地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心;中国科学院地理科学与资源研究所;青岛农业大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004442
成果描述：
| 该项目属于农业水资源与生态水文领域内的研究。高效用水是维持华北平原农业稳产和可持续发展，保障国家粮食安全的根本途径。针对华北平原粮食与水资源安全面临的严峻挑战，该项目将田间试验和模型模拟相结合，研究农田耗水与水分利用效率的变化规律与调控机理及其对气候变化的响应，解决农业水资源高效利用的关键科学问题，对制定应对气候变化对策，保障水资源与农业可持续发展具有重要意义。经过近10年研究探索，获得如下创新性发现：阐明了农田SPAC系统耗水过程与水分利用效率控制机理。重新定量了华北平原农田蒸散结构，阐明了农田水平衡过程和调控机理，解决了农田水平衡和灌溉水净消耗长期估算失准的问题；定量分离了农田地表蒸散组成结构，阐明了主要耗水作物的土壤水利用层次和土壤蒸发损耗深度；揭示了不同降水年型水分利用效率（WUE）对灌溉量的响应规律，阐明了获得最佳WUE的灌溉时间、灌溉量及其季节配比等调控机制，为农业种植制度调整和水资源高效管理奠定了坚实的科学基础。揭示了区域农田灌溉水消耗和水分生产力的时空变化规律，阐明了水分利用效率时空分异的水土条件控制机理及调控途径。首次定量评估了华北平原粮食生产的地下水足迹，为综合评价该区域“以地下水换粮食”的生态负效应提供基本的量化依据；揭示了华北平原水土条件和粮食产量空间分异的规律和原因，提出了提升区域WUE的关键在于根据土壤差异进行科学的水肥管理措施，其次是选择适宜的作物品种；揭示了华北平原产量和WUE的时空变异特征，定量了灌溉活动对产量和WUE的贡献，明确了区域产量和WUE变化的主要驱动因素，为实现区域水资源科学调控提供了理论依据。构建植被界面过程模型，创新了关键参数的优化方法，揭示了农田耗水量、产量和水分利用效率对气候变化的响应机理。创建了VIP (Vegetation Interface Processes)植被界面过程模型，全面刻画了作物耗水与产量形成过程的生态/水文动力学机制，创新了关键参数的优化方法，能准确模拟作物生物量演化、生理过程和土壤水分；揭示了农田生态系统耗水过程、生产力与WUE对CO<,2>浓度和温度升高的响应机理，区域生态、水文过程对全球变化的响应评估更加全面。上述研究结果近10年共发表论文67篇，其中SCI论文34篇，1篇荣获2011年中国生态系统研究网络(CERN)“十佳”青年优秀学术论文奖；EI论文6篇，中文核心期刊27篇。经河北省科技情报研究院检索，8篇代表性论文总SCI引用次数为298次，SCI他引291次；12篇重要论文总SCI引用次数为277次，SCI他引271次。参与出版专著3部，获得专利3项、软件登记著作权1项。同行专家评价该成果具有重要科学价值，原始创新性强，发展了农田水循环和水分利用效率调控理论，为华北平原农业高效用水提供了理论支撑，成果处于国际领先水平。第一完成人所带领的研究团队在2011年国际评估中获得优秀，国际专家认为研究具有较高国际站位，在管理和解读亚洲半干旱和干湿润灌溉农田水热碳通量方面成为国内的主导者，为国际上面临类似问题的国家提供借鉴。 |
