長期以來,，我國習慣藏糧于倉,、藏糧于民,、以豐補歉。然而,，耕地占補質(zhì)量嚴重失衡，耕地總體質(zhì)量下降已經(jīng)成為提高糧食生產(chǎn)能力的障礙,。對此,，社會對藏糧于地、藏糧于技的呼聲越來越高,，2016年中央一號文件也聚焦到該戰(zhàn)略,。

“過去糧食生產(chǎn)下來要存在糧倉里，現(xiàn)在要求重視土壤肥力的培育,。土壤肥力提高了,，糧食生產(chǎn)能力才能提高,，作物高產(chǎn)才能實現(xiàn),，這就是藏糧于地?！敝袊r(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃所副所長徐明崗研究員向《中國科學報》記者介紹,，耕地質(zhì)量的核心是土壤肥力，而土壤肥力最基礎最主要的指標是土壤有機質(zhì),。

日前,，《中國科學報》記者在采訪中了解到，徐明崗團隊經(jīng)過30年的聯(lián)網(wǎng)研究與實踐驗證,，通過探明土壤有機質(zhì)的演變規(guī)律,，首次揭示了土壤有機質(zhì)提升與作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的定量耦合關系，創(chuàng)建了具有區(qū)域特色的有機質(zhì)提升的關鍵技術,，并大面積示范和推廣應用,，經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境效益顯著。該成果獲得了2015年國家科技進步獎二等獎,。

土壤有機質(zhì)與化肥超量使用

土壤有機質(zhì)是土壤中最活躍的部分,，是土壤肥力的基礎。而我國農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量整體水平偏低,，嚴重制約我國農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展,。

“目前僅為歐洲同類土壤的1/3到1/2?！?徐明崗表示,，有機質(zhì)含量低導致作物高產(chǎn)的化肥依賴性強，過量化肥的施用對國家生態(tài)安全和環(huán)境安全造成了嚴重的威脅,。

據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù),，2013年我國農(nóng)業(yè)化肥施用量為5912萬噸，按農(nóng)業(yè)種植面積（包括果園等在內(nèi)）計算,，化肥用量為每公頃322公斤,，遠高于世界平均水平,，分別是美國的2.6倍和歐盟的2.5倍。

2015年,，國家提出了“一控兩減三基本”,，按照求，到2020年化肥農(nóng)藥的使用量要實現(xiàn)零增長,。

“化肥減量不等于肥料減量,，化肥減下去，有機肥必須要補上去,?！苯骷t壤研究所研究員黃慶海向《中國科學報》記者表示，有機質(zhì)含量的提升與國家化肥減量政策是一致的,。

針對以上問題,，該項目組在東北、華北,、西北,、南方旱地和水田5大糧食產(chǎn)區(qū)，從20世紀80年代開始,，布置40多個長期定位試驗,，開展300多個典型農(nóng)戶長期監(jiān)測試驗，揭示了我國集約化農(nóng)田土壤有機質(zhì)變化具有明顯的階段性和區(qū)域性的特點,。

在東北地區(qū)監(jiān)測觀察顯示,，該地區(qū)開墾前有機質(zhì)處于較高水平，開墾后有機質(zhì)下降是一個必然的過程,，開墾后的前30~40年有機質(zhì)處于快速下降期,，開墾至今有100多年的歷史，目前下降速率處于較低的平衡期,。

“西北,、華北和南方旱地，有機質(zhì)處于較低水平,，維持投入水平較低,，隨著作物單產(chǎn)逐漸提高，作物根茬歸還量也相應增加,，有機質(zhì)水平穩(wěn)定上升,。”徐明崗介紹,，由于近30年化肥大量施用,，有機肥投入比例低，有機質(zhì)上升速率較慢。

而南方水田由于特殊的淹水環(huán)境,，以及近年來高產(chǎn)水稻的大面積推廣應用,，作物殘茬歸還量較大，質(zhì)穩(wěn)定增加,。

有機質(zhì)提升與有機肥科學實施

徐明崗認為,，在我國人口不斷增加的情況下，要實現(xiàn)糧食持續(xù)增長,，減緩環(huán)境壓力,，土壤有機質(zhì)提升的需求十分迫切。

我國農(nóng)民施用有機肥料有著悠久的歷史,，老百姓都知道施用有機肥作物長勢好,、產(chǎn)量穩(wěn)、抗性強,。有關土壤有機質(zhì)提升與作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的研究偶只處于定性的研究水平上,。究竟如何科學施用有機肥仍是一個懸而未決的問題。

“但由于廣大農(nóng)民缺乏有機質(zhì)提升的技術原理和知識,，不知道施用多少秸稈或有機肥能維持有機質(zhì)不下降,，不知道施用多少秸稈或有機肥能提升多大幅度?！敝袊r(nóng)科院農(nóng)業(yè)資源與區(qū)域規(guī)劃所副研究員張文菊告訴《中國科學報》記者。

