目錄
緒論1
研究背景2
遏制黑土地退化是保障國家糧食安全的迫切需要2
推動黑土地保護與利用亟須科技創(chuàng)新的有效驅動2
實施黑土地保護與利用，促進東北地區(qū)鄉(xiāng)村振興與農業(yè)綠色高質量發(fā)展3
研究目的與內容3
研究目的3
研究內容4
總體篇
第1章黑土地保護與利用的現(xiàn)狀與趨勢9
1.1黑土、黑土區(qū)與黑土地定義10
1.1.1黑土10
1.1.2黑土區(qū)13
1.1.3黑土地14
1.2黑土資源現(xiàn)狀14
1.2.1世界黑土資源現(xiàn)狀14
1.2.2中國黑土資源現(xiàn)狀18
1.3國際黑土地保護與利用現(xiàn)狀22
1.3.1國際黑土地保護與利用研究的主要特點、趨勢、機構及熱點22
1.3.2國際上黑土地保護與利用在科技創(chuàng)新方面的主要進展情況25
1.4我國黑土地保護與利用現(xiàn)狀30
1.4.1黑土地保護與利用研究的主要特點、趨勢、機構、熱點30
1.4.2黑土地保護與利用在科技創(chuàng)新方面的主要進展情況35
1.4.3黑土地保護制度建設47
1.5我國黑土地保護與利用在科技創(chuàng)新方面的問題49
1.5.1黑土地耕地質量監(jiān)測及評價體系需要創(chuàng)新50
1.5.2黑土地退化阻控技術需要創(chuàng)新51
1.5.3耕地健康與生物功能調控的技術需要創(chuàng)新52
1.5.4智慧農業(yè)關鍵技術、智能農機裝備與農藝措施尚不匹配53
1.5.5技術集成體系的整合與分區(qū)域示范推廣54
1.6我國黑土地保護與利用科技創(chuàng)新發(fā)展的愿景與構想54
參考文獻64
第2章黑土地耕地質量監(jiān)測與評價71
2.1黑土地耕地質量現(xiàn)狀72
2.1.1黑土地耕地質量總體狀況72
2.1.2黑土地耕地質量關鍵指標變化情況74
2.2黑土地耕地質量監(jiān)測與評價科技創(chuàng)新主要研究進展76
2.2.1監(jiān)測科技創(chuàng)新進展76
2.2.2評價科技創(chuàng)新進展79
2.2.3監(jiān)測與評價融合科技創(chuàng)新進展82
2.3黑土地耕地質量監(jiān)測與評價科技創(chuàng)新發(fā)展存在的問題84
2.3.1黑土地耕地質量監(jiān)測存在的關鍵問題84
2.3.2黑土地耕地質量評價存在的關鍵問題86
2.4黑土地耕地質量監(jiān)測與評價科技創(chuàng)新未來重點研究方向87
2.4.1黑土地耕地質量多尺度立體監(jiān)測與多層級評價技術87
2.4.2黑土地耕地質量時空演替與提升技術監(jiān)測評價88
2.4.3黑土地耕地健康監(jiān)測評價與預測預警技術88
2.5典型案例89
案例一黑土地耕地質量關鍵要素遙感監(jiān)測技術89
案例二黑土地耕地質量評價技術與平臺建設92
參考文獻96
第3章黑土地侵蝕退化與阻控99
3.1黑土地侵蝕退化現(xiàn)狀100
3.1.1坡耕地面蝕與黑土地“變薄”101
3.1.2溝道侵蝕與黑土地“破碎化”104
3.1.3風力侵蝕與黑土地“變薄”及“沙化”108
3.2黑土地侵蝕退化與阻控科技創(chuàng)新主要研究進展112
3.2.1基礎研究方面113
3.2.2共性關鍵技術方面115
3.3黑土地侵蝕退化與阻控科技創(chuàng)新面臨的關鍵問題121
3.3.1侵蝕退化機理與過程科技創(chuàng)新存在的關鍵問題121
3.3.2侵蝕退化阻控技術科技創(chuàng)新存在的關鍵問題122
3.4黑土地侵蝕退化與阻控科技創(chuàng)新未來重點研究方向124
3.4.1黑土地復合侵蝕風險評估與土地退化預警124
3.4.2黑土地風力侵蝕危害預測與阻控對策124
3.4.3黑土地土壤侵蝕尺度效應及其主控因素和防控對策125
3.4.4黑土區(qū)水土保持措施質量提升與分區(qū)體系構建126
3.5典型案例126
案例一漫崗丘陵區(qū)小流域綜合治理模式126
案例二侵蝕溝秸稈填埋復墾技術129
