的微生物類群以及形成的有機質(zhì)特征，找出不同地力水平土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化累積的關(guān)鍵控制因素，篩選出能夠與提升土壤有機質(zhì)數(shù)量和改善土壤有機質(zhì)品質(zhì)相匹配的有機物料和秸稈還田新途徑，評價土壤有機質(zhì)組分的地力功能和有機物料轉(zhuǎn)化為土壤有機質(zhì)的效率，提出土壤有機質(zhì)調(diào)控理論與技術(shù)途徑。本內(nèi)容的研究方案和技術(shù)路線見圖6。

圖6 “土壤有機質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機制與提高途徑”研究方案與技術(shù)路線
2）土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機理與擴增途徑
以中國科學院和中國農(nóng)業(yè)科學院的長期定位試驗站為依托，針對土壤水分養(yǎng)分源匯容量降低和緩沖能力下降的實際，結(jié)合室內(nèi)模擬、田間輔助試驗和長期定位試驗，開展糧食主產(chǎn)區(qū)不同管理模式下土壤結(jié)構(gòu)改善對團聚體組成及穩(wěn)定性、土體構(gòu)型、有機質(zhì)數(shù)量質(zhì)量、土壤生物量及活性的影響研究，進而研究團聚體、壓實層、有機質(zhì)、土壤生物對土壤水養(yǎng)源匯容量及緩沖能力的作用機理。應用核磁共振技術(shù)研究土壤緩效態(tài)養(yǎng)分匯容量及其組成，應用土壤生物化學方法調(diào)控土壤緩效態(tài)養(yǎng)分庫的供應，應用生態(tài)化學計量學方法研究土壤 ……（未完，全文共19366字，當前僅顯示3483字，請閱讀下面提示信息。收藏《糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升機理與定向培育對策》）