提升红壤耕地质量支撑“藏粮于地”战略实施

文/江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所

土壤是国家最重要的自然资源，是农业发展的物质基础。红壤是我国主要土壤类型之一，主要分布在北纬30°以南的丘陵地区。红壤区国土面积为全国的11.8%，养育着全国22.5%的人口，是我国重要的农林产品基地，但同时也是我国生态环境脆弱区。红壤因其酸性强、黏重板结、贫瘠、易侵蚀等自然特性，加之受多熟集约种植、过度开发、施肥不合理等人为因素的影响，中低产耕地面积大、综合生产能力与种植效益低，影响了气候生产潜力的发挥和区域农业的高质高效发展。

江西的红壤面积占土壤的比例达到70.7%，是全国红壤比重最大的省份，地貌类型齐全，是我国最具代表性的红壤地区。江西从上世纪50年代开始就开展了红壤改良利用和研究工作，上世纪70年代末至80年代初，相继开展的“南方红黄壤区土壤改良利用区划”和“南方丘陵山区综合科学考察”，摸清了江西红壤资源的家底，出版了《江西红壤》专著；“八五”以来，江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所承担了国家红壤区域农业项目、沃土工程、耕地质量提升、国家粮食丰产科技工程、节水农业等国家级项目20多项，如《赣东北低丘红壤综合治理与农业可持续发展研究》《东南丘陵区优质高效种植业结构模式与技术研究》《南方丘陵岗地红黄壤区沃土技术模式研究与示范》《中南贫瘠红壤与水稻土地力提升关键技术模式研究与示范》《红壤耕地次生障碍修复技术研究与集成示范》《江南地区冷浸田治理技术研究与示范》《南方季节性缺水灌区（江西省鹰潭）节水农业综合技术体系集成与示范》等。同时，建有国家红壤改良工程技术研究中心、农业农村部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室、国家农业环境宜春实验站等平台，以及一批红壤耕地质量演变长期定位监测试验。在红壤退化机制与防治、改良与培肥、高效利用与治理等领域进行了研究，为红壤区耕地质量提升和农业可持续发展提供了技术支撑。相关成果“长江中游东南部双季稻丰产高效关键技术与应用”“我国典型红壤区农田酸化特征及防治关键技术构建与应用”“南方红壤区旱地的肥力演变、调控技术及产品应用”“南方红黄壤地区综合治理与农业可持续发展技术研究”获国家科技进步二等奖，“赣东红壤丘陵综合治理与农业持续发展研究”“东南丘陵区优质高效种植业结构模式与技术研究”“红壤耕地次生障碍生态改良技术研究与应用”“红壤丘陵区花生连作障碍阻控及高产高效关键技术研究与应用”等成果获省部级奖励20余项次，出版论著7部，发表学术论文300余篇，获得国家授权专利30余项，制订颁布技术规程20余项。

目前主要科研进展

红壤特性与质量演变。通过普查，摸清了江西省红壤的面积及分布，探明了主要土壤类型的物理、化学特征，明确了红壤的主要障碍因子，为红壤的开发利用奠定了基础；通过长期定位监测，探明了土壤质量演变规律及酸化特征，初步阐明了其影响的关键因子，解析了红壤稻田土壤肥力的驱动因子，初步明确了长期施用化学除草剂对土壤生物多样性和土壤酶活性的影响。

红壤开发利用。研究提出了“顶林、腰果、谷农、塘鱼”红壤丘陵立体开发模式，研发出果茶园套种、果园种养结合等生态模式，为红壤区域开发提供了样板；研究出旱地免少耕、深松耕、横坡开沟、横坡垄作、秸秆覆盖等保护性耕作技术，有效控制了水土流失，提高了土壤保肥保墒能力。

中低产红壤改良。研发出强酸性土壤以石灰类物质精准降酸与有机肥阻酸相结合、中酸性土壤以有机肥阻酸与土壤培肥相结合、弱酸性土壤以减氮控酸与平衡施肥相结合的土壤酸化阻控关键技术；创建了水分和养分扩容为核心的红壤次生障碍生态改良关键技术；集成了以合理轮作复种、秸秆覆盖替代化学除草、有机无机肥配施、施用土壤改良剂等为核心技术，以优化施肥、施用碱性物料、冬季深翻或冬种等为配套技术的红壤旱地质量提升技术模式；建立了暗管或开沟降渍、机械起垄、土壤结构改良、还原性物质消减、养分活化等冷浸田治理关键技术；创建了冬种绿肥与稻草联合还田、调酸培肥、平衡施肥为核心的贫瘠型红壤稻田改良关键技术。