參考文獻135
第4章黑土地有機質退化阻控與固碳培肥139
4.1黑土地有機質退化現(xiàn)狀140
4.1.1黑土地有機質的空間分布特征140
4.1.2黑土地有機質的時間演變規(guī)律141
4.2黑土地有機質退化阻控與固碳培肥科技創(chuàng)新主要研究進展143
4.2.1黑土地有機質退化阻控與固碳培肥理論研究進展144
4.2.2黑土地有機質退化阻控與固碳培肥技術研究進展148
4.3黑土地有機質退化阻控與固碳培肥科技創(chuàng)新面臨的關鍵問題157
4.3.1如何利用外源有機物質特性提高固碳效率157
4.3.2缺乏因地制宜的固碳培肥策略159
4.3.3有機肥種類和土壤性質影響固碳培肥效果160
4.3.4冬季低溫及秸稈還田方式制約秸稈腐解及固碳培肥效果161
4.3.5保護性耕作區(qū)域應用及多樣化種植結合的挑戰(zhàn)161
4.4黑土地有機質退化阻控與固碳培肥科技創(chuàng)新未來重點研究方向162
4.4.1黑土地有機肥固碳培肥機制與創(chuàng)新性技術163
4.4.2黑土地秸稈腐熟機制與還田培肥關鍵技術創(chuàng)新163
4.4.3黑土地保護性耕作固碳關鍵技術創(chuàng)新164
4.5典型案例165
案例一保護性耕作的碳氮雙效調控型生物耕作作物與玉米間作技術165
案例二貧瘠黑土地有機質活性庫容快速擴展的液體肥高效施用技術166
參考文獻167
第5章黑土地壓實板結退化阻控與恢復173
5.1黑土地壓實板結現(xiàn)狀174
5.2黑土地壓實板結退化阻控與恢復科技創(chuàng)新主要研究進展176
5.2.1黑土地壓實板結退化阻控與恢復基礎理論研究176
5.2.2黑土地壓實板結退化阻控關鍵技術181
5.2.3黑土地壓實板結退化恢復關鍵技術183
5.3黑土地壓實板結退化阻控與恢復科技創(chuàng)新面臨的關鍵問題185
5.3.1黑土地壓實板結診斷指標與評價體系缺失185
5.3.2黑土地保護與利用之間的適宜性耕作方式仍需改進優(yōu)化186
5.3.3黑土地壓實板結的物理改良與生態(tài)恢復協(xié)同的技術與原理不明186
5.3.4黑土變薄、變瘦與變硬同步退化的過程與機理不明187
5.4黑土地壓實板結退化阻控與恢復的科技創(chuàng)新未來重點研究方向187
5.4.1黑土地壓實板結診斷指標與風險評價187
5.4.2黑土地壓實板結與變薄、變瘦協(xié)同阻控及生態(tài)恢復原理與技術188
5.4.3系統(tǒng)性緩解黑土地壓實板結的智能農機裝備創(chuàng)新設計189
5.5典型案例189
案例一不同耕作方式對壓實黑土物理性質和作物產量的影響189
案例二白漿層板結緊實特征及其厚度和埋深空間分布規(guī)律192
參考文獻197
第6章黑土地健康土壤培育與發(fā)展趨勢203
6.1健康土壤培育的定義與內涵204
6.1.1土壤健康的定義204
6.1.2健康土壤培育的定義與內涵205
6.2健康土壤培育的研究進展207
6.2.1健康土壤培育評價207
6.2.2土壤生產力可持續(xù)性208
6.2.3土壤生物多樣性保護210
6.2.4土壤環(huán)境服務功能優(yōu)化212
6.3我國黑土地健康土壤培育的研究進展214
6.3.1黑土地生產力可持續(xù)性215
6.3.2黑土地生物多樣性保護217
6.3.3黑土地環(huán)境服務功能優(yōu)化218
6.4我國黑土地健康土壤培育科技創(chuàng)新問題220
6.4.1黑土地生產力可持續(xù)性下降220
6.4.2黑土地生物多樣性結構失衡221
6.4.3黑土地除草劑殘留和污染問題仍然存在222
6.4.4黑土地土壤有機質衰減222
6.4.5黑土地生物健康尚不明確223
6.5我國黑土地健康土壤培育科技創(chuàng)新未來重點研究方向223
6.5.1黑土地生產力可持續(xù)性的提升223
6.5.2黑土地生物多樣性的時空演變規(guī)律224
6.5.3黑土地污染修復與風險管控225
6.5.4黑土地增匯減排與全球變化225
