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　　從2018年度國家科學技術獎勵大會上獲悉，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所徐明崗研究員牽頭完成的“我國典型紅壤區農田酸化特征及防治關鍵技術構建與應用”榮獲國家科學技術進步二等獎。

　　我國南方紅壤地區高溫多雨導致強烈的風化和淋溶作用，引起緩慢的自然酸化和土壤養分貧瘠，土壤以酸瘦為基本特征。近30年來，隨著化學氮肥的大量施用，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，強酸區域作物減產20%以上。酸化嚴重威脅國家糧食安全和生態安全，制約藏糧于地和綠色發展戰略的實施，紅壤酸化防治刻不容緩。

　　徐明崗研究員領銜的科研團隊經過多點位二十多年田間監測與研究，突破了作物高產與酸化阻控難以同時兼顧的技術瓶頸，探明了典型紅壤區農田酸化時空演變特征，闡明了化學氮肥驅動、有機肥阻控土壤酸化的機制，創建了以“石灰類物質精準施用降酸、有機肥阻酸、減氮控酸”為核心的酸化防治關鍵技術，研發了多個酸性土壤調理劑，集成了區域特色的農田酸化綜合防治技術模式，成果得到大面積推廣應用，累計新增社會經濟效益125億元。

長期定位試驗揭示出的農業生產問題

　　1996年，從中國科學院南京土壤研究所博士后出站的徐明崗被任命為中國農業科學院祁陽紅壤實驗站（祁陽站）站長。祁陽站是劉更另院士等老一輩科學家在上世紀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氮肥導致土壤pH越來越低，產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業向無機農業轉變過程中出現的一個重大農業生產問題，必將成為今后農業科研的一個熱點。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容之一。

集約化高產栽培模式下紅壤酸化難防控

　　南方紅壤區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氮肥大量施用，在保障作物高產的同時也加速了土壤酸化，在高強度利用下既要保持高產穩產又要防止土壤酸化，是酸化防控的技術瓶頸。紅壤農田酸化區域與程度不清晰，酸化因素及貢獻不明確，針對性的防治技術特別是精準定量防治技術缺乏是紅壤農田酸化防治面臨的3大科技難題。紅壤酸化是一個長期連續的過程，需要長期多點連續定位觀測和研究，才能摸清其機理和規律，提出針對性的防治技術措施。

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

長期監測，點面結合，明確紅壤酸化特征，探明化學氮肥加速紅壤酸化機制

　　明確了農田酸化時空演變特征?；诖罅块L期試驗和定位監測，突破了紅壤酸化缺乏連續觀測數據、難以定量的瓶頸，揭示了紅壤農田酸化在時間上呈現為“慢-快-稍快”的近S型階段性變化趨勢，在空間上呈現為“普遍性”和“局部嚴重性”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類分級標準，實現了酸化農田精細分級分類，從而為針對性防治技術模式的構建和應用奠定了基礎。

　　探明了化學氮肥加速紅壤酸化的機制，量化了化學氮肥驅動酸化貢獻率。紅壤區高溫多雨的氣候條件下，銨態氮肥硝化產生硝酸根和氫離子，大量硝酸根伴隨鹽基陽離子淋失，導致氫離子富集并與固相鋁反應產生交換性鋁，造成土壤酸化。基于施氮量與產酸量的大量監測數據，明確了氮肥酸化指數響應方程，構建了氮肥施用、植物帶走、酸沉降驅動紅壤酸化的效應模型，量化了化學氮肥加速紅壤酸化的貢獻率，常規施氮量下，其貢獻率達66%以上，且隨氮肥用量增加而增加，為針對性防控技術研究奠定了基礎。

防控結合，治理培肥兼顧，創建”降、阻、控“為核心的酸化防治關鍵技術

　　基于大量長期觀測數據，克服了作物產量對土壤酸度定量響應關系全程數據缺乏、準確性差的難題，建立了作物產量與pH的雙指數曲線方程，確定了主要作物酸害閾值，即酸化防控臨界值，結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”定向防治目標和相應的關鍵技術。

　　石灰物質精準施用快速降酸技術：攻克了養分對石灰響應的定量關系，研制出多功能酸化土壤調理劑3個，提高土壤pH值0.3-0.6，作物增產21%-27%。綜合土壤酸緩沖特征和作物體系酸化效應，精準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11%-23%。

　　有機肥替代阻酸技術：探明了有機肥阻酸、降酸雙重作用機制，表現為以下4個方面，一、有機肥富含堿性物質，可中和土壤酸度；二、能絡合鋁離子，降低活性鋁95%以上；三、能減少硝化產酸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土壤不酸化時有機肥替代化學氮肥的比例及用量，有機肥替代化學氮肥比例為28%至36%。

　　氮肥減施控酸技術：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，實現氮肥增效、減施、控酸，可減施化學氮肥11%-18%，減少產酸量13%-21%。

　　集成創新了不同酸化程度紅壤農田防治的綜合技術模式。針對紅壤農田酸化程度及養分狀況，提出分區分類管控，防治結合的策略，集成創建了極強酸性土壤降酸治理、強酸性土壤調酸增產、中度酸性土壤阻酸培肥以及弱酸性土壤控酸穩產等4種綜合防治技術模式，經6省多點大面積示范，土壤pH提高0.2-1.0個單位，農作物增產12%-27%，實現了酸化防治和與肥力提升協同發展。

　　本成果為《國家耕地質量保護與提升行動》、《有機肥替代化肥行動方案》、《耕地質量調查監測與評價辦法》、《酸性土壤改良評價技術規范》等國家級規劃實施和標準制定提供了科學依據與技術支撐。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的認識。成果可在我國紅壤地區廣泛應用，具有廣闊的推廣應用前景。