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黑土区大豆土壤障碍消减与地力提升关键技术及应用
获奖名称:
神农中华农业科技奖科学研究类成果
获奖区域:
中国农学会
获奖等级:
一等奖
主要完成人:
魏丹; 韩晓增; 李玉梅; 李俊; 李荣; 王伟; 金梁; 薛彦东; 蔡姗姗; 李艳; 张久明; 邹文秀; 王根林; 赵明; 刘凯; 丁建莉; 索琳娜; 刘国辉; 孙宾成; 张哲
第一完成单位:
黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所
获奖时间:
2018-2019
项目名称:
联系人:
联系电话:
电子邮件:
邮编:
地址:
合作完成单位:
黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所; 中国科学院东北地理与农业生态研究所农业技术中心; 农业农村部耕地质量监测保护中心; 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所; 北京市农林科学院
单位电话:
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网址:
推荐单位(专家):
摘要:
我国大豆对外依存度高达87%,是仅次于石油的第二大类产品,大豆产业关系到国家粮食、油料和饲料三大安全。占全国大豆面积55%的黑土区,是我国优质、绿色大豆的主产区,也是减玉米、压井灌粳稻、增大豆的主要调控区,大豆面积还将进一步扩大。由于长期单一种植,大豆单产水平低,是高肥力土壤和高产国家的1/3-1/2,远不能满足国家对大豆的需求。本项目针对土壤原生障碍和次生障碍导致大豆减产的关键问题,通过39年长期定位试验和10年区域监测,取得如下创新成果。1.明确了黑土大豆优势区土壤资源状况及养分特征,创新了大豆障碍土壤质量评价新方法,为区域土壤地力持续提升奠定理论基础。定量表征北部连作障碍区、中部退化黑土区、东部白浆土障碍区、南部瘠薄干旱区的土壤障碍特征,及高中低3种肥力10个耕地等级地力提升与产量的关系;建立涵盖生物肥力指标的大豆障碍土壤质量评价指标体系,提出大豆耕地质量评价新方法;39年定位试验揭示黑土肥力演变与产量的响应关系,通过研发成果技术应用,实现定向培育区域土壤有机质提升15%-40%,黑土地力提升0.5-1.0个等级。2.探明了健康土壤与障碍土壤的微生物区系分布特征,揭示了微生物调控消减大豆连作障碍机理,阐明了大豆土壤系统“根-土”互作肥田机制,为障碍土壤改良提供了理论依据。深化大豆根腐病致病机理认知,发现大豆孢囊线虫与尖孢镰孢菌捕食拮抗关系,明确尖孢镰孢菌致病的主导作用;阐明大豆根系球囊霉素(Cyclosporin)相关蛋白及丛枝菌根真(Glomousmossease)菌丝参与下“根-土”互作肥田机制;揭示轮作及平衡施肥纠正养分偏耗、驱动土壤微生物区系由“真菌型”向“细菌型”转变的障碍消减机理。3.创建了土壤障碍消减和地力提升的关键技术,构建了基于目标产量与养分利用效率的大豆施肥专家决策系统,为提高黑土可持续生产力提供了技术支持。研发了根区微生物调控、增碳调磷高效施肥、秸秆原位快速腐解培肥及有机质提升等关键技术;耦合土壤养分供应和作物需求规律,构建养分管理专家决策系统,优化了高、中、低肥力土壤高效施肥参数,施肥准确度达87%以上,并配套高效根瘤菌固氮技术,提高了养分利用率;提出了“调、增、保、沃”四位一体的(3+X)技术体系,实现了技术协同与产量提升和资源高效利用。示范应用区土壤有机质提高15%-20%,大豆增产9.6%-11.2%。4.集成创新了不同障碍土壤地力提升综合技术模式,大面积推广应用成效显著。提出了以障碍因子分类消减+土壤有机质提升为核心的具有区域独特性的米豆轮作地力提升综合技术模式,为黑土保护工程实施提供了可复制、可落地、可推广技术模式:北部地区以“米豆轮作、微生物调控、翻免松耕作培肥”为一体的健康土壤培育模式,大豆根部病情指数降低21%;东部地区以“米米豆轮作、增磷调酸除障、大垄密植”为一体的白浆土改土与地力提升模式,白浆层固相比由70%下降到50%;中部地区以“米米豆轮作、保水固土培肥、平窄密栽培”为一体的侵蚀黑土修复模式,土壤大团聚体增加10-15%;南部地区以“3年玉米1年大豆轮作、隔年深翻秸秆还田+深松扩库增容”为一体的肥沃耕层构建模式,根瘤共生固氮互促能力增强,玉米增产6%-8%、大豆增产7%-12%。在4个区域3种肥力土壤上推广应用832万亩,作物增产2.3亿斤,地力提高0.5-1个等级,肥料利用率提高15%-25%,经济效益5.2亿元,社会生态效益显著。共取得发明专利8项,实用新型专利4项,软件著作权10项;发布行业标准1项,地方标准4项,企业标准2项;登记肥料4项;发表论文151篇(SCI 45篇),出版著作6部。成果总体达到国际先进水平,获黑龙江省自然科学和科技进步一等奖各1项,中国产学研合作创新奖1项。为《东北黑土地保护规划纲要(2017-2030年)》国家级规划提供了科学依据与技术支持。
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