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​我(wǒ)國典型稻作區土壤肥力時空變化與培肥模式 | 農業重大(dà)科學研究成果

“萬物(wù)土中(zhōng)生(shēng),有土斯有糧”,土壤是人類賴以生(shēng)存的物(wù)質基礎,因此科學地認識土壤、保護土壤、培肥土壤尤爲重要。特别是進入新時代,人們不僅關心土壤的數量,更關心土壤的質量。水稻是中(zhōng)國三大(dà)糧食作物(wù)之一(yī),我(wǒ)國有超過2/3 的人口以大(dà)米爲主食,水稻種植面積約占全球的1/5,在我(wǒ)國的糧食安全保障體(tǐ)系和農業生(shēng)産中(zhōng)占有重要地位。了解水稻土肥沃程度和科學培肥是當前保障水稻豐産穩産、實現糧食安全的重要内容。

 

我(wǒ)國水稻土面積爲2978.0 萬hm²,約占全國耕地面積的1/5。我(wǒ)國糧食主産區水稻土分(fēn)爲四大(dà)區域:東北(běi)區,主要分(fēn)布在吉林、黑龍江;長江中(zhōng)下(xià)遊區,主要分(fēn)布在江蘇、上海、浙江、安徽、江西、湖北(běi)、湖南(nán);西南(nán)區,主要分(fēn)布在四川、重慶、雲南(nán)、貴州;華南(nán)區,主要分(fēn)布在福建、河南、廣西、海南(nán)(羅霄等,2011)。可見,我(wǒ)國水稻種植區分(fēn)布廣泛,水稻土類型較多。水稻土是在以種植水稻爲主的耕作制度下(xià),通過人爲管理措施影響而形成的。各水稻種植區域的肥料施用、耕作措施、田間管理等人爲管理存在差異,同時土壤母質、氣候、地形和水文等外(wài)部因素也可能會對土壤肥力的潛在價值産生(shēng)一(yī)定程度的影響(Bünemanna et al.,2018),導緻水稻土肥力高低水平存在高度的空間異質性。因此,研究我(wǒ)國不同稻作區的土壤肥力時空變化規律,對指導農民合理培肥和水稻可持續生(shēng)産具有至關重要的作用

 

土壤肥力的演變是一(yī)個相對漫長的過程,需要長期定位試驗才能很好地監測其變化過程。因此,中(zhōng)國農業科學院聯合全國各稻區優勢科研單位,基于各稻區長期定位試驗和典型區域的調查數據,由點到面,開(kāi)展稻田土壤肥力時空變化和肥力提升原理的研究,将相關研究結果整理撰寫了《典型稻作區土壤肥力時空變化與提升原理(張會民等著. 北(běi)京:科學出版社,2022.2),對于各稻作區的可持續培肥和管理具有重要指導意義。

“十三五”國家重點研發計劃課題“高産稻田的肥力變化與培肥耕作途徑”集中(zhōng)了全國各稻作區優勢科研單位,大(dà)家通力協作、聯合攻關,基于各稻作區長期定位試驗和典型區域的調查,由點到面,開(kāi)展稻田土壤質量時空變化和肥力提升原理的研究,最終完成該書(shū)。

 

全書(shū)系統闡述了我(wǒ)國典型稻作區土壤物(wù)理、化學、生(shēng)物(wù)肥力的時空變化特征,具有高度的科學性、概括性和指導性;明确了不同耕作和施肥模式下(xià),稻田不同肥力狀況與生(shēng)産力水平的内在關系;闡明了不同耕作和施肥模式下(xià)稻田肥力和生(shēng)産力之間的相互耦合關系;探明了典型稻作區稻田肥力和生(shēng)産力的主要驅動因素及關鍵障礙因子;彌補了我(wǒ)國缺乏專門針對稻作土壤肥力時空變化特征及其與生(shēng)産力耦合關系方面研究的不足。該書(shū)的出版将促進我(wǒ)國土壤質量培育科學的發展,進一(yī)步豐富稻田土壤質量研究理論成果。


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▍第一(yī)章  高産稻田及土壤肥力評價進展


概述了我(wǒ)國高産稻田的分(fēn)布和特征、稻田土壤肥力評價指标和評價方法進展,以及高産稻田培肥耕作的主要措施。

 

▍第二章  典型稻作區稻田土壤肥力空間變化特征


從縣域尺度和田間剖面監測深入探讨了不同稻作區土壤的肥力水平和垂直空間變化特征,并總結了全國典型稻區土壤肥力空間變化特征。

 

  • 從主要稻區典型施肥和耕作長期定位試驗點,以及典型縣域稻田土壤肥力的空間變化來看,我(wǒ)國主要稻區土壤pH 整體(tǐ)呈弱酸性;

