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1、項目名稱：旱地作物根土系統(tǒng)生態(tài)適應(yīng)與調(diào)控機理研究提名單位：甘肅省科技廳提名獎項：國家自然科學獎二等獎項目簡介：本項目屬于農(nóng)業(yè)生態(tài)學研究領(lǐng)域。以深入認識旱地環(huán)境中作物生產(chǎn)與水土環(huán)境相互作用為核心，解析適應(yīng)土壤干旱的作物根冠關(guān)系和土壤水熱環(huán)境對作物生產(chǎn)力調(diào)控的原理和途徑。主要科學發(fā)現(xiàn)如下：1.提出了旱地作物根系生長冗余的概念，定義了其基本特征，澄清了旱地作物產(chǎn)量水平與根系大小的關(guān)系，闡明了旱地作物受自然選擇影響表現(xiàn)出的根系生長冗余不利于提高作物籽粒產(chǎn)量的機理，確證了降低根系生長冗余是提高旱地作物產(chǎn)量的關(guān)鍵。2.定義了非水力根信號(nHRS)持續(xù)期間的土壤含水量
2、閾值寬度(SMTR)為作物根信號的數(shù)量特征，提出和闡明了旱地作物根信號數(shù)量特征與產(chǎn)量的關(guān)系，為優(yōu)化旱地作物根冠關(guān)系、提升產(chǎn)量潛力開辟了新路徑。3.闡明了旱地作物根區(qū)水熱調(diào)控對提高產(chǎn)量的高度有效性，揭示了根區(qū)水熱調(diào)控對土壤環(huán)境變化和作物生長的影響機理，為旱地作物大田調(diào)控提供了有力手段，為主要旱地作物(小麥、馬鈴薯、玉米等)大幅度提高產(chǎn)量提供了關(guān)鍵科學依據(jù)，尤其在水熱條件較差的地區(qū)玉米增產(chǎn)幅度反倒大于水熱條件較好的地區(qū)，極大地扭轉(zhuǎn)了長期以來旱地作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)的被動局面。4.提出了旱地農(nóng)田水熱條件改善激發(fā)出現(xiàn)的土壤質(zhì)量下降的潛在風險，研究闡明了土壤有機質(zhì)與生產(chǎn)
3、力提升的相互支撐關(guān)系，從而提出了針對潛在風險的應(yīng)對策略。該項目建立了以旱地作物生活史進化為基礎(chǔ)的生態(tài)適應(yīng)性與高產(chǎn)性研究理論框架，為旱地作物根土關(guān)系調(diào)控研究開辟了新途徑，為大幅度提高旱地農(nóng)田生產(chǎn)力、促進旱區(qū)農(nóng)草畜協(xié)同發(fā)展和生態(tài)重建做出了重要貢獻，形成了旱地農(nóng)業(yè)研究新的優(yōu)勢與特色?？陀^評價：8篇代表論文他人引用逾2000次，SCI他引約600次，年引用頻次一直保持上升態(tài)勢，單篇最高他引超過600次，單篇最高SCI他引約160次(具體引證數(shù)量待檢索確認)。第1-2發(fā)現(xiàn)點代表論文被普林斯頓大學出版的《DarwinianAgriculture》(系全球首部從進化生態(tài)
4、學角度論述作物產(chǎn)量形成的專著)、劍橋大學出版的教科書《CropEcology》、世界知名出版社Elsevier出版的教科書:《CropPhysiology》所收錄。第3-4發(fā)現(xiàn)點中的兩篇代表論文分別他引超過250次，并多年保持在本領(lǐng)域被引頻次最高的位置(WebofScience)，2篇代表論文被ESI認定為高被引論文。第一、二申請人曾獲國家杰出青年科學基金(生態(tài)學和作物栽培學)，并受聘生態(tài)學領(lǐng)域最早的兩位長江學者特聘教授，第三申請人入選中組部萬人計劃領(lǐng)軍人才，第四申請人入選教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃。李鳳民榮獲2015年度發(fā)展中國家科學院(TWAS)農(nóng)業(yè)
5、科學獎和2016年度產(chǎn)學研合作創(chuàng)新獎。部分內(nèi)容獲教育部自然科學一等獎。溝壟覆蓋旱地集水農(nóng)業(yè)的相關(guān)內(nèi)容曾由張新時院士和尹偉倫院士領(lǐng)銜、康紹忠院士等參加的專家組鑒定為“整體達到了本領(lǐng)域國際領(lǐng)先水平”。李鳳民先后受聘加拿大渥太華大學和西澳大利亞大學兼職教授，擔任國際主流SCI期刊AgronomyJournal副主編(2008-2014，美國農(nóng)學會會刊)、FieldCropsResearch咨詢編委(2010-至今，中科院一區(qū)期刊),Agri.,Ecosys&Environ.咨詢編委(2009至今，中科院二區(qū)期刊)，AgroecologyforSustainabl
6、eFoodSystem(原刊名JSustainAgr，2013至今)和新期刊WorldAgriculture(2013至今)編委，熊友才教授擔任美國作物學會會刊CropScience副主編等。在西澳大學NCTuner院士和KHMSiddique院士的推動下，項目組同西澳大利亞大學和干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究中心(ICARDA)三方建立了旱地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)合研究中心。受丹麥ThinkChina項目邀請，李鳳民教授赴哥本哈根大學講授了EvolutionaryCropEcology專題報告。美國杜克大學JamesReynolds教授依托該項目組入選國家外專千人計劃。項目組
7、在肯尼亞、埃塞俄比亞和巴基斯坦等一帶一路沿線國家開展的大田覆膜水熱調(diào)控試驗研究取得了重要進展，受到聯(lián)合國環(huán)境署(UNEP)和所在國專家的高度評價，UNEP同蘭洲大學簽署了MOU，系我國同UNEP簽署MOU的兩所高校之一。在巴基斯坦科學基金會原主席M.Ashraf院士的推動下，蘭州大學-巴基斯坦國家科學基金會-薩果達大學三方合作成立了旱地農(nóng)業(yè)生態(tài)聯(lián)合研究所。旱地作物根系生長冗余學說在FieldCropRes上發(fā)表后(Zhang,etal,1999)，國際知名作物生態(tài)學家Sadras教授等在FieldCropRes(2000，67,51-58)用較大篇幅評論Z
8、hangetal(1999):將理論和實證研究支持自然選擇偏愛個體
