劉益珍 姜振輝

摘要：水旱輪作是克服水稻連作障礙的有效途徑。本文從稻田水旱輪作對(duì)水稻增產(chǎn)效應(yīng)、土壤理化性狀、土壤生物學(xué)特性、病蟲害生態(tài)調(diào)控以及溫室氣體減排效應(yīng)5個(gè)方面綜述了國(guó)內(nèi)外關(guān)于水旱輪作生態(tài)效應(yīng)的最新研究進(jìn)展，指出了目前我國(guó)稻田水旱輪作面臨的主要問題。最后，結(jié)合水旱輪作的模式特點(diǎn)提出，可以通過協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分，根據(jù)作物養(yǎng)分需求精準(zhǔn)施肥;重視有機(jī)肥的使用，有效利用秸稈還田技術(shù);改進(jìn)農(nóng)業(yè)管理措施，探索應(yīng)用生物炭技術(shù);多種農(nóng)作技術(shù)綜合應(yīng)用，在發(fā)展高效高產(chǎn)栽培技術(shù)等方面加以改進(jìn)，并對(duì)水旱輪作的研究方向進(jìn)行展望，以期為實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物高產(chǎn)和環(huán)境友好的目標(biāo)提供科學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：稻田;水旱輪作;生態(tài)效應(yīng);研究進(jìn)展;發(fā)展建議

中圖分類號(hào)： S181?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）20-0019-05

南方稻田耕作制度在我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展中占有重要地位，對(duì)我國(guó)的水稻生產(chǎn)起著舉足輕重的作用[1]。目前我國(guó)南方稻區(qū)主要以單季稻或“冬閑—稻—稻”的連作種植模式為主，由于實(shí)行長(zhǎng)期連作以及長(zhǎng)期依賴化學(xué)肥料，有機(jī)肥的使用較少，逐漸出現(xiàn)了稻田土壤養(yǎng)分失去平衡、作物抗病蟲害能力下降、稻田碳足跡增加和農(nóng)田生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題，造成農(nóng)田可持續(xù)利用能力下降，進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，對(duì)我國(guó)的糧食安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成威脅[2]。

Chen等的研究表明，稻田水旱輪作是克服水稻連作障礙的有效途徑[3]。水旱輪作是指在同一田塊上，按季節(jié)有序地交替種植水稻和旱地作物（如小麥、玉米、油菜、蔬菜、棉花等）的一種種植模式，其中小麥—水稻和油菜—水稻輪作種植模式應(yīng)用最為廣泛。水旱輪作系統(tǒng)的顯著特征是土壤水熱條件交替變化，該系統(tǒng)遵循用地養(yǎng)地、高效高產(chǎn)和協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，對(duì)維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)和維持農(nóng)田的地力、保障糧食安全具有重要的理論和實(shí)踐參考價(jià)值[4-5]。然而，近年來這一體系也面臨著生產(chǎn)力下降或徘徊不前、養(yǎng)分管理不合理及環(huán)境污染嚴(yán)重等問題[6]。因此，本文在查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上對(duì)水旱輪作的水稻增產(chǎn)效應(yīng)、土壤理化性狀、土壤生物學(xué)性狀、病蟲害調(diào)控以及農(nóng)田溫室氣體減排等生態(tài)效應(yīng)特征進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，指出水旱輪作系統(tǒng)存在的問題，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出發(fā)展建議，以解決水旱輪作系統(tǒng)中作物生產(chǎn)、資源利用和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)之間的矛盾，為發(fā)展節(jié)本簡(jiǎn)化、環(huán)境友好、生態(tài)高效的可持續(xù)性農(nóng)業(yè)提供參考。

1?稻田水旱輪作的生態(tài)效應(yīng)

1.1?水稻增產(chǎn)效應(yīng)

