[01802048]潮土质量与粮食产量协同提升技术创新及应用

一、 主要技术内容 山东是我国的重要粮食产区,分布着6998.7万亩潮土,占山东土地面积的38.53%。潮土以中低产田为主占整个潮土面积超过60%。本项目针对山东粮食产区中潮土所面临的有机质含量低、养分利用率偏低等实际问题,开展了历经40余年的系统研究,取得了如下创新成果： 1、以连续进行43年的长期定位试验为核心,探明了非石灰性潮土有机质、氮磷钾等肥力要素演变特征及利用效率,并量化其影响因素。明确了潮土有机物料的转化效率为6.5%-11.0%,平均为9.8%,各区域之间差异较小。探明了潮土农田土壤氮素损失、磷素累积、钾素富集的时间演变规律,量化了氮磷钾养分投入量与土壤养分的关系,为山东潮土农田土壤养分管理技术提供了理论依据。 2、发展了我国土壤学的方法论和理论体系,在国内率先提出并定义了非石灰性潮土,系统研究了非石灰性潮土的形成、分布、矿物组成、理化性状、演变规律,深入研究了石灰性潮土与非石灰性潮土的肥力演变异同点,推动了土壤学的发展。揭示了非石灰性潮土低pH值的内在原理,明确了非石灰性潮土与石灰性潮土在粘土矿物组成上的差异,碳酸钙含量是造成pH差异的主要原因,进而影响土壤微生物多样性的差异,并最终驱动非石灰性潮土的有机碳转化效率（27.0%）显著高于石灰性潮土。提出了有机质含量是影响土壤渗透率的重要因子,长期施有机肥可提高土壤渗透率。建立了偏最小二乘回归模型,解释了土壤有机质含量、土壤容重和大于0.25 mm土壤团聚体重量比是影响土壤渗透率的关键性因子。 3、探明了该区域潮土质量呈“西高东低,北高南低”空间分布规律,阐明了不同时期的地力水平及影响因素,以及地力提升与粮食产量的量化关系。从2003年的3级地力提升到2019年的2级地力,与长期试验相互验证。 4、研发了以潮土质量定向培育为核心的地力提升与作物产量协同提升关键技术与产品,即非石灰性潮土有机肥与耕作互作增效技术,缓释/控释尿素施用降损提率技术,石灰性中低产潮土快速提升地力技术、高效一次性平衡肥施用技术,数字化测土配方施肥技术,并研发了一系列平衡肥产品。创新了“耕地资源管理信息系统指导-科研机构决策-肥料企业生产-乡级配方实施-农户应用”的“百县千乡平衡肥示范工程 ”技术推广模式,大面积推广应用。 二、 授权专利情况 本项目已获得国家授权专利 19 项,其中授权发明专利 9 项,实用新型专利 10 项。 三、 技术经济指标 本项目成果现已在 Land Degradation ＆ Development、Soil ＆ Tillage Research、植物营养与肥料学报等杂志发表学术论文102 篇,其中,SCI 收录 30 篇,一级学报及北大中文核心期刊 82 篇;主编专著 2 部。颁布国家标准1项,山东省地方标准8项,山东省农业主推技术3项,肥料登记证6个。 四、 应用推广及效益情况 自2008年以来由青岛农业大学等单位完成的“山东潮土质量与粮食产量协同提升技术创新及应用”项目成果,在我省应用推广以来,采用边研究、边示范、边推广的方式,针对潮土质量差、有机质含量低等区域性问题,采用秸秆机械粉碎翻压还田、麦秸粉碎覆盖还田、增施N肥调控碳氮、测土配方施肥、有机肥与化肥配施等技术模式,进行大面积推广和应用, 上述技术2017~2019年三年分别推广331、464、612万亩,累计推广面积1407万亩,新增粮食产量44967.16万公斤,按小麦玉米平均价格1.95元/公斤计算,新增总产值87685.96万元。该技术大面积应用为全省农田地力全面提升和粮食高产稳产提供了样板和模式。