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    為確保我國糧食安全、提升可持續發展能力、推進現代農業發展，2016年科技部啟動了“糧食豐產增效科技創新”重點專項，中國科學院沈陽應用生態研究所成功申請了該專項的“稻作區土壤培肥與豐產增效耕作技術”項目中的“稻田培肥替代品研制及施用關鍵技術”課題。該課題針對我國稻作區農田土壤生態功能下降、養分供應不均、秸稈還田分解難等問題，研發適合主要稻作區土壤類型的中低溫秸稈快速腐熟劑、生物有機共發酵培肥產品、稻田生物炭基產品、螯合型營養均衡培肥產品、碳氮耦合型生物化學調控產品等綠色替代產品與技術。明確不同替代品對土壤肥力的提升效應及作物產量效應，建立高效施用技術模式。主要研究內容為：

    一是綠色替代品的關鍵技術研究與產品研發。針對稻秸全量還田分解難的問題，進行高效稻秸快速腐熟菌劑的菌株篩選、培育技術研究；秸稈腐熟菌劑組成菌種保護劑的添加類別和數量研究；稻秸生物炭基產品的研制開發。針對稻田土壤氮磷鉀養分供應不均及不足的問題，利用有機-無機配伍技術、養分螯合技術、熔體塔式制肥技術創制不同配比和規格的螯合型營養均衡培肥產品和水稻專用配方培肥產品。針對稻田土壤有機質含量急劇下降的問題，開展氮磷鉀提增微生物菌株篩選、培育，促生高效土壤微生物以及水稻內生菌分離、篩選、培育技術攻關，研制新一代生物有機共發酵型培肥系列產品；針對稻田氮素利用率低、氮素揮發損失和硝酸鹽淋失問題，進行碳氮耦合型生物化學調控技術攻關和產品的開發。

    二是稻田綠色培肥替代品培肥技術與機理研究。以北方一季稻田、水旱輪作稻田、雙季稻田等為研究對象，研究不同綠色替代品培肥技術，探討秸稈腐解過程及調控途徑，研究多功能根際促生菌在固氮、解磷、解鉀及抗病抗逆上的作用機制，研究炭基產品對養分的固持和調節，氮素轉化酶學調控培肥技術。探討不同稻作系統中，生物-有機-無機培肥產品對養分轉化和分配、化肥養分利用率提升的影響機制，提出綠色替代品篩選優化→培育稻田地力→高效施用技術模式。

    三是稻田綠色替代品的高效施用技術與模式。針對稻田人工施肥用工量大、效率不高、施肥不勻以及綠色替代品施肥技術缺乏等問題，研究水稻側深一次性施用綠色替代品技術，秸稈腐熟劑、生物有機肥機械化側深施肥技術，建立綠色替代品高效施用技術模式。

    通過本課題的實施，將解決的關鍵問題是從土壤活性有機質數量和質量,養分固持與礦化,作物對養分吸收利用率角度，解析生物-有機-無機培肥產品對碳氮耦合轉化和地力提升的作用機制；初步解決稻秸中木質素和硅化物難降解的問題,闡明外源氮素的酶學調控機制，解決酶學調控產品研發過程中的抑制劑添加技術。該課題通過快速培肥綠色替代品的施用，實現秸稈快速腐解，培肥地力，調控氮素在土壤中水解、硝化-反硝化作用，使外源營養與作物需求同步釋放，改善土壤有機碳分布、土壤微生態功能，進而有效提升土壤肥力、減少化學品投入、減少溫室氣體排放，提高水稻產量。