稻麦生长指标光谱监测与定量诊断技术
完 成 人：曹卫星 朱艳 田永超 姚霞 倪军 刘小军 邓建平 张娟娟 李艳大 王绍华 马吉锋 沈生元 丁峰 武立权 徐志福
成果简介：
自1999年以来，在国家及部省科技计划的支持下，本研究针对作物生长光谱监测与定量诊断技术的迫切需求，综合运用作物生理生态原理和定量光谱分析方法，以水稻和小麦为主要研究对象，围绕作物主要生长指标的特征光谱波段和光谱参数，定量监测模型，实时调控方法，监测诊断产品等开展了深入系统的研究，集成建立了基于反射光谱的作物生长光谱监测与定量诊断技术体系，主要在以下5个方面取得显著进展：
1、确立了指示稻麦主要生长指标的特征光谱波段和敏感光谱参数
通过不同生态点，不同品种，不同管理措施下的多年田间试验研究，构建了稻麦冠层和叶片水平的反射光谱库，系统解析了不同条件下稻麦反射光谱的动态变化模式，明确了稻麦叶片与冠层反射光谱对叶面积指数，生物量，氮含量，氮积累量，叶绿素密度，产量品质等指标的响应规律，确立了指示稻麦生长指标的特征光谱波段及敏感光谱参数，为稻麦生长光谱估算模型的构建及监测设备的开发提供了支撑。
2、构建了叶片/冠层/区域多尺度的稻麦生长指标光谱监测模型
基于定量建模技术，综合利用地面与空间遥感信息，确立了上述稻麦主要生长指标与相应敏感光谱参数之间的量化关系，在叶片，冠层和区域等不同尺度构建了稻麦主要生长指标的光谱估算模型，实现了稻麦长势的多尺度快速监测。
3、创建了多路径的稻麦生长实时诊断与定量调控技术
利用系统分析方法，定量研究了不同产量水平下稻麦关键生长指标的动态变化模式，构建了基于产量目标的生长指标适宜时序动态模型；进一步耦合实时苗情信息，综合利用养分平衡原理，氮营养指数法，适宜指标与实际指标差异法等，集成建立了多路径的作物生长诊断与调控技术，可定量确定稻麦生长中期的适宜肥水调控方案。
4、创制了面向多平台的稻麦生长监测诊断软硬件产品
将作物生长监测诊断技术与硬件工程相结合，研制了便携式和机载式稻麦生长监测诊断设备，并开发了基于无线传感网络的作物生长感知节点；与软件工程相结合，开发了稻麦生长监测诊断应用系统及农田感知与智慧管理平台，为稻麦生长指标的实时监测，精确诊断，智慧管理等提供了实用化技术载体。
5、开展了作物生长监测诊断技术体系的规模化应用
将软件应用与硬件载体相结合，技术培训与试验示范相结合，形成了具有指导性和实用性的技术推广体系。自2009年开始，以作物生长监测诊断仪，监测诊断应用系统，农田感知与智慧管理平台等软硬件产品为主要应用载体，以作物长势分布图，肥水调控处方图，产量品质分布图等为主要技术形式，在我国稻麦主产区进行了示范应用，取得了显著的经济，社会和生态效益，展示了良好的应用前景。
该研究已授权国家发明专利9项（另受理23项），实用新型专利5项，登记国家计算机软件著作权16项；推广便携式作物生长监测诊断仪219台，农田感知节点280套；发表学术论文154篇（含SCI收录论文41篇，EI收录论文18篇），出版专著1部；培养研究生及博士后48名。该技术入选江苏省主要农作物2014~2015年“四主推”目录，自2009年以来在江苏，河南，江西，安徽，浙江，河北，湖南等稻麦生产区进行了示范应用，表现为明显的节氮(约7.5%)和增产(约5%)作用。据统计，近5年累计推广有效面积4920.21万亩，新增效益24.28亿元。
