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項目針對中國農田土壤有機質含量低這一土壤肥力質量問題，以分布于中國東北、西北、華北、華南和長江流域五大典型區域的23個農田長期定位試驗長達20年以上的土壤有機質及其組分、作物產量等數據的系統觀測和分析，闡明了中國農田土壤有機質及其組分的時間和空間演變特征、土壤有機質提升與產量的耦合關系，提出了現有農業生產水平下，中國5大典型區域農田不同肥力水平土壤有機質的提升技術，取得了系統的重要研究結果與結論如下。
　　（1）首次系統闡明了中國農田不同施肥下土壤有機質的時空演變規律及投入有機物料的固存效率。大部分農田土壤有機質在施用氮磷鉀化肥后土壤有機質總體上穩中有升，而有機肥與無機肥配施的土壤有機質顯著上升（80%以上），秸稈還田配施氮磷鉀化肥的土壤有機質提升效果也明顯（50%以上）。25年間中國農田土壤對輸入有機物料的固存效率平均為163%，呈現為隨水熱增加而降低的趨勢。
　　（2）系統探明了中國農田土壤有機質組分對長期施肥的響應特征與區域差異，篩選提出了土壤有機質質量的易氧化有機質和物理未保護有機質等活性有機質指標。中國農田土壤易氧化有機質占總有機質13%～33%；長期有機無機肥料配施能顯著提高土壤易氧化有機質的含量和比例。易氧化有機質和物理未保護有機質與土壤養分供應和產量具有較好的相關性，是指示土壤肥力的較好指標。
　　（3）首次采用大規模的田間長期試驗數據，深刻揭示了中國5大典型區域農田土壤有機質提升與產量的協同效應與耦合關系。中國農田土壤有機質提升顯著促進了作物穩產增產，不同區域土壤有機質提升對作物增產的潛力差異較大。現有生產水平下，中國農田土壤有機質含量（以碳計）每提升1個單位，北方玉米或小麥每公頃平均增產960～990千克；南方玉米增產596千克，小麥增產192千克，水稻增產350千克。
　　（4）系統總結提出了中國五大典型區域農田培肥的有機質適宜值及不同肥力土壤有機質的維持與提升技術。根據土壤有機質演變與有機物投入量之間的響應關系，提出不同肥力土壤有機質維持和提升的有機物管理技術。在全國農田土壤有機質提升項目中進行應用，顯著提升了土壤肥力、促進作物增產，經濟、社會和生態效益十分顯著。
　　該項成果技術路線先進，時空跨度大，綜合性和實用性強，總體上達到同類研究的國際先進水平。