稻田水旱輪作可促使水稻分蘗早、快、數(shù)量多，提高葉面積擴(kuò)展指數(shù)和葉綠素含量，使地上部干物質(zhì)積累量明顯增多，增加有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率，從而提高水稻產(chǎn)量[7-9]。Linh等研究發(fā)現(xiàn)，水旱輪作能明顯促進(jìn)水稻根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，輪作后的水稻株高、千粒質(zhì)量、每穗實(shí)粒數(shù)、根系深度、秸稈產(chǎn)量和水稻產(chǎn)量與傳統(tǒng)的水稻連作相比，均有一定程度的提高[10]。由于水旱2季作物對(duì)養(yǎng)分的吸收規(guī)律不同會(huì)導(dǎo)致土壤的養(yǎng)分積累特點(diǎn)和產(chǎn)出有所差異，不同的水旱輪作體系對(duì)作物產(chǎn)量的影響各不相同[3]。合理有效的水旱輪作模式一般能夠使得農(nóng)業(yè)產(chǎn)量增加5%～8%，高效的輪作方式則能夠使農(nóng)作物產(chǎn)量增長(zhǎng)達(dá)到10%～15%，有的輪作方式則更高，甚至能夠達(dá)到20%左右[11]。然而，也有研究認(rèn)為，水旱輪作對(duì)作物產(chǎn)量增加的效果不明顯，長(zhǎng)期的水旱輪作甚至?xí)档妥魑锂a(chǎn)量[12]。作物的生長(zhǎng)及產(chǎn)量除了受水旱輪作體系中土壤干濕交替變換的影響外，還與旱季作物和水稻季的施肥種類和數(shù)量有很大的關(guān)系，養(yǎng)分缺失會(huì)導(dǎo)致作物減產(chǎn)，過量施肥則可能造成作物對(duì)肥力的奢侈吸收，也會(huì)起不到增產(chǎn)作用[13]?？傊?，水旱輪作對(duì)水稻產(chǎn)量的影響與輪作模式、土壤類型、施肥情況等一系列因素有關(guān)，水稻的最佳增產(chǎn)效應(yīng)應(yīng)該[LM]從多個(gè)方面綜合考慮。

1.2?土壤理化性狀

多數(shù)研究表明，水旱輪作能改善土壤理化性質(zhì)，消除長(zhǎng)期淹水對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的不良影響，增加土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并有效阻止土壤酸化和土壤的次生潛育化[3，14]，對(duì)土壤容重和土壤團(tuán)聚體的形成及穩(wěn)定性也有一定的影響[15-16]。在水旱輪作系統(tǒng)中，土壤季節(jié)性的干濕交替使土壤的氧化還原過程更替進(jìn)行，土壤中一些養(yǎng)分元素形態(tài)和有效性也隨之變化[3，17]。淹水條件下土壤中的Fe3+、Mn4+、NO3-、SO42-分別被還原成Fe2+、Mn2+、NH4+、S2-，P、K、Si、Mo、Cu和Co等元素的有效性提高，同時(shí)N、S、Zn等元素的有效性降低[18-19];旱作條件會(huì)增加土壤的氧化還原電位，土壤中的部分養(yǎng)分元素被氧化生成高價(jià)態(tài)的難溶性沉淀，該元素對(duì)植物的有效性降低[6]。同時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)的礦化和腐殖化過程以及土壤中的碳氮循環(huán)也受到干濕頻繁交替的影響[16，20]。在水稻生長(zhǎng)季節(jié)，有機(jī)物會(huì)在還原細(xì)菌的作用下進(jìn)行嫌氣分解，促進(jìn)甲烷的產(chǎn)生[21]，此時(shí)土壤中的氮主要以有利于水稻吸收和利用的銨態(tài)氮（NH4+-N）形式存在[22]。在旱季作物生長(zhǎng)季節(jié)，良好的通氣條件使土壤處于氧化狀態(tài)，促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)礦化，也加速了土壤有機(jī)質(zhì)的流失[23];同時(shí)由于好氧狀態(tài)下土壤有機(jī)質(zhì)礦化產(chǎn)生的NH4+-N更易硝化為NO3--N，有利于旱季作物的吸收和利用[24]?？傮w來說，水旱輪作厭氧和好氧狀態(tài)的頻繁交替循環(huán)加速了土壤碳氮的循環(huán)，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)分解的速度更快，這有助于促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放，提高土壤中速效N、P、K含量[15]。水旱輪作系統(tǒng)中土壤理化性狀的變化可能受多種因素的影響，不同輪作體系具有不同的特點(diǎn)，其中還有許多問題有待今后進(jìn)一步研究解決。