季节性干旱防控。针对红壤区季节性干旱频发，易导致作物产量和品质下降的难题，研究提出了旱地深松耕、覆盖栽培、施用保水剂、降低土壤容重、促进根系生长和减少叶片蒸腾等防控季节性干旱关键技术；研究提出了多水源开发利用、节水耕作与灌溉、降低水面蒸发、选用抗旱品种、壮秧增苗、叶面追施抗旱剂与叶面肥等防控水田季节性干旱技术。

1.红壤坡地果园调酸培肥

2.红壤稻田调酸培肥

3.红壤旱地不同耕作栽培方式长期定位试验

作物抗逆丰产栽培。针对红壤区中低产田的主要障碍因子，在改良土壤的基础上，研究出一系列作物抗逆丰产配套栽培技术，如冷浸田采用氮肥前移、攻苗早发，以及施用石膏、石英砂等配套技术，可大幅度提高水稻产量；贫瘠性红壤稻田采用壮秧增密、侧深施肥、节水灌溉、防治早衰等配套技术也可明显提高水稻产量；构建的以养分精准管理、连作障碍消减、抗逆稳产为核心的红壤丘陵区花生配套栽培技术，可使花生产量提高15%以上。

经验与典型做法

江西是全国开展红壤改良利用研究较早的省份之一，通过半个多世纪的研究，红壤改良研究取得了较大进展，红壤耕地的开发利用为江西农业发展作出了贡献。江西在红壤改良与利用的科技创新工作中，始终遵循“四个坚持”的原则。

一是坚持服务国家经济建设。江西的红壤研究科技工作者始终以服务国家战略需求为己任，围绕不同历史时期国家农业发展重点开展工作。新中国成立初期到上世纪80年代，为解决粮食与农产品供应不足的问题大力开发红壤荒地、扩大耕地面积，提出了有机肥改

典型例案1.

红壤改土培肥 促进花生增产

花生是我国南方红壤旱地最主要的油食两用经济作物，也是红壤改良的先锋作物。江西省花生年种植面积约240万亩、总产约45万吨、产值近30亿元，在红壤旱地作物中居首。但受限于红壤旱地酸粘瘠旱的土壤特性、肥料的长期不合理施用以及日趋严重的连作障碍，江西省花生平均单产不足200公斤/亩，大约仅相当于华北主产区的60%，因而经济效益较低，严重限制了当地农民种植花生的积极性，不利于保障我国油料的安全生产与供应。

自2010年来，江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所先后主持承担了多项国家和省部级科研项目，如“红壤旱地花生连作障碍消减专用肥研究与应用”“江西红壤丘陵区花生专用肥研发及配套施用技术”“缓坡旱地水土保持及有机无机肥配合技术集成与示范”“红壤旱地花生田稻草覆盖技术及其机理研究”等。经过10多年的研究，取得了显著的科研业绩和生产效益。

（1）研发出了花生精准施肥技术。合理施氮是提高花生产量和品质的有效措施，研究发现，优化施氮方式为基施:花针期:结荚期=5:3:2，可使花生增产9.8%，氮肥利用率提高33.3个百分点；氮肥减施25%+接种根瘤菌，可使花生增产12.4%，氮肥利用率提高38.3个百分点；增施钙肥（石灰80公斤/亩）、硼肥（硼砂0.67公斤/亩）可使花生增产44.6%，可使氮、磷、钾肥利用率分别提高46.8、16.2和25.2个百分点；创新了基于花生倒三完全叶SPAD值为判定依据的实时无损检测精准施氮技术，可实现花生氮肥的“动态管理”和“按需供应”，具有快速、简便、精确、可量化和易掌握的特点，应用前景广阔。

（2）创建了以有机质提升为核心的红壤花生地培肥技术。研究发现，施用猪粪可明显提高红壤旱地有机质含量、有效缓解土壤酸性、全面改善土壤养分状况，进而促进花生生长发育和产量形成。连续多年施用猪粪，花生平均增产58.6%，经济效益提高514.5公斤/亩，并且显著抑制花生病害发生，具有明显的抗逆稳产效应。创新形成了一套兼具土壤改良、保水保肥、高产高效和环境友好的红壤旱地花生稻草适时适量覆盖技术，解决了红壤旱地有机物料不足的现实问题，扩大并优化了稻草的利用途径和方式，可使花生增产25.5%，增加土壤有机质13.2%，减少杂草量44.3%。在缓坡旱地上应用还可减少53.1%的土壤流失，42.5%的水分流失和55.7%养分流失。