有机肥作用机制和产业化关键技术研究与推广
完 成 人：沈其荣 徐阳春 杨帆 杨兴明 薛智勇 陆建明 徐茂 李荣 赵永志 黄启为 张瑞福余光辉 冉炜 李荣 沈标
获奖单位：南京农业大学 全国农业技术推广服务中心 江阴市联业生物科技有限公司 江苏新天地生物肥料工程中心有限公司 浙江省农业科学院 江苏省土壤肥料技术指导站 北京市土肥工作站
成果简介：
项目针对传统有机肥成了固体有机废弃物而随地弃置，严重污染环境的现实，创新研究了有机（类）肥料养分在土壤-植物-动物体系的循环与转化及对土壤性质的影响，研发出商品有机（类）肥料生产工艺与技术，并创新推广机制，使商品有机（类）肥料得到大面积施用。
1、建立了13C15N双标记有机肥的研究方法，为国内外开展相关研究提供了新技术
首次建立了用同位素13C15N双标记作物秸秆，畜禽粪等有机肥的技术。发现土壤中残留的有机13C约有15%存在于腐殖酸类物质中，80%在胡敏素中，5%在土壤微生物体内。揭示了有机无机肥氮协同增效的主要机制是有机肥可使施入土壤的化肥15N快速转化成微生物体有机15N，偶后又被矿化出无机氮，构成土壤有效氮的暂存“过渡库”，使土壤氮素供应过程与作物吸氮更相吻合。
2、利用454测序技术和光谱学技术首次揭示了有机培肥土壤的主要机理是通过改善土壤微生物区系和稳定土壤有机质结构来实现的
与施用化肥相比，长期有机培肥不仅显著提高土壤微生物量，多样性及土壤酶活性，更使土壤微生物类群分布均匀，植物有益菌类群，如假单胞菌，芽孢杆菌，拟杆菌等丰富度增加，而喜酸环境的酸杆菌类显著减少，这是长期有机培肥抑制土壤酸化根本原因。有机培肥使N素循环相关的功能基因拷贝数显著增多。
13CCPNMR研究发现施用堆肥和有机无机复混肥增加了土壤中糖类碳比例，降低了烷基C与烷氧基C的比值和芳香度，从而降低土壤有机质分解程度；同时发现长期施有机肥可以大幅度提高红壤中水合铝英石，伊毛缟石，非晶形铁矿物等非晶形纳米矿物含量，对土壤有机质提升和累积具有重要意义。
3、首次建立了新鲜畜禽粪便生物脱水和条垛式高效堆肥工艺
新鲜粪便通过高附加值生长蝇蛆的生物脱水技术后可直接用于堆肥；获得高效堆肥真菌菌株（Z5），并研发出高效堆肥制剂，该制剂价格仅6000-8000元/t，使堆肥企业的菌剂成本下降4-8倍；研发出条垛式堆肥新工艺及配套设备，其价格是国外进口的1/5，而工作效率更高，堆肥时间从传统的1个月以上缩短至2周；建立了企业用和研究用的堆肥腐熟度检测方法。
4、创新有机肥推广机制，为我国耕地质量提升奠定了基础
修订了有机肥行业标准，不仅为有机肥产业快速发展保驾护航，也使有机肥产品的生物效应更好；在项目组工作成果和努力下，财政部国家税务总局出台有机肥产品免征增值税政策，农业部出台土壤有机质提升和商品有机肥补贴政策，提高了农民施有机肥的积极性。
成果共获中国发明专利授权7项，实用型专利授权4项；发表论文106篇，其中SCI论文35篇；条垛式高效堆肥工艺已推广161家有机肥企业，企业净增经济效益7.7121亿元，累计处理有机固废4000多万吨，生产和推广商品有机（类）肥料1500多万吨，施用面积1.8亿亩，项目成果引领了中国有机（类）肥料产业发展，产生了显著的社会，经济和生态效益。