1.3?土壤生物學(xué)特性

土壤微生物和酶活性能夠促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化，對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和土壤肥力具有重要的調(diào)節(jié)功能[25-26]。在水旱輪作體系中，干濕交替的環(huán)境改變了土壤的結(jié)構(gòu)和通氣性，對(duì)土壤微生物的組成、豐度、多樣性和活性都有顯著的影響[27-29]。Murugan等的研究表明，豆稻輪作田的微生物數(shù)量明顯高于水稻單作[30]。陳曉娟等研究了不同耕作方式下土壤微生物的特性，結(jié)果表明，水旱輪作地塊的細(xì)菌和真菌豐度比值以及革蘭氏陽性菌的相對(duì)含量明顯高于旱地和稻田連作土壤[31]。土壤微生物活性的改變會(huì)增加土壤中作物所需營(yíng)養(yǎng)元素的可用性，從而促進(jìn)作物的生長(zhǎng)。對(duì)于土壤酶活性的變化趨勢(shì)，董艷等的研究表明，與連作相比，水旱輪作可以促進(jìn)土壤的生化反應(yīng)，提高土壤酶活性[32]。Roldán等研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)連作棉田土壤實(shí)施棉花—水稻輪作后，土壤過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均有了很大程度的提高[33]。目前，大多數(shù)短期田間試驗(yàn)研究表明，合理的水旱輪作對(duì)土壤微生物和酶活性具有積極的影響，可以促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和提高作物的產(chǎn)量。

1.4?病蟲害生態(tài)調(diào)控效應(yīng)

合理的水旱輪作是改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境、減輕作物病、蟲、草害的有效措施[34]。在水旱輪作系統(tǒng)中，稻田在淹水時(shí)期趨于無氧狀態(tài)，旱作時(shí)期則處于好氧狀態(tài)，很少有生物能同時(shí)適應(yīng)有氧和無氧2種環(huán)境[19]。因此，水旱輪作系統(tǒng)中土壤的干濕交替變化形成了不利于病蟲害蔓延的生態(tài)環(huán)境，有助于防止某些病蟲害的發(fā)生，進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)作物的增產(chǎn)[35]。黃國(guó)勤等的研究表明，與水稻連作相比，水旱輪作處理在病、蟲、草害等方面都有不同程度的減少[36]。Fujisaka等研究發(fā)現(xiàn)，淹水條件能促使油菜菌核病、小麥條斑病、煙草立枯病等旱田病原菌向死亡或減少的方向發(fā)展[37]。然而也有研究表明，水旱輪作會(huì)增加某些病蟲害的傳播和影響范圍[38]。Nagarajah等的研究發(fā)現(xiàn)，原本只危害水稻的莖腐病和葉枯病等，水旱輪作后既危害水稻又危害小麥[39]。此外，由于水田和旱田雜草的生態(tài)習(xí)性有所不同，水旱輪作能明顯地降低田間雜草密度，減少田間雜草的種類，有效防止雜草的瘋長(zhǎng)[21，40]。強(qiáng)勝等的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水稻—棉花輪作體系下的自然雜草密度明顯低于連作棉田，其中雜草的種群數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)在兩者之間也有顯著的差異[41]。也有研究報(bào)道，水旱輪作能抑制雜草的生長(zhǎng)量，但對(duì)雜草種類的影響較小。譚景艾等的研究表明，與水稻—休閑處理相比，水稻—綠肥輪作對(duì)水稻田中生長(zhǎng)的雜草種類無影響，主要雜草仍然為鴨舌草和稗草，但其發(fā)生程度顯著減少[42]?？傮w來說，水旱輪作中反復(fù)的水旱交替，對(duì)于某些土傳病蟲害和雜草實(shí)現(xiàn)生態(tài)防治是可能的，但關(guān)于這些病蟲害的發(fā)生規(guī)律和解決措施還需要深入探索[43]。

