耕地地力提升与化肥养分高效利用

　　我国耕地土壤类型丰富，但地力水平区域差异巨大，必须因地制宜，协同消减土壤障碍和稳定提升耕地地力，在长期和区域尺度上实现化肥养分的高效利用。《耕地地力提升与化肥养分高效利用》针对我国主要农区的典型土壤类型，从时空格局、消障促效、培肥增效和模式集成4个层次，评价了地力水平与化肥养分利用效率之间的定量关系，揭示了土壤障碍对化肥养分利用的制约机制及其消减原理，阐明了作物–土壤–微生物相互作用对化肥养分利用的增效机制及其调控措施，构建了“扩增土壤蓄纳养分功能–提升生物养分转化功能”双核驱动的耕地地力综合调控理论与技术模式，为实施化肥减量增效行动、耕地质量保护与提升行动提供理论与决策支持。

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目录
第1章　绪论　1　
1.1　我国粮食安全生产面临的耕地资源与土壤质量退化问题　1　
1.1.1　耕地资源问题　1　
1.1.2　土壤质量退化问题　2　
1.2　地力提升与养分高效利用的国际研究进展　4　
1.2.1　打破土壤次生障碍对化肥养分利用制约的原理与技术　4　
1.2.2　土壤结构与微生物群落组装促进养分循环和化肥增效的机制　4　
1.2.3　土壤–根系–微生物系统促进氮磷养分协同利用的机制　5　
1.2.4　提高化肥养分利用率的地力综合管理模式　6　
1.3　地力提升与养分高效利用的国内研究进展　7　
1.3.1　土壤质量演变与养分循环调控　7　
1.3.2　培肥促进土壤团聚体形成和微生物演替机制　7　
1.3.3　土壤–根系–微生物系统促进氮磷协同利用和作物抗逆的机制　8　
1.3.4　耕地肥沃耕层构建与化肥养分增效技术　9　
1.4　面向化肥减施增效的耕地地力综合管理研究　10　
1.4.1　耕地地力和养分高效管理的研究方向与内容　10　
1.4.2　耕地地力和养分高效管理的研究突破点　12
第2章　耕地地力水平与化肥养分利用率的关系　13　
2.1　耕地地力分布格局及其对主要作物化肥氮磷利用率的影响　13　
2.1.1　主要作物系统土壤地力的分布特征　13　
2.1.2　土壤地力对主要作物系统产量和氮磷利用率的影响　16　
2.1.3　主要作物系统土壤地力的关键影响因子　26　
2.2　小麦–玉米轮作农田氮肥利用率的时空演变特征及预测　32　
2.2.1　长期不同施肥条件下玉米和小麦氮肥利用率的时空演变特征　32　
2.2.2　氮肥利用率与土壤速效磷的关系　36　
2.2.3　未来气候变化和不同施肥条件下产量与氮肥利用率的变化趋势预测　38　
2.3　典型旱地地力与氮肥利用率的关系　44　
2.3.1　作物氮肥利用率与地力关系的理论进展　44　
2.3.2　推荐施氮量　45　
2.3.3　我国不同区域粮食作物的施氮量　46　
2.3.4　氮肥利用率与基础地力和施氮量的关系　47　　
2.4　水旱轮作农田地力与氮肥利用率的关系　49　
2.4.1　太湖流域典型区地力调查和表征方法　49　
2.4.2　地力与氮肥利用率的关系特征　52　
2.4.3　氮肥利用率的提升潜力　58　
2.4.4　耕地综合地力提升的方法　61
第3章　土壤酸化与化学养分的互动机制及其调控原理　63　
3.1　化肥–土壤酸化–耕地地力的互动机制　63　
3.1.1　施肥与土壤酸化的互动影响　63　
3.1.2　土壤酸化对耕地地力和养分利用的影响　65　
3.1.3　土壤酸化对养分转化微生物群落及其功能的影响　66　
3.1.4　土壤酸化对耕地地力影响的物理学机制　69　
3.2　土壤酸化对作物养分吸收和利用的影响机制　75　
3.2.1　土壤酸化对作物养分吸收和利用的影响　76　
3.2.2　土壤酸化对根际微环境与养分转化微生物的影响　78　
3.2.3　土壤酸化诱导铝毒对作物根系生长与养分吸收的影响　79　
