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　　從2018年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上獲悉，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所徐明崗研究員牽頭完成的“我國典型紅壤區(qū)農(nóng)田酸化特征及防治關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)建與應(yīng)用”榮獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

　　我國南方紅壤地區(qū)高溫多雨導(dǎo)致強烈的風(fēng)化和淋溶作用，引起緩慢的自然酸化和土壤養(yǎng)分貧瘠，土壤以酸瘦為基本特征。近30年來，隨著化學(xué)氮肥的大量施用，紅壤以自然條件下上萬倍的速率快速酸化，酸上加酸，土壤肥力下降、微生物多樣性降低，強酸區(qū)域作物減產(chǎn)20%以上。酸化嚴(yán)重威脅國家糧食安全和生態(tài)安全，制約藏糧于地和綠色發(fā)展戰(zhàn)略的實施，紅壤酸化防治刻不容緩。

　　徐明崗研究員領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊經(jīng)過多點位二十多年田間監(jiān)測與研究，突破了作物高產(chǎn)與酸化阻控難以同時兼顧的技術(shù)瓶頸，探明了典型紅壤區(qū)農(nóng)田酸化時空演變特征，闡明了化學(xué)氮肥驅(qū)動、有機肥阻控土壤酸化的機制，創(chuàng)建了以“石灰類物質(zhì)精準(zhǔn)施用降酸、有機肥阻酸、減氮控酸”為核心的酸化防治關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)了多個酸性土壤調(diào)理劑，集成了區(qū)域特色的農(nóng)田酸化綜合防治技術(shù)模式，成果得到大面積推廣應(yīng)用，累計新增社會經(jīng)濟(jì)效益125億元。

長期定位試驗揭示出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題

　　1996年，從中國科學(xué)院南京土壤研究所博士后出站的徐明崗被任命為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院祁陽紅壤實驗站（祁陽站）站長。祁陽站是劉更另院士等老一輩科學(xué)家在上世紀(jì)六十年代初建立的野外試驗基地，布置了多個長期定位試驗。徐明崗剛到祁陽站時就被這些長期定位試驗所吸引，特別是紅壤旱地肥力和肥料效益的長期定位試驗，不同施肥處理間作物長勢差異巨大，了解到主要是由于長期施用化學(xué)氮肥導(dǎo)致土壤pH越來越低，產(chǎn)生的酸害使作物生長不良，徐明崗敏銳地意識到這是我國從有機農(nóng)業(yè)向無機農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變過程中出現(xiàn)的一個重大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題，必將成為今后農(nóng)業(yè)科研的一個熱點。在隨后他主持的“九五”至“十三五”國家科技項目中，土壤酸化一直是主要研究內(nèi)容之一。

集約化高產(chǎn)栽培模式下紅壤酸化難防控

　　南方紅壤區(qū)居住人口占全國的五分之二、耕地面積僅占全國的四分之一，人多地少的矛盾十分突出，高投入、集約化種植模式下化學(xué)氮肥大量施用，在保障作物高產(chǎn)的同時也加速了土壤酸化，在高強度利用下既要保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)又要防止土壤酸化，是酸化防控的技術(shù)瓶頸。紅壤農(nóng)田酸化區(qū)域與程度不清晰，酸化因素及貢獻(xiàn)不明確，針對性的防治技術(shù)特別是精準(zhǔn)定量防治技術(shù)缺乏是紅壤農(nóng)田酸化防治面臨的3大科技難題。紅壤酸化是一個長期連續(xù)的過程，需要長期多點連續(xù)定位觀測和研究，才能摸清其機理和規(guī)律，提出針對性的防治技術(shù)措施。

　　針對以上問題，徐明崗研究員領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊在我國南方典型6省區(qū)，基于1985年前后開始的110個長期定位試驗和肥力監(jiān)測點，采取點面結(jié)合，田間試驗與模型分析相結(jié)合的方法，經(jīng)過近二十多年的不懈努力，在紅壤酸化特征、驅(qū)動因子及綜合防治關(guān)鍵技術(shù)等方面取得了多項創(chuàng)新性成果。

