耕地培肥：揭示养分高效利用与耕地地力提升的分子机理与调控途径，研发智能推荐施肥方法，创制新型高效肥料。

（一）在养分高效利用机理方面

一是解析了植物共栖微生物VII型分泌系统通过导致根系铁泄漏从而促进定殖。以生产上广泛应用的微生物肥料菌种芽孢杆菌为研究材料，发现其VII型分泌系统分泌的蛋白能在菌-植互作早期直接插入根细胞膜，导致短暂性的根细胞铁泄漏，从而快速获取铁并启动根表定殖。这种“先借后还、借少还多”的菌-植互作，代表了一种全新的根际益生菌-植物之间的互作模式，为微生物肥料高效利用提供了理论指导。二是揭示了土壤养分高效利用的分子机理。揭示了我国水稻土钾素分布特征及施肥对钾素的调控过程，明确了不同培肥措施对氮利用效率的影响以及调控土壤氮素转化过程的微生物学机制。揭示了长期保护性耕作土壤激发效应的“微生物氮挖掘”和“微生物化学计量降解”机制。阐明了保护性耕作对土壤有机碳积累的影响机制，揭示了我国北方旱地种植系统中土壤团聚体稳定性、土壤碳储量和微生物群落组成之间的关系，以及作物轮作条件下土壤团聚体固碳机制与主控因素。

（二）在施肥与秸秆利用关键技术方面

一是创新智能推荐施肥新方法。针对耕地培肥与高效施肥关键科技问题，构建了主要粮食与经济作物智能化推荐施肥新方法，研发了有机肥替代化肥、水肥一体化等化肥减施增效关键技术及新型肥料产品，集成了农艺农机融合的智慧施肥技术模式，突破了我国农业分散经营国情下的推荐施肥困难等难题，与当前习惯施肥措施相比，智能化推荐施肥新方法在小麦、玉米、水稻和马铃薯上平均减施氮肥37.4%、29.3%、12.6%和24.4%，氮肥回收率平均提高12.9、10.6、13.1和11.5个百分点，大幅度减施了化肥、提高了肥料利用率、提升了作物产量和综合效益，为解决科学施肥最后一公里难题提供了重要技术支撑。二是研发了秸秆颗粒化高量还田技术及装备。针对东北地区温度低、秸秆全量还田难的问题，以秸秆颗粒化为核心，将秸秆由“长粗硬”变“短细软”，与秸秆覆盖、粉碎还田方式相比，提高还田量5倍、土壤有机质提升1个百分点的时间由30年缩短至5-7年。与传统秸秆还田方式相比，该技术使土壤容重降低8%，0-40厘米土壤有机质增加0.81个百分点，产量提高28%，实现了土壤培肥与作物增产双赢。