3.3　阻控土壤酸化提高养分利用率的主要措施　83　
3.3.1　阻控土壤酸化提高养分利用率的主要改良剂　83　
3.3.2　生物炭消减土壤酸化及其衍生地力障碍　90　
3.3.3　消减土壤酸化促进养分循环利用的综合调控技术　98
第4章　土壤盐碱障碍降低养分利用率的机制及其增效途径　101　
4.1　盐碱障碍对农田养分形态转化、有效性与吸收利用的影响机制　101　
4.1.1　盐碱障碍对农田氮素关键转化过程的影响　101　
4.1.2　盐碱障碍下根区土壤磷形态与有效性的特征　109　
4.1.3　盐碱化农田氮磷养分吸收利用的障碍机制　112　
4.2　盐碱耕地障碍消减对化肥养分利用的促进机制　118　
4.2.1　障碍消减措施对盐碱耕地土壤物理性质的调控效应　118　
4.2.2　障碍消减措施对氮素转化和磷素形态的促进机制　121　
4.2.3　障碍消减措施对盐碱耕地氮磷养分吸收利用的提升效应　126　
4.3　盐碱耕地氮磷养分增效的调控途径　128　
4.3.1　江苏滨海盐碱化耕地氮磷养分增效的调控途径　129　
4.3.2　山东滨海盐碱化耕地氮磷养分增效的调控途径　131　
4.3.3　东北苏打盐碱化耕地氮磷养分增效的调控途径　134　
4.3.4　西北内陆盐碱化耕地氮磷养分增效的调控途径　136
第5章　土壤结构性障碍制约养分高效利用的机制与突破对策　140　
5.1　土壤结构性障碍特征及其对养分库的影响　140　
5.1.1　黑土结构性障碍特征及其对养分库的影响　140　
5.1.2　典型区潮土结构性障碍及其对养分库的影响　147　
5.2　土壤团聚结构对养分蓄供及利用的制约机制　152　
5.2.1　不同团聚结构土壤中化肥氮转化过程及影响因素　152　
5.2.2　土壤团聚结构对潮土氨基糖组成的影响机制　158　
5.2.3　土壤团聚结构对磷素养分转化的影响机制　162　
5.3　土壤团聚结构形成及其微生物作用机制　164　
5.3.1　不同耕作和秸秆管理措施对潮土团聚结构形成的作用机制　164　
5.3.2　长期施肥对潮土团聚结构形成的微生物作用机制　173　
5.4　土壤结构改良与调控技术模式　180　
5.4.1　黑土玉米秸秆富集深埋还田技术　180　
5.4.2　砂性潮土深免间歇耕作耦合秸秆还田技术　184
第6章　连作障碍抑制作物对养分吸收利用的机制与消减技术　187　
6.1　连作障碍影响耕地地力的机制　187　
6.1.1　连作障碍的土壤物理问题　187　
6.1.2　连作障碍的土壤化学问题　188　
6.1.3　连作障碍的土壤生物学问题　192　
6.2　连作障碍抑制作物生长及养分吸收利用的机制　193　
6.2.1　连作下土壤物理障碍对作物养分吸收利用的影响　194　
6.2.2　连作下土壤酸化对作物养分吸收利用的影响　194　
6.2.3　连作下化感物质对作物养分吸收利用的影响　195　
6.2.4　连作下土壤生物对作物养分吸收利用的影响　196　
6.3　连作障碍消减技术的养分增效措施　197　
6.3.1　土壤养分调控　197　
6.3.2　施用生物有机肥　199　
6.3.3　施用生物炭　202　
6.3.4　施用蚓堆肥　202　
6.3.5　连作障碍综合防控措施　204　
6.4　促进蔬菜健康生长和养分利用的技术模式　205　
6.4.1　促进番茄健康生长和养分利用的营养调控技术　206　
6.4.2　促进黄瓜健康生长和养分利用的生物有机肥调控技术　207
第7章　土壤–作物系统养分循环增效的微生物驱动机制与调控策略　211　
7.1　稻田生态系统与旱作生态系统土壤微生物组特征　211　
7.1.1　农田土壤微生物地理分布格局　211　
7.1.2　农田土壤微生物群落构建机制　213　
7.1.3　水稻和小麦的根际效应　215　
