【正文】 制①團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性土壤水養(yǎng)源匯庫(kù)容和緩沖能力擴(kuò)增機(jī)理探明機(jī)理、提出改善途徑土壤養(yǎng)分源匯容量水溶態(tài)交換態(tài)緩效態(tài)礦化解吸有效水土壤孔隙比例調(diào)節(jié)土壤水分源匯容量主要研究?jī)?nèi)容科學(xué)問(wèn)題主要研究方法長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田間輔助試驗(yàn)?zāi)M培養(yǎng)試驗(yàn)核磁共振技術(shù)土壤生物化學(xué)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)土壤結(jié)構(gòu)團(tuán) 聚 體土體構(gòu)型有 機(jī) 質(zhì)土壤生物④土壤生物對(duì)養(yǎng)分增容機(jī)制③有機(jī)質(zhì)對(duì)水養(yǎng)增容機(jī)理②土體構(gòu)型形成機(jī)制①團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性土壤水養(yǎng)源匯庫(kù)容和緩沖能力擴(kuò)增機(jī)理探明機(jī)理、提出改善途徑土壤養(yǎng)分源匯容量水溶態(tài)交換態(tài)緩效態(tài)有效水土壤孔隙比例土壤水分源匯容量土壤養(yǎng)分源匯容量水溶態(tài)交換態(tài)緩效態(tài)有效水土壤孔隙比例水溶態(tài)交換態(tài)緩效態(tài)水溶態(tài)交換態(tài)緩效態(tài)水溶態(tài)交換態(tài)緩效態(tài)有效水土壤孔隙比例有效水土壤孔隙比例土壤水分源匯容量主要研究?jī)?nèi)容科學(xué)問(wèn)題主要研究方法長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田間輔助試驗(yàn)?zāi)M培養(yǎng)試驗(yàn)核磁共振技術(shù)土壤生物化學(xué)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)土壤結(jié)構(gòu)團(tuán) 聚 體土體構(gòu)型有 機(jī) 質(zhì)土壤生物主要研究方法長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田間輔助試驗(yàn)?zāi)M培養(yǎng)試驗(yàn)核磁共振技術(shù)土壤生物化學(xué)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)土壤結(jié)構(gòu)團(tuán) 聚 體土體構(gòu)型有 機(jī) 質(zhì)土壤生物主要研究方法長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田間輔助試驗(yàn)?zāi)M培養(yǎng)試驗(yàn)核磁共振技術(shù)土壤生物化學(xué)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)主要研究方法長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田間輔助試驗(yàn)?zāi)M培養(yǎng)試驗(yàn)核磁共振技術(shù)土壤生物化學(xué)生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)土壤結(jié)構(gòu)團(tuán) 聚 體土體構(gòu)型有 機(jī) 質(zhì)土壤生物土壤結(jié)構(gòu)團(tuán) 聚 體土體構(gòu)型有 機(jī) 質(zhì)土壤生物圖 7 “土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機(jī)理與擴(kuò)增途徑 ” 研究方案與技術(shù)路線 3） 促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑 以我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)的東北 黑土、華北潮土、長(zhǎng)江中下游水稻土和紅壤為研究對(duì)象， 利用長(zhǎng)期和短期定位試驗(yàn)、溫室和實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法， 應(yīng)用一系列生物地球化學(xué)和分子微生物生態(tài)領(lǐng)域的常規(guī)和最新研究技術(shù)， 著重研究不同地力水平下 自然和人為因素對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的擾動(dòng)機(jī)制， 用同位素示蹤和穩(wěn)定同位素探針相結(jié)合的手段， 研究土壤 C、 N、 P、 S、 K 等重要元素的轉(zhuǎn)化過(guò)程和關(guān)鍵微生物種群， 研究根際微生物（菌根真菌、根瘤菌等）與作物之間的互反饋?zhàn)饔?，解析促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累和改進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)的生物作用機(jī)制。 最終提出促進(jìn)農(nóng)田地力恢復(fù)和提升的生物調(diào)控措施和途徑 。 