【導讀】弱對生態(tài)環(huán)境有影響的環(huán)境過程是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的主要目標。物質(zhì)循環(huán)過程是引。命元素、水）循環(huán)機理及與生物過程和環(huán)境過程的耦合互動機制。關(guān)鍵因素，而且也是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)演變的寫照，過去對土壤生態(tài)過程的研究明顯不足，已有的工作更多地。集中在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分平衡和水量平衡。的機理問題，主要包括物理機理、化學機理、生物機理等。的排放過程及主控因子。耦合模型，優(yōu)化調(diào)控措施。并通過聯(lián)網(wǎng)研究，在宏觀尺度上尋求這些過程的變化規(guī)律。著多種地下生態(tài)過程，與植物一起共同維持著農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的各種功能。為發(fā)展土壤生態(tài)學，明確地下與地上部分。的生態(tài)學關(guān)系，建立有效的調(diào)控理論提供基礎(chǔ)內(nèi)容。針對與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)交換密切相關(guān)的全球氣候變化、水體。源環(huán)境效應”之間的定量關(guān)系。對生產(chǎn)力形成的生物過程和引起區(qū)域環(huán)境變化的環(huán)境過程進行系統(tǒng)研究。通過實驗室和定點研究，不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中主要污染物的時空演變和分異規(guī)律，及污染來源和途徑；

　　

【正文】 度，探討農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控的對策和方法。 研究目標： 揭示典型地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的主要控制因子和關(guān)鍵生態(tài)過程，及其對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和穩(wěn)定性的影響，對區(qū)域糧食生產(chǎn)的影響；從景觀尺度上，闡明主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的資源環(huán)境效應及其時空變 化；提出實現(xiàn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的調(diào)控對策和方法。 承擔單位： 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心 中國科學院南京土壤研究所 課題負責人： 陳利頂 張斌 主要學術(shù)骨干： 王德建 劉勤 王興祥 唐立松 許皞 研究經(jīng)費： % 課題 8 水熱梯度帶農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要過程的演變規(guī)律與區(qū)域系統(tǒng)穩(wěn)定性保持的調(diào)控對策 研究內(nèi)容： 針對水分、熱量梯度作用下主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)（小麥－玉米，水稻）的特征，在系統(tǒng)分析各長期試驗地重要生態(tài)過程的基礎(chǔ)上，利用聯(lián)網(wǎng)對比、模型模擬、 RS和 GIS 空間分析方法，在區(qū)域和國家尺度上，重點從人為控制因素（有 機無機養(yǎng)分、輔助能量）和環(huán)境因素（降雨、溫度）變化的交互作用，以及資源可持續(xù)性和環(huán)境安全的角度，開展以下研究：（ 1）建立聯(lián)網(wǎng)對比研究的方法；（ 2）分析水熱梯度作用下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性機制、評價指標體系及評價方法；（ 3）水分或熱量梯度變化對主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力形成（生產(chǎn)潛力）的作用機制；（ 4）水熱梯度作用下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵生態(tài)過程及其與水分、養(yǎng)分的交互作用和 耦合機制；（ 5）水分或熱量梯度作用下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水－土－氣的資源、環(huán)境效應；（ 6）水分或熱量梯度作用下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力調(diào)控對策及資源高效－環(huán)境友好 型的區(qū)域水分養(yǎng)分綜合管理對策。 