7.1.4　水稻和小麦根际碳淀积与微生物群落的微尺度空间分布　217　
7.2　稻田生态系统有机质分解与养分耦合转化作用　221　
7.2.1　水稻土有机质厌氧降解机制及其调控因子　221　
7.2.2　水稻土磁铁矿与生物炭颗粒对有机质降解的影响　224　
7.2.3　稻田生物膜对磷素的响应　225　
7.3　旱作生态系统养分蓄供与协同增效　230　
7.3.1　土壤孔隙结构及微生物分布在养分蓄供中的作用　230　
7.3.2　土壤水分分布和微生物活动调控氮磷养分蓄供　233　
7.3.3　丛枝菌根真菌的综合促磷效应　235　
7.3.4　免耕与秸秆还田条件下土壤的碳磷互动效应　236
第8章　不同气候带旱地土壤微生物群落演替及功能基因组响应机制　239　
8.1　不同气候带典型旱地土壤微生物群落结构及演替特征　239　
8.1.1　不同气候带土壤微生物群落演替机制的研究方法　239　
8.1.2　不同气候带典型旱地土壤移置对土壤肥力和作物产量的影响　241　
8.1.3　不同气候带典型旱地土壤微生物群落组成与多样性变化　244　
8.1.4　不同气候带典型旱地土壤微生物群落演替特征　246　
8.2　不同气候带典型旱地土壤微生物养分转化功能组　254　
8.2.1　典型土壤微生物碳转化功能组对不同气候条件的响应　254　
8.2.2　典型土壤微生物氮转化功能组对不同气候条件的响应　258　
8.3　典型旱地土壤核心微生物组及其与地上部作物的关系　264　
8.3.1　核心微生物组与地上部作物的关系　264　
8.3.2　气候条件变化下微生物与地上部作物的关系　272
第9章　中东部集约化农田养分高效利用的沃土培育原理与途径　276　
9.1　中东部集约化农田土壤肥力培育原理与调控　276　
9.1.1　东北集约化农田土壤肥力培育原理与调控　277　
9.1.2　华北集约化农田土壤肥力培育原理与调控　286　
9.1.3　长江中下游集约化农田土壤肥力培育原理与调控　290　
9.2　中东部集约化农田土壤养分循环过程与调控　296　
9.2.1　东北集约化农田土壤养分循环过程及调控　296　
9.2.2　华北集约化农田土壤养分循环过程及调控　305　
9.2.3　长江中下游集约化农田土壤养分循环过程及调控　308　
9.3　中东部集约化农田养分高效管理与减肥增效　310　
9.3.1　东北集约化玉米连作农田养分高效管理与减肥增效　311　
9.3.3　长江中下游集约化双季稻农田养分高效管理与减肥增效　325　
9.3.4　中东部集约化农田养分高效利用的区域管理特征　330
第10章　西北旱区主要粮作体系有机培肥的地力提升机制　332　
10.1　小麦单作体系绿肥及有机肥的培肥效应　333　
10.1.1　黄土高原旱塬区有机培肥对小麦产量及土壤有机碳固持的影响　333　
10.1.2　黄土高原平原区秸秆还田和施用有机肥对小麦产量和土壤有机碳固持的影响　336　
10.1.3　添加钙源对秸秆在土壤中腐解和有机碳固持的影响及其作用机制　338　
10.2　小麦–玉米轮作体系下秸秆还田模式对土壤培肥和产量效应的影响　348　
10.2.1　麦玉轮作体系下秸秆还田模式对小麦产量的影响　348　
10.2.2　麦玉轮作体系下秸秆还田模式对土壤细菌群落及酶活性的影响　349　
10.2.3　麦玉轮作体系下秸秆还田模式对土壤碳固存的影响　353　
10.2.4　麦玉轮作体系下小麦秸秆高留茬还田模式促进土壤碳固存和产量效应　357　
10.3　玉米||大豆间作体系对产量和土壤微生物的影响　359　
10.3.1　玉米与大豆间作对作物生长的促进作用　359　
10.3.2　玉米与大豆间作对土壤微生物群落结构和功能的影响　363　
10.4　我国北方小麦和玉米系统秸秆还田的有机碳固持与增产效应　367　
10.4.1　秸秆还田对小麦和玉米产量的影响　367　
10.