不同地力水平農(nóng)田我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑主要研究方法長(zhǎng)期或短期定位試驗(yàn)溫室盆栽與模擬試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室模擬控制試驗(yàn)微生物分子生態(tài)技術(shù)同位素示蹤分析技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容①土壤關(guān)鍵生物過(guò)程及功能群落演替②作物根際微生物互作機(jī)制③促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累的生物機(jī)理④改進(jìn)土壤物理結(jié)構(gòu)的生物機(jī)制⑤推進(jìn)地力提升的生物調(diào)控措施植物 土壤 微生物相互作用生命要素微生物轉(zhuǎn)化過(guò)程有機(jī)質(zhì)積累和土壤結(jié)構(gòu)改善的生物機(jī)制圖 8 “促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑 ”研究方案與技術(shù)路線 內(nèi)容 我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū) 農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 在我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)的東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)、南方紅壤地區(qū)分別選擇有代表性的區(qū)域，以典型黑土、潮土、水稻土和紅壤為主要研究對(duì)象，在前述三個(gè)內(nèi)容研究的基礎(chǔ)上，利用 黑龍江海倫、河南封丘、江西鷹潭和湖南祁陽(yáng) 四個(gè)國(guó)家試驗(yàn)站長(zhǎng)期研究結(jié)果和觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用長(zhǎng)期定位試驗(yàn)、田間短期試驗(yàn)、溫室和實(shí)驗(yàn)室模擬、技術(shù)集成和田間綜合驗(yàn)證的方法， 以?xún)?nèi)容一、二、三的理論研究成果為基礎(chǔ)， 系統(tǒng)研究： 1） 典型區(qū)域中低產(chǎn)田和農(nóng)田基礎(chǔ)地力分布特征與提升潛力； 2）典型地區(qū)中低產(chǎn)田主要障礙因子和限制地力提升的關(guān)鍵因素；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)整個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田特征和地力水平的分析，制定我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田治理和地力提升的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 3）高產(chǎn)田地力退化阻控和可持續(xù)利用機(jī)理； 4）典型區(qū)高中低產(chǎn)田地力定向培育的綜合理論體系和技術(shù)方案及驗(yàn)證。本內(nèi)容的技術(shù)方案和技術(shù)路線見(jiàn)圖 9。將設(shè) “課題 農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素 ”進(jìn)行研究。將設(shè) “課題 農(nóng)田土壤障礙因子 消減機(jī)理與地力修復(fù) ”開(kāi)展研究。內(nèi)容四 “我國(guó) 糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 ”主要針對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力提升所面臨的多 重問(wèn)題，基于上述研究成果，提出農(nóng)田地力定向培育的綜合理論和技術(shù)方案。 各課題的研究?jī)?nèi)容和預(yù)期目標(biāo) 課題 農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素 預(yù)期目標(biāo)： 闡明我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力的演變規(guī)律，解析不同區(qū)域決定農(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(guò)程， 為探索高強(qiáng)度種植條件下農(nóng)田地力提升的有效機(jī)制與途徑提供科學(xué)依據(jù)。 （ 2） 農(nóng)田地力時(shí)空演變驅(qū)動(dòng)機(jī)制： 農(nóng)田生產(chǎn)力和基礎(chǔ)地力 長(zhǎng)期 變化趨勢(shì)與立地條件、土壤性狀、管理模式的關(guān)系；不同地力水平下農(nóng)田地力的生產(chǎn)消耗與培育補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)平衡規(guī)律。（ 4）地力 關(guān)鍵要素 演變的關(guān)鍵過(guò)程及主控因素：農(nóng)田地力關(guān)鍵要素的時(shí)空演 變特征 ；不同區(qū)域限制地力提升的關(guān)鍵過(guò)程及主控因素； 基于地力關(guān)鍵要素的農(nóng)田地力調(diào)升機(jī)制及其潛力評(píng)價(jià)。 