研究目標： 闡明水熱梯度帶主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)特征和時空變化特點，揭示水熱梯度對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵生態(tài)過程、生產(chǎn)力及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響機制，定量分析和模擬水熱梯度作用下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)水分、養(yǎng)分的交互作用和耦合機制，從提高生產(chǎn)力穩(wěn)定性、資源利用可持續(xù)性和環(huán)境質(zhì)量安全的角度，提出水熱梯度作用下農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的區(qū)域調(diào)控對策與綜合管理措施。 承擔單位： 中國科學院南京土壤研究所 課題負責人： 孫波 楊林章 主要學術(shù)骨干： 潘賢章 褚海燕 吳紀綱 吳文良 汪景寬 研究經(jīng)費： % 各課題間聯(lián)系及與科學目標的關(guān)系 圖 3 各課題間聯(lián)系及與科學目標的關(guān)系 四、年度計劃 研究內(nèi)容 預期目標 第一年 （ 1）認真討論項目的實施計劃；（ 2）落實試驗地點和協(xié)作單位；（ 3）收集、分析相關(guān)文獻資料；（ 4）與試驗站、中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡綜合中心以及中國農(nóng)科院資源與區(qū)劃所簽定歷史樣品和數(shù)據(jù)共享協(xié)議書；（ 5）建立試驗方法和實驗裝置，布置野外、溫室和室內(nèi)試驗；（ 6）分析歷史資料；開展（ 7）田間碳氮耦合循環(huán)研究；（ 8）磷鉀遷移、轉(zhuǎn)化和有效性機制研究；（ 9）農(nóng)田水循環(huán)及 SPAC 系統(tǒng)中水分傳輸研究；（ 10）農(nóng)田土壤主要污染物的調(diào)查；（ 11）不同管理模式下土壤生物多樣性研究；（ 12）不同群體結(jié)構(gòu)的光合能力、物質(zhì)積累與分配；（ 13）典型地區(qū) GIS 系統(tǒng)的建設以及景觀格局分析；（ 14）研究基地以外聯(lián)網(wǎng)長期試驗點生態(tài)過程主要指標的監(jiān)測工作。 （ 1）制定出系統(tǒng)研究方案與計劃；（ 2）完成相關(guān)研究的綜述報告；（ 3）整理出相關(guān)歷史資料，初步確定歷史數(shù)據(jù)分析方法；（ 4）完成室內(nèi)外試驗布置，實驗裝置和研究方法的建立。獲得下列研究結(jié)果：（ 5）結(jié)合歷史樣品和資料分析，基本掌握不同管理模式下土壤碳氮磷鉀和水分消長規(guī)律；（ 6）根據(jù)調(diào)查結(jié)果分析，明確不同農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重金屬和農(nóng)藥的累積規(guī)律與來源；（ 7）基本明確不同管理模式下，土壤生物群落特征；（ 8）獲得不同群體結(jié)構(gòu)的光合效率、物質(zhì)積累與分配的一年觀測資料，初步分析出作物高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)的特征；（ 9）初步分析出典型地區(qū)影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)量持續(xù)提高的關(guān)鍵生態(tài)過程與限制因子；（ 10）初步明確哪些重要生態(tài)過程在水熱梯度帶上產(chǎn)生變化；（ 11）發(fā)表SCI 收錄論文 8 篇以上。 第二年 （ 1）繼續(xù)第一年的（ 7）（ 8）（ 9）、（ 12）（ 14）的研究工作；開展（ 2）大氣－作物－土壤模擬系統(tǒng)碳氮耦合循環(huán) 研究；（ 3）水－氮耦合傳輸及環(huán)境效應研究；（ 4）農(nóng)藥結(jié)合態(tài)殘留和典型重金屬傳遞研究；（ 5）土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的生物學機制和關(guān)鍵微生物種類鑒別研究；（ 6）各種生態(tài)過程模型的研究；（ 7）不同景觀格局下，關(guān)鍵生態(tài)過程與控制因子分析；（ 8）重要生態(tài)過程－GIS 耦合模型的建設；（ 9）水熱梯度驅(qū)動下碳氮轉(zhuǎn)化規(guī)律研究；（ 10）中期工作總結(jié)。 （ 1）在碳氮耦合循環(huán)研究方面取得明顯進展，并獲得互動循環(huán)過程中碳氮分配的初步結(jié)果；（ 2）闡明作物活化土壤磷鉀的機理及其影響因子；（ 3）初步明確作物生長－水循環(huán)－氮轉(zhuǎn)化的耦合機制；（ 4）初步 明確農(nóng)藥結(jié)合態(tài)殘留的釋放機制，典型重金屬傳遞規(guī)律；（ 5） 闡明不同管理方式下農(nóng)田土壤功能生物類群與重要營養(yǎng)元素循環(huán)之間的相互關(guān)系，土壤生物活性對營養(yǎng)元素的調(diào)控作用； （ 6）基本明確不同冠層結(jié)構(gòu)光溫水利用率以及產(chǎn)量形成機制；（ 7）完成水稻、玉米、小麥作物生長模型及其參數(shù)的采集；（ 8）闡明農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力穩(wěn)定性與生態(tài)過程、景觀格局、環(huán)境因子之間的定量關(guān)系；初步提出典型地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性保持的優(yōu)化方案。