1.5?溫室氣體減排效應(yīng)

為促進(jìn)農(nóng)田溫室氣體減排，國(guó)內(nèi)外已有學(xué)者對(duì)水旱輪作生產(chǎn)體系下溫室氣體的排放作了大量研究。Linquist等的研究表明，CH4主要來源于稻田系統(tǒng)，因?yàn)榈咎锉砻娴难退畬訛镃H4的產(chǎn)生和排放提供了良好的厭氧環(huán)境[44]，N2O則主要來自旱地系統(tǒng)和水稻烤田期[45]。與水稻連作相比，水旱輪作系統(tǒng)中干濕的轉(zhuǎn)化可能會(huì)導(dǎo)致CH4和N2O的排放呈“污染交換”的形式[46]，即水田轉(zhuǎn)為旱地可以明顯減少甲烷的排放量[47-49]，但土壤的干濕交替使土壤的嫌氣和通氣狀態(tài)交替發(fā)生，會(huì)加快土壤中的硝化和反硝化過程，從而增加N2O的產(chǎn)生量和排放量[50]。Weller等的研究表明，將水稻連作模式轉(zhuǎn)變?yōu)樗递喿髂Ｊ?，CH4排放量減少了61%～88%[48]。此外，施肥也是影響水旱輪作系統(tǒng)中溫室氣體排放的重要因素，其中氮肥施用是N2O出現(xiàn)排放高峰的主要驅(qū)動(dòng)力[51]，而施用有機(jī)肥如秸稈還田等能為產(chǎn)甲烷菌提供極為豐富的產(chǎn)CH4基質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致稻田CH4的排放量增加[52]。Liu等的研究表明，施用Fe（Ⅲ）肥增加了稻麥輪作周期N2O的排放量，但顯著減少了CH4和CO2的排放量[53]?？偠灾?，水旱輪作種植模式會(huì)影響農(nóng)田溫室氣體的排放，但栽培耕作方式、水肥管理措施等區(qū)域性差異以及土壤、氣候等自然因素也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)田CH4和N2O的產(chǎn)生和排放規(guī)律不盡相同。因此，在以后的研究中，可從整個(gè)水旱輪作系統(tǒng)的角度出發(fā)，利用碳足跡（指某種活動(dòng)引起的或某種產(chǎn)品在其生命周期內(nèi)積累的直接和間接溫室氣體的總排放量）的評(píng)價(jià)方法[54]，估算水旱輪作生產(chǎn)過程中碳足跡的時(shí)空變化特征，分析CH4和N2O排放引起的綜合溫室效應(yīng)潛勢(shì)，可以為農(nóng)業(yè)低碳排放提供科學(xué)的策略。

2?發(fā)展建議

目前在我國(guó)水旱輪作體系中，養(yǎng)分的投入主要以施用化肥為主，有機(jī)肥施用較少，同時(shí)由于對(duì)土壤養(yǎng)分在水旱輪作系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)缺乏充分的認(rèn)識(shí)，多數(shù)農(nóng)戶在肥料調(diào)控方面往往忽視了土壤干濕交替和作物季節(jié)間的轉(zhuǎn)化對(duì)土壤養(yǎng)分釋放與利用的影響，也沒有考慮到作物對(duì)養(yǎng)分元素的需求規(guī)律，肥料施用不合理的現(xiàn)象比較常見。不合理的施肥方式，不僅影響了水旱輪作的生產(chǎn)力，其導(dǎo)致的資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境問題也引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。因此，挖掘水旱輪作系統(tǒng)的生產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)該體系養(yǎng)分資源的高效利用，減輕其對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。筆者通過查閱文獻(xiàn)了解了近幾年來農(nóng)業(yè)田間管理措施的發(fā)展情況，為優(yōu)化水旱輪作系統(tǒng)養(yǎng)分管理提出以下4點(diǎn)建議。