（3）研发了花生连作障碍消减技术及物化产品。研究发现，花生根系分泌物介导连作土壤微生物逆向演替，致使土壤病原菌丰度增加、有益微生物菌群下降，恶化了由土壤微生物群落参与的土壤生态功能，是导致红壤旱地花生连作障碍发生的主要原因。进一步创建了有效阻控花生连作障碍的技术措施，红壤花生地间作药用植物（茅苍术等）、轮作冬绿肥（毛叶苕子等）可改善土壤微生物群落、增加土壤益生菌数量、维持土壤生态功能稳定，进而有效缓解连作障碍发生，可使花生增产16.5%～30.9%。研发出集多重营养、化控促根、杀菌防虫、改土保水等功效为一体的红壤旱地花生连作障碍削减专用肥，并获国家发明专利授权。

相关研究已发表论文40余篇，授权国家发明专利5项，制定江西省地方标准1项，累计示范推广面积343.7万亩，新增花生产量9045.1万公斤，新增花生产值5.1亿元，节约化学氮肥428.3万公斤，新增纯经济效益3.7亿元，取得了显著的社会经济和生态环境效益。相关研究成果获江西省科技进步二等奖、三等奖各1项。土、种植绿肥和先锋作物、“坡改梯”和“旱改水”等新垦红壤耕地生产力提升技术；上世纪80～90年代，主要是开发红黄壤山丘、发展经济果林，提出了水土流失治理与立体开发模式；进入新世纪以来，为实现红壤耕地的可持续高效利用，进一步研究了红壤次生障碍消减、生态系统恢复与调控、农业面源污染防控、绿色农业、作物丰产优质等技术，始终服务国家经济建设的需要。

二是坚持合作攻关。上世纪50－60年代，江西省农业科学院、省红壤研究所、省科学院与中国科学院合作开展红壤资源调查及利用研究；“八五”以来，一直与中国科学院南京土壤研究所、南京农业大学、江西省红壤研究所合作承担国家红黄壤区域农业、农业面源污染、节水农业等项目；2011年，江西省农业科学院联合中国科学院鹰潭红壤生态站、江西省红壤研究所组建了国家红壤改良工程技术研究中心，为红壤研究搭建了国家级平台，红壤研究进入了大开放、大合作的时代，联合南方红黄壤区代表性省份开展了多个项目的合作研究。

花生秸秆覆盖保墒培肥技术

三是坚持改土与作物生产相结合。土壤是作物生长的基础，红壤改良也是为了更好地适宜作物生长。因此，红壤改良仅是途径，促进作物生长、提高作物的产量和品质才是最终目的。我们始终坚持改土与作物生产相结合，围绕水稻、花生、油菜、柑橘、茶叶等特色作物的生长需要，在改良土壤的同时，研究不同作物的配套优质丰产栽培技术，提高土地生产力和效益，保护红壤生态，实现经济效益、生态效益和社会效益的有机统一。

四是坚持科技创新与成果转化相结合。在创新红壤改良与抗逆丰产栽培技术的同时，高度重视技术的推广应用和成果转化，实现技术服务于地方农业发展。通过示范展示、技术培训等多种途径促进技术落地。特别是加强与企业的合作，与江西开门子、江西赣丰、江西绿园、山东金正大等企业合作，将研发的红壤结构改良剂、改良型专用肥、专用控释肥、生物有机肥等物化技术产业化，促进了技术的转化和推广。

目前技术作用与取得效果

研究出的红壤改良与配套栽培技术在生产上应用，均显示出很好的改土增产效果，产生了良好的经济生态和社会效益，有力促进了地方特色产业和农业的发展。如研究出的红壤开发利用模式与技术，为江西的红壤开发利用提供了技术支撑，带动了江西生态果茶园的发展，促进了江西果茶等经济作物产业的发展，水果面积、产量由1990年的134.4万亩、232983万吨分别增加到2019年的630.1万亩、4742626万吨；茶叶面积、产量由1990年的86.8万亩、19415万吨分别增加到2019年的163.6万亩、66778万吨。研究出的冷浸田治理技术，可使土壤活性还原性物质消减4.4%～20.0%，累计技术推广423.3万亩，每亩平均增产稻谷106公斤；研究出的红壤旱地质量提升综合技术模式，示范区花生、大豆单产分别

典型案例2.