研究?jī)?nèi)容： 針對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)中低產(chǎn)田土壤的主要障礙因子，重點(diǎn)進(jìn)行以下研究：（ 1）中低產(chǎn)田土壤主要障礙因子的解析。研究高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)利用加速土壤酸化的途徑、致酸機(jī)理和區(qū)域變異特征；解析自然和人為管理因素的致酸源、 致酸過(guò)程及致酸貢獻(xiàn)率，探討土壤致酸因子阻控和土壤緩沖容量提高的機(jī)制，提出酸化農(nóng)田土壤修復(fù)原理與地力恢復(fù)技術(shù)。研究稻田土壤人為加速還原性有害物質(zhì)（鐵、錳、硫和有機(jī)還原物質(zhì)）積累的過(guò)程及機(jī)理；分析其動(dòng)態(tài)變化特征、驅(qū)動(dòng)因子及其與農(nóng)田地力發(fā)揮及作物生產(chǎn)的消長(zhǎng)關(guān)系；提出農(nóng)田土壤中還原性物質(zhì)消減、降解機(jī)制及農(nóng)藝修復(fù)技術(shù)。研究 不同管理模式下土壤次生鹽漬化的發(fā)生過(guò)程、形成機(jī)理、季節(jié)性變化特征及驅(qū)動(dòng)因素 ；探明地下水控鹽區(qū)鹽分逆向還原防抑次生鹽漬化的理論與途徑；提出氣候控鹽區(qū)土壤農(nóng)藝措施控鹽與修復(fù)次生鹽漬化的途徑與地力長(zhǎng)效保持的對(duì)策。 研究?jī)?nèi)容： 針對(duì)我國(guó)糧 食主產(chǎn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量提升和質(zhì)量改善難的特點(diǎn)，以不同區(qū)域、不同類(lèi)型有機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基地，采用同位素示蹤、核磁共振、顯微分析和分子生物學(xué)等技術(shù)，重點(diǎn)研究：（ 1）不同地力土壤有機(jī)質(zhì)特征。（ 2）土壤有機(jī)質(zhì)更新和累積機(jī)制。適宜作物秸稈快速降解的微生物類(lèi)群，適合特定作物秸稈快速降解的 “秸稈伴侶 ”技術(shù) 。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 冉煒 學(xué)術(shù)骨干： 竇森、丁維新、沈標(biāo)、余光輝 課題 土壤水養(yǎng)源匯容量和緩沖能力拓展機(jī)理與擴(kuò)增途徑 預(yù)期目標(biāo)： 揭示土壤結(jié)構(gòu)改善對(duì)水養(yǎng)增容和緩沖能力提高的作用機(jī)制，闡明土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量質(zhì)量對(duì)水分養(yǎng)分增容和緩沖能力提高的影響機(jī)理，探明土壤生物對(duì)養(yǎng)分的增容機(jī)理，提出土壤水分養(yǎng)分增容、持續(xù)保持及緩沖能力提高的有效途徑。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所 課題負(fù)責(zé)人： 梁文舉 學(xué)術(shù)骨干： 張斌、陳利軍、李琪、堯水紅 課題 促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑 預(yù)期目標(biāo)： 闡明不同地力水平土壤微生物多樣性和群落組成特征，明確生命要素在土壤中的轉(zhuǎn)化過(guò)程及關(guān)鍵微生物種群， 揭 示關(guān)鍵生物過(guò)程對(duì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和農(nóng)田地力提升的作用，剖析不同地力水平下作物 根際微生物的互反饋?zhàn)饔脵C(jī)制，設(shè)計(jì)農(nóng)田地力提升的根際調(diào)控措施；針對(duì)我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)不同地力水平 農(nóng)田， 提出 農(nóng)田地力提升的生物學(xué)綜合調(diào)控措施和途徑 。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 課題負(fù)責(zé)人： 陸雅海 學(xué)術(shù)骨干： 范明生、胡君利、馬可 課題 典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策 預(yù)期目標(biāo)： 解剖我國(guó)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)域地力提升潛力，建立典型地區(qū)地力定向培育的理論體系并提出綜合技術(shù)方案，并進(jìn)行多點(diǎn)驗(yàn)證和示范。 研究?jī)?nèi)容： 在我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)東北、黃淮海、長(zhǎng)江中下游分別選擇一個(gè)典型區(qū)域，針對(duì)中低產(chǎn)田的障礙層次和障礙性因素及土壤貧瘠化加重、高產(chǎn)田退化速度加快的問(wèn)題，重點(diǎn)研究中低產(chǎn)田地力提升和高產(chǎn)田退化阻控的理論體系和綜合技術(shù)對(duì)策。 