6.5.5黑土地生物健康、新型污染物與人體健康的關系226
參考文獻227
第7章黑土地保護與利用及區(qū)域資源生態(tài)協(xié)同發(fā)展232
7.1黑土區(qū)區(qū)域資源現(xiàn)狀233
7.1.1區(qū)域資源的內涵233
7.1.2自然資源現(xiàn)狀233
7.1.3氣候特征240
7.2黑土地保護與利用及區(qū)域資源生態(tài)協(xié)同發(fā)展科技創(chuàng)新主要研究進展247
7.2.1基礎研究247
7.2.2技術研究251
7.3黑土地保護與利用及區(qū)域資源生態(tài)協(xié)同發(fā)展科技創(chuàng)新存在的主要問題255
7.3.1農田防護林對黑土地的防護功能下降255
7.3.2以黑土地保護為核心的退化草地恢復研究不足255
7.3.3提高濕地生態(tài)系統(tǒng)對黑土地水源涵養(yǎng)功能的管理措施不明255
7.3.4黑土地水資源管理機制不協(xié)調256
7.4黑土地保護與利用及區(qū)域資源生態(tài)協(xié)同發(fā)展科技創(chuàng)新未來重點研究方向256
7.4.1黑土地生態(tài)屏障構建與多功能協(xié)同提升256
7.4.2生態(tài)林植被恢復與新型農田林網(wǎng)體系重構257
7.4.3黑土區(qū)生態(tài)水土資源監(jiān)控和優(yōu)化配置257
7.4.4應對全球氣候變化和自然災害的黑土地保護與利用策略258
7.5典型案例258
案例一遼河源示范基地生態(tài)屏障構建258
案例二興凱湖示范基地生態(tài)屏障構建259
參考文獻261
第8章未來5～10年黑土地保護與利用科技創(chuàng)新優(yōu)先發(fā)展的考慮262
8.1我國黑土地保護與利用科技創(chuàng)新優(yōu)先發(fā)展方向263
8.1.1主要目標263
8.1.2優(yōu)先發(fā)展方向263
8.1.3保障措施266
8.2黑土地保護與利用科技創(chuàng)新政策建議與對策268
8.2.1長期穩(wěn)定支持黑土地保護與利用科研項目與隊伍268
8.2.2創(chuàng)新中國特色黑土地保護與利用科技之路269
8.2.3將黑土地保護與利用科技創(chuàng)新同政府行動充分銜接270
8.2.4推動土地適度規(guī)�；�經營及黑土地保護與利用科技推廣應用271
8.2.5基于黑土地質量演變科學規(guī)律下的“持久戰(zhàn)”271
8.2.6組建黑土地科技特派員服務團272
參考文獻272
區(qū)域篇
第9章松嫩平原黑土地保護與利用的關鍵技術及應用275
9.1松嫩平原黑土地資源稟賦與利用現(xiàn)狀276
9.1.1區(qū)域位置276
9.1.2自然資源277
9.1.3土壤類型與利用現(xiàn)狀277
9.1.4作物種植結構278
9.1.5農業(yè)生產要素投入279
9.1.6糧食產量及構成280
9.1.7松嫩平原區(qū)域特點及面臨的主要問題282
9.2松嫩平原黑土地保護與利用技術模式及應用現(xiàn)狀283
9.2.1黑土地保護與利用“梨樹模式”283
9.2.2黑土地保護與利用“龍江模式”285
9.2.3全耕層增碳培肥技術模式286
9.2.4玉米秸稈粉耙還田深松技術287
9.3松嫩平原黑土地保護與利用技術模式存在的關鍵問題288
9.3.1微生物在黑土地保護與利用中的作用發(fā)揮亟待加強288
9.3.2數(shù)字化和智能化是短板288
9.3.3技術標準化不健全289
9.3.4技術適宜區(qū)域邊界不清晰289
9.3.5抵御干旱能力弱289
9.4松嫩平原黑土地保護與利用科技創(chuàng)新未來重點研究方向289
9.4.1松嫩平原黑土地保護與利用數(shù)字化和智能化體系建設290
9.4.2松嫩平原黑土地肥沃耕層構建關鍵技術研發(fā)與應用290
9.4.3松嫩平原黑土地健康培育過程與原理291
9.4.4松嫩平原黑土地保護與作物產能協(xié)同高效技術體系研發(fā)與應用291