該項目通過大量田間定位試驗的聯(lián)網(wǎng)研究,，明確了不同區(qū)域有機物料的長期利用效率,，從而解決了不同區(qū)域土壤有機質(zhì)維持和提升中有機物料究竟還多少的問題。

有機質(zhì)提升與作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)

土壤有機質(zhì)是土壤肥力的核心指標,，不僅是土壤養(yǎng)分的重要載體,，也是土壤微生物的能量源，直接影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應,?！巴寥烙袡C質(zhì)與作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)關系非常密切?！睆埼木毡硎?。研究成果表明，有機質(zhì)含量低的土壤無論如何施肥也難以大幅度增加產(chǎn)量,。有機質(zhì)提升后土壤微生物活性提高,，相應促進土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，提高養(yǎng)分的有效性供應強度,，進而促進作物的吸收,，實現(xiàn)作物高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

徐明崗介紹，該項目成果首次確定了不同區(qū)域土壤有機質(zhì)提升與作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的量化關系,，即通過長期的聯(lián)網(wǎng)研究,，獲得不同區(qū)域每提升一個單位有機質(zhì)作物的增產(chǎn)量。這也是該成果的重要創(chuàng)新之一,。

該項目組調(diào)查研究證明,，在當前生產(chǎn)水平下，土壤有機質(zhì)每提升1個單位有機質(zhì),，三大糧食作物平均可增產(chǎn)47～66 公斤/畝,，穩(wěn)產(chǎn)性提高5%～8%。

“根據(jù)該成果中不同區(qū)域土壤有機質(zhì)的適宜值以及有機質(zhì)與產(chǎn)量的定量關系,，確定不同區(qū)域有機質(zhì)的提升目標,，以有機物料的長期利用效率確定有機物料的投入量，從而實現(xiàn)有機質(zhì)的定量提升,，該成果進一步證實有機質(zhì)提升對全國作物增產(chǎn)的貢獻率將近10%,。”徐明崗說,。

事實上,，影響農(nóng)田土壤有機質(zhì)提升的主要可控限制因素為有機物料投入量、土壤水分,、溫度和pH值等,。

“目前的管理模式下，我國農(nóng)田土壤有機質(zhì)提升的第一驅(qū)動因素仍然是有機物料的投入量,，這也是最根本的,。”張文菊表示,，土壤的環(huán)境條件如土壤濕度,、溫度和酸堿性是影響有機物料利用效率的重要的外部因素。

張文菊進一步解釋道,，在投入量超過有機質(zhì)的維持投入后,，適宜的土壤水分、溫度和pH值能提高有機物料的利用效率,，從而有效地提升土壤有機質(zhì)水平,。

區(qū)域性技術模式的創(chuàng)新與推廣

在我國，人多地少,，農(nóng)田集約化強度大,，利用度高，得不到休養(yǎng)生息,，有機質(zhì)消耗大,；另一方面,，在目前現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)管理模式下，化肥依賴大,，有機物還田與投入不足,。

據(jù)介紹，該項目針對區(qū)域有機質(zhì)的特點和生產(chǎn)實際中存在的突出問題,，集成具有區(qū)域特色的有機質(zhì)提升技術模式,，創(chuàng)新集成5類13種具有區(qū)域獨特性和適宜性的土壤有機質(zhì)提升技術模式。其中增施有機肥和秸稈還田最受推崇,。

徐明崗舉華北以氮增碳雙還技術模式為例,，該模式采用氮肥基肥重施、控磷減鉀,，機械化小麥秸稈條帶覆蓋的核心技術,，同時采用玉米秸稈粉碎深耕翻壓的配套技術，解決華北區(qū)域秸稈量大,、碳氮比高,、旋耕淺導致的腐解效率低、還田后跑墑及影響作物出苗等問題,。

據(jù)了解,，項目成果不僅通過與農(nóng)業(yè)技術推廣部門的合作，開展相關的技術培訓和媒體宣傳,，而且還依托長期施肥試驗基地,，建立試驗示范區(qū)，通過試驗示范,、現(xiàn)場觀摩,、技術培訓/專題講座、資料發(fā)放等形式帶動農(nóng)業(yè)種植大戶及農(nóng)戶,，采納相關有機質(zhì)提升關鍵技術及技術模式。

近3年來,，技術模式主要在黑龍江,、吉林、河南,、河北,、山東、山西,、陜西,、四川、湖南,、湖北,、廣西,、安徽、江蘇等13個省區(qū)累計示范和推廣面積10672萬畝,。

“不僅顯著提升了土壤肥力,，促進了作物增產(chǎn)；也產(chǎn)生了顯著的生態(tài)環(huán)境效益,，促進了秸稈等有機廢棄物資源的高效利用,，增強了土壤固碳能力，提升了土壤肥力狀況,，改善了土壤的緩沖性能和抗逆性,。”徐明崗說,。