  • 土壤有機質、全氮和堿解氮含量均呈現南(nán)方雙季稻區最高、東北(běi)一(yī)熟稻區和長江中(zhōng)下(xià)遊水旱輪作稻區次之、西南(nán)水旱輪作稻區最低的空間變化特征;

  • 土壤有效磷含量的空間變異較大(dà),除長江中(zhōng)遊雙季稻區外(wài),其餘稻區土壤有效磷均接近或超過土壤有效磷的農學阈值,存在潛在的環境風險;

  • 土壤速效鉀含量整體(tǐ)表現爲北(běi)高南(nán)低、西高東低的變化趨勢;

  • 各稻區土壤肥力指數的變幅較大(dà),呈西低東高、南(nán)低北(běi)高的趨勢,總體(tǐ)而言,我(wǒ)國南(nán)方稻區的土壤肥力存在提升空間。

 

▍第三章  典型稻作區稻田土壤肥力時間演變與評價


基于典型稻區持續30 年以上的不同施肥和耕作長期定位試驗,以及典型縣域的調查監測數據,由點及面,從土壤物(wù)理肥力、化學肥力和生(shēng)物(wù)肥力三個方面歸納了各稻區高、中(zhōng)、低肥力稻田土壤肥力時間變化特征,并對土壤綜合肥力及其與生(shēng)産力的關系進行了評價,同時總結了全國典型稻區土壤肥力時間變化特征。例如,高肥力稻田—西南(nán)稻區土壤pH 近30 年上升了約0.47;長江中(zhōng)遊、中(zhōng)下(xià)遊雙季稻區從20 世紀80 年代開(kāi)始的30 年間,土壤pH下(xià)降了0.36 ~ 0.66,與高、中(zhōng)肥力稻田相比,低肥力稻田土壤pH 下(xià)降幅度更大(dà)。

 

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▲ 2007~2017年方正縣稻田土壤綜合肥力指數變化

 

▍第四章  高産稻田土壤肥力提升原理


主要針對各稻區土壤肥力提升面臨的具體(tǐ)問題,依托不同施肥和耕作定位試驗,有側重的加強土壤物(wù)理、化學和生(shēng)物(wù)指标監測,結合統計分(fēn)析方法,研究關鍵指标對土壤肥力的作用機制,從土壤有機質、氮磷鉀化學計量比、微生(shēng)物(wù)等土壤肥力指标變化及土壤綜合肥力評價等方面論述了高産稻田肥力提升的原理,爲各稻區土壤培肥技術提供科學依據。

 

▍第五章  高産稻田土壤肥力可持續管理


我(wǒ)國稻田分(fēn)布廣泛,種植制度複雜(zá)。溫帶地區主要爲一(yī)熟水稻,暖溫帶地區主要爲稻麥兩熟,亞熱帶地區除部分(fēn)爲稻—麥輪作外(wài),主要爲稻—稻—麥、稻—稻—油、稻—稻—肥和稻—稻—冬閑等模式。由于各區域水肥特性、管理等諸多方面的差異,不同地區間稻田生(shēng)産力存在很大(dà)差異。本章主要針對我(wǒ)國主要稻區土壤肥力時空變化驅動因子,結合各稻區水稻生(shēng)産管理措施的特點,提出相應的稻田土壤培肥技術與模式,以保持水稻豐産和穩産。

 

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本書(shū)由中(zhōng)國農業科學院農業資(zī)源與農業區劃研究所、中(zhōng)國農業科學院作物(wù)科學研究所、西南(nán)大(dà)學、江西省農業科學院、湖南(nán)省農業科學院、安徽農業大(dà)學、四川省農業科學院、黑龍江省農業科學院、江西省紅壤研究所、安徽科技學院、蘇州市農業科學院等我(wǒ)國典型稻作區科研院所的科技工(gōng)作者共同撰寫。

需要特别強調的是,該書(shū)在各長期試驗點的基礎上,進一(yī)步研究了大(dà)尺度(典型縣和區域)的土壤肥力演變特征,系統回答了當前我(wǒ)國稻田生(shēng)産的區域問題,從而爲不同稻作區施行針對性的培肥措施提供了參考。

 

未來希望我(wǒ)國土壤學研究以耕地質量和土壤健康爲核心,提升國内外(wài)聯網觀測平台,重點開(kāi)展包括土壤微生(shēng)物(wù)和土壤動物(wù)在内的長期機理性研究,适應時代發展形勢,開(kāi)拓思路,集智攻關,在土壤肥力質量提升的基礎上,關注以土壤健康爲導向的土壤生(shēng)态系統“界聯網絡”的高效循環運轉。以期讓土壤科學在解決土壤肥力與提高作物(wù)生(shēng)産力、國土規劃整治、區域環境治理和污染土壤修複、生(shēng)态系統退化防治和應對氣候變化等諸多方面發揮越來越重要的作用。


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