2.1?協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分，根據(jù)作物養(yǎng)分需求精準(zhǔn)施肥

在水旱輪作系統(tǒng)中，養(yǎng)分的投入主要是氮磷鉀肥的施用，但傳統(tǒng)的施肥觀念和技術(shù)更多注重的是在目標(biāo)上追求產(chǎn)量，忽略了環(huán)境和產(chǎn)量的協(xié)調(diào)。在實(shí)際的田間管理中，氮肥的施用可遵循以推薦施肥量（150～250 kg/hm2）為主[55]，同時(shí)通過作物診斷（應(yīng)用ISPAD儀或硝酸鹽反射儀）等方式根據(jù)作物不同時(shí)期的養(yǎng)分吸收規(guī)律微調(diào)為輔的原則[6]。由于磷在旱季土壤中易被固定，當(dāng)季施用的磷肥大部分以固定態(tài)或有效態(tài)的形式殘留在土壤中[56]。而稻田淹水條件可以促進(jìn)土壤中磷的釋放，水稻能有效利用旱季施用的磷肥[57]。因此，磷肥的施用可遵循“重旱輕水”的原則，旱季適量施用以滿足作物需求，稻季可適當(dāng)減少磷肥的用量以挖掘土壤磷的潛力。土壤中速效鉀隨干濕交替環(huán)境的變化和有效磷類似，在固鉀能力比較強(qiáng)的土壤中，淹水條件會(huì)解離出含鉀礦物中的鉀，旱作土壤中這種情況則不易發(fā)生[58]。為緩解土壤缺鉀現(xiàn)狀、提高鉀肥的利用率，對(duì)于鉀肥的管理可以考慮旱季多施，水稻季少施的策略。總體來說，水旱輪作中肥料的施用可以遵循控氮減磷、適量補(bǔ)鉀的原則，同時(shí)可根據(jù)不同輪作體系作物的營(yíng)養(yǎng)需求規(guī)律，利用測(cè)土配方施肥技術(shù)合理調(diào)整肥料用量，從輪作系統(tǒng)的角度實(shí)施養(yǎng)分資源的優(yōu)化配置和綜合管理，建立科學(xué)的施肥體系。

2.2?重視有機(jī)肥的使用，有效利用秸稈還田技術(shù)

在提倡高效、低碳、生態(tài)農(nóng)業(yè)的需求下，秸稈還田作為一項(xiàng)有效的生態(tài)農(nóng)業(yè)措施被大力推廣[59]。其中覆蓋和翻壓是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中秸稈還田的2種主要方式。有研究表明，在稻麥輪作系統(tǒng)中，將水稻和小麥秸稈翻壓填埋還田可以顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和改善土壤質(zhì)量[60-61]。還田后秸稈釋放的氮、磷、鉀以及其中微量營(yíng)養(yǎng)元素能夠被作物吸收利用，可代替部分化肥的使用[62]。但是，與單施秸稈或單施化肥相比，秸稈配施化肥培肥土壤和作物增產(chǎn)的效果更佳[63]。Kasteel等的研究表明，秸稈覆蓋還田可以有效提高作物產(chǎn)量和降低土壤水分無效蒸發(fā)[64]。在水旱輪作系統(tǒng)中，結(jié)合土壤干濕交替的特點(diǎn)，可以采用旱季作物秸稈粉碎翻壓入稻田土壤，稻草秸稈覆蓋于旱作土壤表面，再配施化肥的還田措施，這樣不僅能有效利用2季作物秸稈中的養(yǎng)分，緩解傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)化肥的依賴，還能改善土壤理化性狀和提高水分利用率，具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.3?改進(jìn)農(nóng)業(yè)管理措施，探索應(yīng)用生物炭技術(shù)

