我国南方喀斯特区是世界喀斯特集中连片分布面积最大的地区之一，总面积约 112 万平方公里，其中耕地面积占 25.8%，由于长期过度开垦造成土壤退化严重， 据统计该地区中低产田比重超过 70%。受喀斯特可溶性碳酸盐岩地质背景制约， 其土层浅薄、水文过程迅速、养分漏失严重；长期耕作导致土壤有机碳损失、土 壤粘重、生物活性下降。过去 20 年间，国家出台一系列生态环境修复和农业政策， 如《农业部关于“镰刀弯”地区玉米结构调整的指导意见》，推动该区耕作玉米向 免耕牧草种植转变，有效遏制了农田水土流失，并促进了农民增收，草食畜牧业 成为喀斯特区重要的农业产业。在我国经济高速发展的大背景下，喀斯特区农业 农村人口外流现象十分普遍，草食畜牧业发展成为避免耕地荒废、守住耕地红线 的重要措施，也契合“大食物观”理念。然而草食畜牧业发展存在种养脱节的问 题，并且无论是玉米还是牧草种植都严重依赖化肥投入，导致农田土壤碳固存、 养分固持和生物多样性维持等生态服务较低。因此，如何促进种养循环、减少化 肥用量并通过生物措施提高农田生态多功能性，是喀斯特农业可持续发展亟需解 决的问题。 本项目面向喀斯特石漠化治理的国家需求，以落实“大食物观”新发展理念保障粮食安全的思路，以喀斯特区典型玉米和牧草种植农田的土壤生态服务协同提升 为目标，拟通过生物措施替代氮肥使用以提升土壤多功能性，重点研究：1）喀斯 特农田碳氮转化过程与固持机制；2）基于种养结合的农业废弃物高效利用技术； 3）土壤生态服务协同提升的生物调控机制与技术。项目以喀斯特农田土壤生态系 统服务协同提升机理与技术研发为目标，按照“关键问题识别-机制解析-技术研 发与集成”的研究思路，解析区域农田生态系统服务的影响因素，探明不同管理 措施下的土壤要素组成、关键过程与关键功能的关系，揭示碳氮循环关键过程的 土壤生物调控机制；在此基础上，研发和集成土壤养分供给、碳固持、水土保持 和生物多样性维持等农田生态服务提升技术，形成农田土壤生态多功能协同提升 的生境定向设计方案。 本项目由中科院亚热带农业生态研究所作为申报单位，联合中国农业科学院农业 环境与可持续发展研究所和江西农业大学共同承担，3 家单位具有喀斯特生态系 统以及农田土壤生态过程与服务研究的多年研究经验，拥有喀斯特农田生态系统 国家野外科学观测研究站、中科院亚热带农业生态过程重点实验室和广西区喀斯 特生态过程与服务重点实验室等平台。牵头承担了“十三五”国家重点研发喀斯 特石漠化治理项目，具有“有机物资源利用与退化土地肥力提升”（重点研发课题） 研究基础，成果入选国家“十三五”科技创新成就展，拥有一支学科交叉互补的 青年创新研究队伍，在喀斯特农田肥力提升机制与技术研发方面具有良好的基础。 本项目将深入研究土壤碳氮转化关键过程和碳氮固持的生物调控机理，研发以土 壤碳固存、养分固持和生物多样性维持为核心的农田生态多功能提升技术 3-4 项， 构建种养结合系统并示范，种养结合系统氮肥投入量减少 70%以上，发表第一标 注高水平论文 6-8 篇（SCI 4-5 篇），申请专利 3-4 项，培养研究生 5-6 名，建成 一支高水平青年创新研究团队，为南方喀斯特区中低产田产能提升和生态服务协 同的基础理论和应用实践提供支撑。