經(jīng)費(fèi)比例： % 承擔(dān)單位： 中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所 課題負(fù)責(zé)人： 張佳寶 學(xué)術(shù)骨干： 孫波、韓曉增、李勇、趙炳梓、劉建立、朱安寧、馬東豪 各課題間的有機(jī)聯(lián)系及與 項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)系 各課題間的有機(jī)聯(lián)系及其與項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)系如圖 10 所示。課題 2 主要針對(duì)項(xiàng)目的第二個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題 “農(nóng)田 土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù) ”和第二個(gè)科學(xué)目標(biāo) “闡明中低產(chǎn)田地力恢復(fù)原理與途徑 ”，在課題 1 的指導(dǎo)下，開(kāi)展特別問(wèn)題（土壤障礙因素消減）研究，如果這些障礙因素不消除，地力就不能恢復(fù)，更不能培育提升。屬第二層面的研究。如課題 3 對(duì)有機(jī)質(zhì)積累研究需要課題 4 對(duì)結(jié)構(gòu)研究結(jié)果的支持，反之，研究結(jié)構(gòu)和水養(yǎng)容量又需要有機(jī)質(zhì)研究結(jié)果的支撐，而無(wú)論是結(jié)構(gòu)還是有機(jī)質(zhì)研究都離不開(kāi)生物轉(zhuǎn)化研究的支持，生物過(guò)程研究也需要有機(jī)質(zhì)碳源和結(jié)構(gòu)環(huán)境結(jié)果的支持等。課題 6 需要上述 5 個(gè)課題的支撐，同時(shí)又對(duì)上述 5 個(gè)課題的研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。 ③ 土壤有機(jī)質(zhì)－團(tuán)聚體－生物耦合推進(jìn)機(jī)制② 土壤障礙因子形成、消減和次生化過(guò)程阻控機(jī)理① 農(nóng)田地力及其關(guān)鍵要素演變規(guī)律與主控因子建立地力提升理論體系’提出定向培育對(duì)策’為主產(chǎn)區(qū)地力\產(chǎn)量\資源利用率提高提供理論支撐農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素課題一農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù)課題二課題三土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑土壤水養(yǎng)容量和緩沖能力擴(kuò)增機(jī)理與途徑課題四促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑課題五典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論技術(shù)對(duì)策課題六農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù)農(nóng)田土壤有機(jī)質(zhì)、水養(yǎng)容量和生物活性協(xié)同增進(jìn)機(jī)制與地力提升明確地力提升限制因素和突破口闡明中低產(chǎn)田地力恢復(fù)原理與途徑揭示高強(qiáng)度利用農(nóng)田地力提升機(jī)理提出典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育對(duì)策糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論與技術(shù)對(duì)策課題設(shè)置研究?jī)?nèi)容科學(xué)問(wèn)題 科學(xué)目標(biāo) 總目標(biāo)課題間有機(jī)聯(lián)系及與項(xiàng)目目標(biāo)的關(guān)系③ 土壤有機(jī)質(zhì)－團(tuán)聚體－生物耦合推進(jìn)機(jī)制② 土壤障礙因子形成、消減和次生化過(guò)程阻控機(jī)理① 農(nóng)田地力及其關(guān)鍵要素演變規(guī)律與主控因子建立地力提升理論體系’提出定向培育對(duì)策’為主產(chǎn)區(qū)地力\產(chǎn)量\資源利用率提高提供理論支撐農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素課題一農(nóng)田地力形成與演變規(guī)律及其主控因素課題一農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù)課題二農(nóng)田土壤障礙因子消減機(jī)理與地力修復(fù)課題二課題三土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑土壤水養(yǎng)容量和緩沖能力擴(kuò)增機(jī)理與途徑課題四促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑課題五課題三土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化累積機(jī)制與提高途徑土壤水養(yǎng)容量和緩沖能力擴(kuò)增機(jī)理與途徑課題四土壤水養(yǎng)容量和緩沖能力擴(kuò)增機(jī)理與途徑課題四促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑促進(jìn)地力提升的關(guān)鍵生物過(guò)程與調(diào)控途徑課題五典型地區(qū)農(nóng)田地力定向培育理論技