红壤耕地次生障碍修复实现农业可持续发展

针对红壤结构变差、水肥流失等主要次生障碍因子，以及养分贫瘠化、水分蓄控力差和酸化严重等突出问题，依托国家科技支撑计划项目“红壤耕地次生障碍修复技术研究与示范”及国家科技支撑计划子课题、国家自然科学基金等项目。通过10多年的技术攻关和系统研究，取得如下创新成果：

（1）阐明了红壤耕地养分和水分的变化规律及其关键影响因子。明确了容重、孔隙度和有机质含量等为水分含量的关键影响因子，有机质、容重、微生物多样性等为养分含量的关键影响因子；发现施用有机肥可增加土壤碳、氮、磷库，提高水分和养分的保蓄能力。

（2）创建了红壤次生障碍生态改良关键综合技术。阻控水土流失的生物配置技术，可降低红壤坡耕地土壤径流和侵蚀量分别为64.0%、96.3%，减少了坡耕地的水肥流失34.2%以上；水分和养分扩容的耕作改土技术，土壤容重降低9.7%、有机质提高28.4%、田间持水量增加12.6%，延长了作物萎蔫期；蓄水保肥的肥料高效施用技术，增加土壤阳离子交换量17.7%以上，提高0.4个pH单位，氮肥利用率提高10个百分点以上。

（3）研发出了红壤改良的结构改良剂、改良型专用肥、专用控释肥、生物有机肥等物化产品，与江西开门子、江西赣丰、海南赣丰、江西绿园、江西怡业等企业合作，实现了产业化。

（4）集成了红壤次生障碍生态改良技术模式。“坡耕地蓄水控蚀模式”“旱地保肥保墒模式”“水田扩容减损模式”，分别在进贤、东乡、高安、丰城建立了示范基地，技术应用面积800多万亩，共产生经济效益10.2亿元，取得了重大的生态、经济、社会效益，达到了国际同类研究先进水平，提升了红壤耕地质量水平，实现了红壤改良和社会生态效益同步提升。授权国家发明专利6项，发表论文36篇，颁布地方标准4项，获江西省科技进步奖二等奖和全国农牧渔业丰收奖二等奖各1项。提高了8.3%、7.6%，两年土壤有机质提高了1.7g/kg；研究出的土壤酸化阻控关键技术，应用后土壤pH提高0.2～0.8个单位，农作物平均增产14%～27%。

“十四五”期间研究展望

“十四五”期间，继续以红壤丘陵区耕地质量与综合生产能力提升为目标，开展中低产耕地改良关键技术创新与集成研究，提高红壤丘陵区农产品的产量与质量，为推进“藏粮于地、藏粮于技”战略的实施提供科技支撑。重点开展以下几个方面研究：

现代种植技术对土壤质量演变的影响研究。针对稻草还田、机耕机收、旋耕直播、化学除草、绿肥种植等现代种植技术对土壤质量影响不明确的问题，开展现代种植技术对土壤质量演变影响的定位研究，以期阐明现代种植技术长期应用对土壤物理、化学和生物性状的影响及机制，为红壤丘陵区土壤改良、利用及修复提供科学依据。

中低产田主要障碍因子与作物产量品质形成关系研究。采用区域调查与田间试验相结合方法，通过分析土壤理化生物特征与作物产量及品质形成的关系，构建土壤－作物产量、土壤－作物品质关系模型，探明红壤性稻田和旱地两种利用模式下中低产耕地作物丰产优质的主要障碍因子，为中低产田的改良治理提供科学依据。

土壤酸化阻控与肥力协同提升关键技术研究。针对区域内土壤酸化严重、治酸效果短暂、返酸现象频繁、土壤治酸与培肥不协同等难题，以提高土壤酸碱缓冲性能和土壤养分库容为核心，研究土壤酸化阻控与肥力协同提升的关键技术和物化产品，促进降酸与培肥持续协同推进。

红壤稻田综合生产能力提升技术集成与示范。针对稻田土壤酸化、耕层变浅、养分失衡、持续生产力下降等问题，以提高稻田综合生产能力、实现藏粮于地为目标，以丰产、优质、绿色、轻简为方向，研究中低产稻田土壤障碍因子消减和质量提升、高产健康土壤定向培育等技术，集成不同类型稻田综合生产能力提升技术模式，并进行大面积示范推广。

红壤旱坡地综合生产能力提升技术集成与示范。针对红壤旱坡地土壤酸化贫瘠、物理结构差、养分不均衡等众多障碍因子影响作物产量与品质提升的问题，以提升旱地土壤肥力水平和保水保肥能力为核心，研究旱地土壤降酸培肥、结构改良、保水保肥等关键技术，提高旱地综合生产能力，集成旱地土壤综合生产能力提升的技术模式，并进行大面积示范推广。