（ 9）發(fā)表 SCI 收錄論文 24 篇，完成中期評估報告 第 （ 1）討論后三年的研究計劃；（ 2） （ 1）獲得主要農(nóng)區(qū)不同管理模式下農(nóng)三年 繼續(xù)第 2 年的（ 1）（ 2）（ 3）（ 5）（ 6）（ 8）（ 9）研究內(nèi)容；（ 3）氮磷環(huán)境效應的風險評價研究；（ 4）主要污染物的生物效應及糧食產(chǎn)地安全研究；（ 5）土壤－作物相互作用研究；（ 6）多目標協(xié)調(diào)發(fā)展的調(diào)控理論研究；（ 7）生命元素、水相互作用對產(chǎn)量、資源利用率、環(huán)境質(zhì)量影響的綜合研究。 田生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放清單，氮磷的面源污染貢獻率；（ 2）完成各種模型的建設，并進行驗證；（ 3）明確不同污染的生物效應及在土壤和作物中的分配規(guī)律；（ 4）揭示作物－水－氮耦合的生理節(jié)水機制；（ 5） 明確 農(nóng)田土壤生物群落 組成、生物遺傳信息、多樣性、空間演變規(guī)律與土壤肥力、土壤健康質(zhì)量之間的關(guān)系；（ 6）揭示產(chǎn)量形成的生理生態(tài)學機制與水肥供需規(guī)律；（ 7）基于模型的典型地區(qū)多目標協(xié)調(diào)發(fā)展的調(diào)控方案；（ 8）揭示水熱梯度變化對產(chǎn)量和水、碳、氮的循環(huán)過程的影響機制；（ 9） 發(fā)表 SCI收錄論文 24 篇。 第四年 （ 1）繼續(xù)第三年的（ 2）（ 5）（ 6）（ 7）研究內(nèi)容；（ 2）保護糧食產(chǎn)地安全的污染物削減理論與技術(shù)研究 （ 1）明確大氣－作物－土壤系統(tǒng)中碳氮耦合循環(huán)規(guī)律和機制；（ 2）提出磷鉀活化的技術(shù)途徑；（ 3）保護糧食產(chǎn)地安全的途徑；（ 4） 明確農(nóng) 田土壤生物群落組成、生物遺傳信息、多樣性、空間演變規(guī)律與土壤肥力、土壤健康質(zhì)量及系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定性之間的關(guān)系。（ 5） 揭示我國東北、黃淮海、黃土高原、長江中游和長江下游區(qū)域主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)光、溫、水、肥交互作用過程與作物生產(chǎn)力形成的機制；（ 6）提出高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)塑造與驗證；（ 7）優(yōu)化出多目標調(diào)控方案并得到驗證；（ 8）提出水熱梯度生態(tài)過程調(diào)控對策；（ 9）撰寫相關(guān)咨詢報告；出版專著 1 部；（ 10）出版 SCI 收錄論文 32篇 第五年 （ 1）繼續(xù)第四的（ 1）研究內(nèi)容；（ 2）進行綜合研究；（ 3）全面進行總結(jié)。 （ 1）闡明水碳氮 磷鉀循環(huán)過程、相互作用機制及影響因子，并在碳氮耦合循環(huán)和轉(zhuǎn)化機制、磷鉀有效性機制研究方面獲得突破。（ 2）闡明主要農(nóng)區(qū)不同管理模式下的土壤生物群落特征與演變規(guī)律，揭示土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物學機制及關(guān)鍵生物群落，作物－土壤相互作用過程。（ 3）揭示作物產(chǎn)量形成的生理生態(tài)學機制，塑造主要作物高產(chǎn)的群體結(jié)構(gòu)，完成作物生長與水分養(yǎng)分循環(huán)的耦合模型建設；（ 4）闡述我國東北、黃淮海、黃土高原、長江中下游等農(nóng)區(qū)主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、資源利用效率和環(huán)境質(zhì)量協(xié)同提高的調(diào)控途徑，并建立示范區(qū)進行驗證。 （ 5）闡明農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)重要過程在 南北熱量梯度帶和東西水分梯度帶上的演變規(guī)律，解析影響我國不同地帶主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵生態(tài)過程和主要控制因子，在宏觀尺度上提出保持我國主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的調(diào)控對策。（ 6）發(fā)表SCI 收錄論文 32 篇，出版專著 2 部。（ 7）培養(yǎng) 5－ 10 名在國際農(nóng)業(yè)生態(tài)學界有競爭力的中青年科學家， 建立 5個野外研究基地。