9.5典型案例292
案例一松嫩平原南部土壤增碳培肥技術大面積應用292
案例二松嫩平原北部黑土地肥沃耕層構建技術大面積應用292
案例三松嫩平原西部黑土地保護性耕作技術大面積應用293
參考文獻294
第10章三江平原黑土地保護與利用的關鍵技術及應用296
10.1三江平原黑土地資源稟賦與利用現(xiàn)狀297
10.1.1區(qū)域位置297
10.1.2自然資源298
10.1.3土壤類型與利用現(xiàn)狀299
10.1.4作物種植結構302
10.1.5農業(yè)生產要素投入302
10.1.6糧食產量及構成303
10.2三江平原黑土地保護與利用技術模式及應用現(xiàn)狀303
10.2.1黑土地保護與利用“三江模式”303
10.2.2黑土地保護與利用“北大荒模式”305
10.2.3白漿土心土機械改良技術307
10.2.4規(guī)�；�農田土壤水分調控工程技術309
10.3三江平原黑土地保護與利用技術模式存在的關鍵問題312
10.3.1水田黑土地保護與利用存在的問題312
10.3.2白漿土旱田障礙問題312
10.3.3黑土地保護與利用技術集成問題亟待破解313
10.4三江平原黑土地保護與利用科技創(chuàng)新未來重點研究方向313
10.4.1低溫冷涼區(qū)智能施肥技術體系研發(fā)與示范313
10.4.2水土資源時空精準調控理論與工程技術研發(fā)314
10.4.3三江平原稻區(qū)土壤固碳減排與產能協(xié)同提升技術模式315
10.4.4三江平原障礙土壤改良治理研究與應用315
10.4.5水改旱土壤綜合管理地力提升技術及理論研究316
10.5典型案例317
案例一白漿土機械改土與培肥317
案例二三江平原潛育化土壤改造317
案例三建三江高標準稻田建設及生產力提升技術318
參考文獻319
第11章遼河平原黑土地保護與利用的關鍵技術及應用320
11.1遼河平原黑土地資源稟賦與利用現(xiàn)狀321
11.1.1區(qū)域位置321
11.1.2自然資源321
11.1.3土壤類型與利用現(xiàn)狀322
11.1.4作物種植結構323
11.1.5農業(yè)生產要素投入324
11.1.6糧食產量及構成325
11.2遼河平原黑土地保護與利用技術模式及應用現(xiàn)狀327
11.2.1保護性耕作技術模式327
11.2.2厚沃耕層構建技術模式329
11.2.3有機質快速提升技術模式331
11.3遼河平原黑土地保護與利用技術模式存在的關鍵問題332
11.3.1氣候–作物–農藝多要素聯(lián)合驅動的土壤退化機制尚未厘清333
11.3.2養(yǎng)分高效利用與碳匯功能提升的生物-非生物耦聯(lián)機制尚不明確333
11.3.3土壤培肥與產能協(xié)同提升的機理尚需深入研究334
11.3.4水土資源協(xié)調配置與種植結構調整的對策及技術體系尚未形成334
11.3.5主動適應氣候變化的黑土地保護技術缺乏334
11.3.6土壤酸化成因不清楚和修復技術缺失335
11.3.7缺乏農機農藝深度融合的一體化解決方案335
11.4遼河平原黑土地保護與利用科技創(chuàng)新未來重點研究方向336
11.4.1旱作農田土壤退化機制與阻控路徑336
11.4.2農田養(yǎng)分利用效率與有機質高效提升關鍵技術336
11.4.3土壤培肥與產能協(xié)同提升模式337
11.4.4水土資源協(xié)調配置與產能提升技術體系337
11.4.5氣候智慧型黑土地保護技術與模式338
11.4.6旱作農田土壤酸化成因與阻控路徑338
11.4.7智能化農機農藝融合裝備研發(fā)339
11.5典型案例339
案例一阜新蒙古族自治縣氣候智慧型農業(yè)助推糧食生產轉型升級339
案例二昌圖縣探索黑土地保護的多重路徑——在大農業(yè)生態(tài)統(tǒng)中
養(yǎng)地增收340
參考文獻342
第12章長白山—遼東丘陵區(qū)黑土地保護與利用的關鍵技術及應用343
12.1長白山—遼東丘陵區(qū)黑土地資源稟賦與利用現(xiàn)狀344
