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土壤培肥与改良团队提出定量评估土壤质量对粮食产量贡献的新方法

发布者:管理员发布时间:2021-10-15作者:乔磊来源:土壤培肥与改良团队点击量:

  粮食安全是保障国家安全的重要基础,我国人多地少,粮食供应长期处于紧平衡状态。土壤质量是影响作物产量的重要因素,但是在区域尺度上,对于土壤质量如何影响粮食产量仍缺乏定量化的认识。主要原因在于作物生产力是基因型、环境(土壤和气候)和管理三者相互作用的综合结果,因而很难把土壤的相对重要性与其他因素区分开来。其次,不同的土壤性质之间,对作物产量的影响存在复杂的交互作用。同时,在区域和国家尺度上也缺乏高质量的土壤数据。因此,我们需要提出一个系统的分析方法,定量化评估土壤质量对粮食产量贡献,进而为政策制定和农田管理提供全面的指导。

  本研究从产量差研究的角度,利用农业生态学理论和社会经济学方法,建立了作物产量影响因素定量解析框架,将产量差依次分解为土壤质量、管理效率、资源投入、技术进步四个组分,并应用该方法解析了我国主要玉米作物系统的产量差影响因素。结果表明,主要灌溉和雨养玉米系统的平均产量差占到产量潜力的27-56%,但是在田块尺度上存在较大的变异。其中,土壤质量对缩小玉米产量差的贡献最大,通过提高土壤质量平均可以缩小1.7 t/ha的产量差,相当于产量潜力的13.7%,占到总产量差的46%。尤其是在中低产田土壤上,土壤质量对产量差的相对重要性要高于高产田土壤。土壤质量产量差与土壤有机质、有效率、速效钾等可管理土壤肥力因素相关。本文的研究结果对提高土壤和作物管理策略,以及缩小主要玉米系统产量差等方面的工作具有指导意义。

  上述研究由中国农业科学院农业资源与农业区划研究所土壤培肥与改良团队与中国农业大学、瓦赫宁根大学、国际玉米和小麦改良中心、国家卫星气象中心、农业农村部耕地质量监测保护中心等国内外科研单位合作完成,以“Assessing the contribution of nitrogen fertilizer and soil quality to yield gaps: A study for irrigated and rainfed maize in China”为题,发表在农业科学领域TOP期刊《Field Crop Research》(IF= 5.374)上,土壤培肥与改良团队乔磊博士为第一作者。研究得到了重点研发计划项目、国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、中国农业科学院创新工程等项目资助。

  论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378429021002501

  

  图1 产量差因素解析的定量分析框架

  

  图2 东北(a)、华北(b)灌溉玉米和东北(c)、西南(d)雨养玉米系统在不同氮肥投入水平下的实际产量(Yexp)以及管理效率产量差(Yg-M)、土壤质量产量差(Yg-S)、资源投入产量差(Yg-R)和技术进步产量差(Yg-T)


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