長期監(jiān)測，點面結(jié)合，明確紅壤酸化特征，探明化學(xué)氮肥加速紅壤酸化機制

　　明確了農(nóng)田酸化時空演變特征。基于大量長期試驗和定位監(jiān)測，突破了紅壤酸化缺乏連續(xù)觀測數(shù)據(jù)、難以定量的瓶頸，揭示了紅壤農(nóng)田酸化在時間上呈現(xiàn)為“慢-快-稍快”的近S型階段性變化趨勢，在空間上呈現(xiàn)為“普遍性”和“局部嚴(yán)重性”的特征。與第二次土壤普查相比，近30年來湖南、江西、廣西等省pH小于5.5的農(nóng)田面積增加35%左右。基于上述紅壤酸化階段特征，提出了土壤酸度4類分級標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了酸化農(nóng)田精細(xì)分級分類，從而為針對性防治技術(shù)模式的構(gòu)建和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　探明了化學(xué)氮肥加速紅壤酸化的機制，量化了化學(xué)氮肥驅(qū)動酸化貢獻(xiàn)率。紅壤區(qū)高溫多雨的氣候條件下，銨態(tài)氮肥硝化產(chǎn)生硝酸根和氫離子，大量硝酸根伴隨鹽基陽離子淋失，導(dǎo)致氫離子富集并與固相鋁反應(yīng)產(chǎn)生交換性鋁，造成土壤酸化?；谑┑颗c產(chǎn)酸量的大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，明確了氮肥酸化指數(shù)響應(yīng)方程，構(gòu)建了氮肥施用、植物帶走、酸沉降驅(qū)動紅壤酸化的效應(yīng)模型，量化了化學(xué)氮肥加速紅壤酸化的貢獻(xiàn)率，常規(guī)施氮量下，其貢獻(xiàn)率達(dá)66%以上，且隨氮肥用量增加而增加，為針對性防控技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)。

防控結(jié)合，治理培肥兼顧，創(chuàng)建”降、阻、控“為核心的酸化防治關(guān)鍵技術(shù)

　　基于大量長期觀測數(shù)據(jù)，克服了作物產(chǎn)量對土壤酸度定量響應(yīng)關(guān)系全程數(shù)據(jù)缺乏、準(zhǔn)確性差的難題，建立了作物產(chǎn)量與pH的雙指數(shù)曲線方程，確定了主要作物酸害閾值，即酸化防控臨界值，結(jié)合土壤酸化對作物生長的限制程度，提出了降酸、阻酸、控酸“三段式”定向防治目標(biāo)和相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)。

　　石灰物質(zhì)精準(zhǔn)施用快速降酸技術(shù)：攻克了養(yǎng)分對石灰響應(yīng)的定量關(guān)系，研制出多功能酸化土壤調(diào)理劑3個，提高土壤pH值0.3-0.6，作物增產(chǎn)21%-27%。綜合土壤酸緩沖特征和作物體系酸化效應(yīng)，精準(zhǔn)了石灰用量和施用間隔年限，減少石灰用量30%左右，作物增產(chǎn)11%-23%。

　　有機肥替代阻酸技術(shù)：探明了有機肥阻酸、降酸雙重作用機制，表現(xiàn)為以下4個方面，一、有機肥富含堿性物質(zhì)，可中和土壤酸度；二、能絡(luò)合鋁離子，降低活性鋁95%以上；三、能減少硝化產(chǎn)酸70%以上；四、能提高土壤酸堿緩沖能力80%以上。確定了不同作物系統(tǒng)土壤不酸化時有機肥替代化學(xué)氮肥的比例及用量，有機肥替代化學(xué)氮肥比例為28%至36%。

　　氮肥減施控酸技術(shù)：探明了硝化抑制劑阻控紅壤酸化的機制，篩選出專用硝化抑制劑，實現(xiàn)氮肥增效、減施、控酸，可減施化學(xué)氮肥11%-18%，減少產(chǎn)酸量13%-21%。

　　集成創(chuàng)新了不同酸化程度紅壤農(nóng)田防治的綜合技術(shù)模式。針對紅壤農(nóng)田酸化程度及養(yǎng)分狀況，提出分區(qū)分類管控，防治結(jié)合的策略，集成創(chuàng)建了極強酸性土壤降酸治理、強酸性土壤調(diào)酸增產(chǎn)、中度酸性土壤阻酸培肥以及弱酸性土壤控酸穩(wěn)產(chǎn)等4種綜合防治技術(shù)模式，經(jīng)6省多點大面積示范，土壤pH提高0.2-1.0個單位，農(nóng)作物增產(chǎn)12%-27%，實現(xiàn)了酸化防治和與肥力提升協(xié)同發(fā)展。

　　本成果為《國家耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動》、《有機肥替代化肥行動方案》、《耕地質(zhì)量調(diào)查監(jiān)測與評價辦法》、《酸性土壤改良評價技術(shù)規(guī)范》等國家級規(guī)劃實施和標(biāo)準(zhǔn)制定提供了科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支撐。2014年5月中央電視臺《焦點訪談》欄目以“被化肥喂瘦的耕地”為題報道了該成果，極大地提升了公眾對紅壤酸化危害及防治技術(shù)的認(rèn)識。成果可在我國紅壤地區(qū)廣泛應(yīng)用，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。