生物炭具有比表面積大、含碳率高、多孔結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，有研究表明，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中將生物炭均勻撒至土壤表面并與耕層土壤均勻混合，可以改變耕層土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力，有利于促進(jìn)作物增產(chǎn)和溫室氣體減排[65-66]。生物炭對(duì)NH4+、NO3-等具有較好的吸附效果，減少了土壤中氮素流失，同時(shí)吸附的氮素可以被植物再利用，提高了養(yǎng)分的利用率[67-68]。肖亞楠等的研究表明，在節(jié)水灌溉稻田中施加生物炭不僅可以提高水稻產(chǎn)量和水分利用率，還能有效減少CH4的排放量[69]。裴俊敏等的研究表明，施加生物炭可改善土壤性質(zhì)，抑制土壤CO2排放，快速提高農(nóng)田有機(jī)質(zhì)的含量[70]。在農(nóng)田中施加生物炭對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤改良具有積極的影響，將其運(yùn)用到水旱輪作種植模式中，具有提升作物產(chǎn)量和防治生態(tài)環(huán)境污染的潛力價(jià)值，但目前關(guān)于在水旱輪作系統(tǒng)中施用生物炭的研究還相對(duì)較少，還有很多方面需要進(jìn)一步探索。

2.4?多種農(nóng)作技術(shù)綜合應(yīng)用，發(fā)展高效高產(chǎn)栽培技術(shù)

水旱輪作系統(tǒng)是一個(gè)綜合多種影響因素的復(fù)雜系統(tǒng)，在實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可考慮將壟作覆蓋、少耕免耕等保護(hù)性農(nóng)業(yè)技術(shù)與秸稈還田、精準(zhǔn)定量施肥、施控釋肥以及病蟲草害綜合防控等農(nóng)作技術(shù)結(jié)合使用，發(fā)展高效高產(chǎn)栽培技術(shù)，以避免單一某項(xiàng)技術(shù)的缺陷，揚(yáng)長(zhǎng)避短。這不僅可以減少化肥、農(nóng)藥等的使用量，還有利于提高土壤質(zhì)量和改善環(huán)境污染，對(duì)可持續(xù)、綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有極其重要的意義。

3?總結(jié)與展望

近年來，許多學(xué)者對(duì)水旱輪作種植模式下作物產(chǎn)量、土壤性質(zhì)和農(nóng)田溫室氣體排放等方面進(jìn)行了研究。大量研究結(jié)果表明，與水稻連作相比，合理的水旱輪作有助于促進(jìn)作物產(chǎn)量增長(zhǎng)，改善土壤理化性質(zhì)和有效提高土壤質(zhì)量[11，19，21]。同時(shí)，水旱交替形成的特殊生態(tài)系統(tǒng)提高了土壤微生物的數(shù)量和多樣性，增加了土壤的酶活性，對(duì)防治作物病蟲草害和減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量也有積極的影響。但目前該體系也面臨著生產(chǎn)力徘徊不前或下降、資源配置不合理、農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重等一系列問題。為解決該系統(tǒng)存在的問題，可以考慮從輪作體系中作物的生理生化指標(biāo)及作物根際微生態(tài)效應(yīng)等方面展開研究，了解水旱輪作系統(tǒng)的作用機(jī)制及水分、養(yǎng)分狀況的周期性變化規(guī)律，不斷改進(jìn)肥料管理策略和優(yōu)化傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)，力圖從資源高效利用和環(huán)境安全、土壤與作物生態(tài)效應(yīng)等角度出發(fā)，建立水旱輪作的養(yǎng)分資源綜合管理體系，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源高效、作物高產(chǎn)和環(huán)境友好的總體目標(biāo)。

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