旱地作物沟垄覆膜栽培的水热调控机理项目申报公示

日期: 2017-07-10 来源: 兰大生科院 点击: ...
   

申报奖种:自然科学

完成单位和完成人排序:兰州大学,中科院寒旱所,甘肃农业大学;李凤民,王亚军,王晓凌,周丽敏,田媛。

项目简介

旱地农业在全球干旱半干旱地区经济社会发展和退化生态系统恢复重建中起着关键作用。上世纪90年代初期,以兰州大学赵松岭教授为代表的科学家提出集水农业学术思想以来,甘肃的旱地农业得到了快速发展,特别是以沟垄覆膜栽培为代表的田间微集水栽培技术蓬勃发展,在全国类似地区发挥着重要的引领作用。然而,由于对这种栽培模式的水热调控机理理解不够深入,在一定程度上限制了同类技术的开发和应用,也限制了其在国际学术界推广的力度和广度。本项目以水热调控为核心, 对沟垄覆膜栽培的产量形成机理进行了系统研究,主要发现点如下:

  1. 阐明了田间沟垄覆膜条件下降水-土壤水-蒸散水的运移和分配规律。不同作物对沟垄和覆膜的反应不同。总体来看,垄沟模式并不增加土壤含水量,相反会增加蒸发面,有利于土壤水分散发,而覆膜是增温保墒的关键。
  2. 阐明了沟垄覆膜的水热协同关系。通过水分和温度的连续观测,发现水热共同作用并不能解释产量的增减幅度,而存在除水热作用之外的间接作用对提高作物产量同样十分重要。根据地膜覆盖栽培作物早发早长特点,试验证明了播种前底墒的重要性,以及底墒不足和同期降水较少共同导致的地膜覆盖导致减产的案例。
  3. 发现了沟垄地膜覆盖导致土壤质量由下降风险转向提升改善的转折点。地膜覆盖促进土壤微生物活化,对低生物量作物进行地膜覆盖有加快土壤有机质分解的风险,而高生物量作物则可逆转这一过程,并据此给出了土壤有机质可持续性研判方法的案例。
  4. 提出和完善了沟垄覆膜栽培模式。“M”型沟垄具有最有效的集水储墒能力;水温增产效应主要体现在生长季的早期。由此提出了马铃薯半生育期揭膜和玉米沟垄覆盖的水热机理。

本项目5篇代表论文总他引约350次, SCI他引约190次(待核查)。相关论文被国际顶级农业刊物 Advances in Agronomy 一论文十余次正面引用评价,第一申请人2015年获得发展中国家科学院(TWAS)农业科学奖,先后担任国外4个SCI期刊的副主编或编委,国内7个学术期刊编委,受邀担任国外2个知名大学的兼职教授,同美、欧、澳多家高校和科研机构保持至密切的合作关系,建立了多个双边或三边联合研究平台,并依托草地农业生态系统国家重点实验室获批国家级国际联合研究中心。

 

完成人对项目主要贡献:李凤民作为项目设计者和组织实施者,对5篇代表论文和4个发现点均有重要贡献;王亚军是第三篇代表论文的通讯作者,对发现点1和2有重要贡献;王晓凌是第一篇代表论文的第一作者,对发现点1和4 有重要贡献;周丽敏是代表论文5的第一作者,对发现点3和4有重要贡献;田媛是第2篇代表论文的第一作者,对发现点1和4有重要贡献。

五篇代表论文:

  1. Wang XL, Li FM, Ha Y, Shi WQ. Increasing potato yields with additional water and increased soil temperature. Agricultural Water Management. 2005;78(3):181-94.
  2. Tian Y, Su DR, Li FM, Li XL. Effect of rainwater harvesting with ridge and furrow on yield of potato in semiarid areas. Field Crops Research. 2003;84(3):385-91.
  3. Xie ZK, Wang YJ, Li FM. Effect of plastic mulching on soil water use and spring wheat yield in and region of northwest China. Agricultural Water Management. 2005;75(1):71-83.
  4. Li FM, Wang P, Wang J, Xu JZ. Effects of irrigation before sowing and plastic film mulching on yield and water uptake of spring wheat in semiarid Loess Plateau of China. Agricultural Water Management. 2004;67(2):77-88.
  5. Zhou L-M, Jin S-L, Liu C-A, Xiong Y-C, Si J-T, Li X-G, et al. Ridge-furrow and plastic-mulching tillage enhances maize-soil interactions: Opportunities and challenges in a semiarid agroecosystem. Field Crops Research. 2012;126:181-8.

 

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