旱田土壤质量长期演变规律与地力提升关键技术研究与应用
东北地区土壤有机质含量下降、结构退化和养分失衡三大土壤质量问题,长期以来限制着高强度利用旱田的粮食高产稳产.本项目以连续进行28年的棕壤长期定位试验为基础,结合大量田间调查与土壤质量评价结果,明确旱田土壤有机质演变规律、团聚体形成机制和有机- 无机肥料施用最佳配比,研发改善旱田土壤结构- 提升有机质含量定向地力培育技术,构建以恢复土壤肥力为目标的培肥与耕作技术模式,并进行大面积推广与应用. 取得的创新性成果为:(1)首次提出了旱田”土壤有机质平衡点”概念,建立了土壤有机质平衡点预测模型,明确了外源秸秆碳、光合碳在作物- 土壤- 微生物系统中的转移与固定,揭示了土壤有机质的演变规律. 通过长期田间定位试验,明确了辽宁棕壤旱田土壤有机质含量平衡点在2.6%左右;以不同区域旱田高肥力土壤有机质含量为指标,构建了土壤有机质平衡点预测模型,确定了中低肥力土壤有机质提升目标;通过13C标记秸秆示踪,明确了外源秸秆当季腐解残留率为35%,发现了秸秆还田加快土壤尤其是低肥力土壤微生物生长的正反馈机制;通过13C示踪,明确了光合碳在作物- 土壤- 微生物系统中的去向与分配,阐明了施肥等措施对光合碳固定的影响机制.(2)提出了特征微团聚体比例可作为土壤肥力评价综合指标,明确了土壤团聚体形成机制及其在地力提升中的作用.明确了粒级为0.010~0.25mm微团聚体为旱田棕壤特征微团聚体,阐明了特征微团聚体与<0.25mm微团聚体总量比值0.80是判别土壤肥力高低的临界指标, 该值越大土壤肥力越高;利用13C标记玉米秸秆原位还田示踪技术,证明了新加入外源秸秆碳首先进入粒径>0.25mm土壤大团聚体,随后逐渐向微团聚体(0.25~0.053mm)转移并趋于稳定,特征微团聚体组成比例随之增加,土壤肥力水平提升. (3)构建了高强度利用旱田地力恢复的最优施肥模式,确定了有机肥- 无机肥最佳配施比例. 明确了连续3年地膜覆盖栽培玉米后需加大肥料用量且有机肥与氮磷化肥合理配施才能保证其高产稳产;确定了施用含135kg N?hm- 2有机肥与67.5kg N?hm- 2无机化肥配施后增产与恢复地力效果最佳; 并进一步通过有机肥氮与无机肥氮配比组合,确定比值为1~2时是最适宜配比.这一配比施肥模式在沈阳、铁岭等地大面积推广应用,增产与培肥地力效果显著. (4)构建了旱田土壤结构改善- 有机质提升定向地力培育技术体系. 建立了秸秆粉碎直接深还田的技术体系,包括深开沟打破犁底层、秸秆粉碎充填、调节C/N、深埋覆土等环节,研发出相应农业机械, 确定最优技术参数, 实现了农机农艺结合; 秸秆还田3年后耕层土壤有机质含量提高0.05%,活土层厚度达到20~25cm,硬度由50kg?cm- 2下降到10kg?cm-2,土壤透水储水能力增加,玉米增产10%以上.(5)学术贡献与综合效益显著.本项目获得发明专利3项,发表论文42篇(其中SCI收录10篇),出版专著1部;近三年这些技术模式累计推广应用178万hm2,增产粮食136.9万t,节约肥料7.3万t,新增纯收益19.1亿元,社会和生态效益显著.
旱田土壤、土壤质量、演变规律、提升、土壤有机质、微团聚体、有机质含量、土壤肥力、秸秆还田、有机肥、平衡点、微生物系统、大面积推广、无机肥、增产、预测模型、形成机制、推广应用、土壤结构、特征
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S15;S14
2017-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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