12.1.1區(qū)域位置344
12.1.2自然資源345
12.1.3土壤類型與利用現(xiàn)狀346
12.1.4作物種植結構348
12.1.5農業(yè)生產要素投入349
12.1.6糧食產量及構成349
12.2長白山—遼東丘陵區(qū)黑土地保護與利用技術模式及應用現(xiàn)狀350
12.2.1坡耕地“三道防線”水蝕防治技術模式350
12.2.2地埂植物帶水土保持技術模式351
12.2.3農田土壤酸化阻控培肥技術模式352
12.2.4玉米秸稈翻免交替全量還田肥沃耕層構建技術模式353
12.2.5玉米壟側栽培覆蓋作物保土增溫散墑技術模式354
12.2.6水田土壤降酸培肥與產能協(xié)同提升技術模式355
12.2.7丘陵區(qū)經濟作物高效生產技術模式356
12.3長白山—遼東丘陵區(qū)黑土地保護與利用技術模式存在的關鍵問題..357
12.3.1坡耕地系統(tǒng)高效的防蝕固土技術模式缺乏深入研究357
12.3.2區(qū)域土壤酸化機理不清、因地制宜控酸培肥協(xié)同技術匱乏357
12.3.3農田土壤快速穩(wěn)定培肥與產能協(xié)同提升技術體系不匹配357
12.3.4丘陵區(qū)坡耕地耕種管收農機智能化水平低358
12.3.5丘陵區(qū)經濟作物生態(tài)高值化、規(guī)模化和標準化經營技術匱乏358
12.4長白山—遼東丘陵區(qū)黑土地保護與利用科技創(chuàng)新未來重點研究方向358
12.4.1丘陵區(qū)坡耕地水蝕機理與防蝕固土技術模式創(chuàng)新358
12.4.2丘陵區(qū)農田土壤酸化消減與地力協(xié)同提升技術模式構建359
12.4.3丘陵區(qū)農田土壤肥沃耕層構建與產能協(xié)同提升技術模式創(chuàng)新359
12.4.4丘陵區(qū)農田土肥水高效利用與產能協(xié)同提升關鍵技術研發(fā)360
12.4.5低山丘陵區(qū)智能化農機裝備研發(fā)與應用361
12.4.6經濟作物生態(tài)高值栽培技術創(chuàng)制361
12.5典型案例362
案例一遼東丘陵區(qū)水土保持地埂植物穿帶技術362
案例二長白山區(qū)黑土地地力提升技術模式363
案例三遼寧東南部棕壤厚沃耕層構建技術模式363
參考文獻364
第13章大小興安嶺沿麓黑土地保護與利用的關鍵技術及應用365
13.1大小興安嶺沿麓黑土地資源稟賦與利用現(xiàn)狀366
13.1.1區(qū)域位置366
13.1.2自然資源366
13.1.3土壤類型與利用現(xiàn)狀367
13.1.4作物種植結構368
13.1.5農業(yè)生產要素投入368
13.1.6糧食產量及構成368
13.2大小興安嶺沿麓黑土地保護與利用技術模式及應用現(xiàn)狀369
13.2.1玉米秸稈覆蓋免耕技術模式369
13.2.2大豆玉米輪作輪耕技術模式371
13.2.3小麥油菜輪作留高茬秸稈覆蓋免耕技術模式372
13.2.4低山丘陵黑土地立體保護與利用技術模式374
13.2.5大興安嶺沿麓不同等級耕地差異化保護與利用技術模式375
13.3大小興安嶺沿麓黑土地保護與利用技術模式存在的關鍵問題377
13.3.1黑土地保護性耕作技術模式需進一步優(yōu)化377
13.3.2有機物料培肥技術限制因素多，推廣難度較大378
13.3.3輪作輪耕養(yǎng)地培肥技術在一些地區(qū)難以建立完整的模式378
13.3.4需要加強黑土地保護配套的作物密植高產高效栽培技術研發(fā)379
13.4大小興安嶺沿麓黑土地保護與利用科技創(chuàng)新未來重點研究方向379
13.4.1黑土地侵蝕阻控與快速培肥技術379
13.4.2瘠薄耕地種養(yǎng)結合保護與利用技術380
13.4.3黑土地保護配套的作物豐產高效種植技術380
13.4.4農業(yè)勞動力急劇減少下的黑土地保護與利用政策與技術381
13.5典型案例381
案例一額爾古納市黑土地保護性耕作取得顯著成效381
案例二扎賚特旗多措并舉扎實推進黑土地保護382
參考文獻383