糧食安全是保障國家安全的重要基礎，我國人多地少，糧食供應長期處于緊平衡狀態(tài)。土壤質(zhì)量是影響作物產(chǎn)量的重要因素，但是在區(qū)域尺度上，對于土壤質(zhì)量如何影響糧食產(chǎn)量仍缺乏定量化的認識。主要原因在于作物生產(chǎn)力是基因型、環(huán)境（土壤和氣候）和管理三者相互作用的綜合結(jié)果，因而很難把土壤的相對重要性與其他因素區(qū)分開來。其次，不同的土壤性質(zhì)之間，對作物產(chǎn)量的影響存在復雜的交互作用。同時，在區(qū)域和國家尺度上也缺乏高質(zhì)量的土壤數(shù)據(jù)。因此，我們需要提出一個系統(tǒng)的分析方法，定量化評估土壤質(zhì)量對糧食產(chǎn)量貢獻，進而為政策制定和農(nóng)田管理提供全面的指導。
本研究從產(chǎn)量差研究的角度，利用農(nóng)業(yè)生態(tài)學理論和社會經(jīng)濟學方法，建立了作物產(chǎn)量影響因素定量解析框架，將產(chǎn)量差依次分解為土壤質(zhì)量、管理效率、資源投入、技術進步四個組分，并應用該方法解析了我國主要玉米作物系統(tǒng)的產(chǎn)量差影響因素。結(jié)果表明，主要灌溉和雨養(yǎng)玉米系統(tǒng)的平均產(chǎn)量差占到產(chǎn)量潛力的27-56%，但是在田塊尺度上存在較大的變異。其中，土壤質(zhì)量對縮小玉米產(chǎn)量差的貢獻最大，通過提高土壤質(zhì)量平均可以縮小1.7 t/ha的產(chǎn)量差，相當于產(chǎn)量潛力的13.7%，占到總產(chǎn)量差的46%。尤其是在中低產(chǎn)田土壤上，土壤質(zhì)量對產(chǎn)量差的相對重要性要高于高產(chǎn)田土壤。土壤質(zhì)量產(chǎn)量差與土壤有機質(zhì)、有效率、速效鉀等可管理土壤肥力因素相關。本文的研究結(jié)果對提高土壤和作物管理策略，以及縮小主要玉米系統(tǒng)產(chǎn)量差等方面的工作具有指導意義。
上述研究由中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤培肥與改良團隊與中國農(nóng)業(yè)大學、瓦赫寧根大學、國際玉米和小麥改良中心、國家衛(wèi)星氣象中心、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量監(jiān)測保護中心等國內(nèi)外科研單位合作完成，以“Assessing the contribution of nitrogen fertilizer and soil quality to yield gaps: A study for irrigated and rainfed maize in China”為題，發(fā)表在農(nóng)業(yè)科學領域TOP期刊《Field Crop Research》（IF= 5.374）上，土壤培肥與改良團隊喬磊博士為第一作者。研究得到了重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項、中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目資助。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378429021002501
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