依托庆阳站,2015年以来,共发表论文239篇,其中SCI、EI收录105篇,标准10项,专利20项。曾获得国家科技进步二等奖项、国家教学成果特等奖项、省部级科技进步奖10项。取得的标志性成果主要包括:
(1)揭示了干旱和贫瘠环境下粮草耦合模式提高农业系统生产力和资源利用效率的机理
系统研究了黄土高原主要饲草作物和粮草耦合生产系统的水分养分过程和生产潜力。成果证明粮食作物中轮作或复种饲草可减少水分无效蒸发、有效利用深层水分(Yang et al., 2018; Zhang et al.,2019);引草入田、增加农业系统的多样性可提高系统热量和光能利用效率(Wang et al., 2019; Zhang et al.,2019);从生物固氮改善土壤肥力、平衡体内养分含量和增强体内养分的重新利用三个方面揭示了紫花苜蓿的贫瘠适应(Yang et al., 2011; Wang et al., 2014);通过17年长期试验发现草田轮作结合保护性耕作可显著提高土壤持水能力和固碳能力、增加系统水分利用效率和生产力、增强系统抗旱能力(Li et al., 2017; 2018a; 2018b)。
以上成果丰富了任继周院士提出的以系统耦合为主要内容的草地农业生态系统理论,获得甘肃省科技进步一等奖,推动了草地农业的推广应用,为国家“粮改饲”政策的实施提供了理论支持。
(2)阐明了黄土丘陵沟壑区草畜互作调控草地多功能性的机理
以黄土丘陵沟壑区天然草地放牧系统为研究对象,通过长期划区轮牧试验,定位研究家畜、植被、土壤三者的互作关系。阐明了典型草原重牧退化的土-草耦合特征、草-畜系统能量供求特征,提出了“以自然为基础”的方法可以作为退化草地恢复的有效手段(Chen et al., 2010; Sun et al.,2015);揭示了黄土高原草地放牧系统中的土壤碳氮贮存特征和土壤呼吸规律(Chen et al.,2015;Chen et al.,2017;Hu et al., 2019);明确了放牧-根部真菌-植物间的互作关系,提出草地放牧系统中根部真菌在植物-土壤反馈中的关键作用(Chen et al., 2018)。
成果从草畜互作角度丰富了任继周院士提出的草地农业生态系统理论,获得了国家科技进步二等奖,推动了黄土高原天然草地的健康管理和持续利用。
(3)黄土高原粮草畜耦合关键技术模式及应用
通过多年多点长期试验,提出了紫花苜蓿、燕麦、箭筈豌豆、谷子、高粱、青贮玉米等主要饲草作物的播种施肥管理模式(Zhang et al., 2017a; 2017b; 2019)、粮食作物和饲草作物轮作模式(Li et al., 2000; Shen et al., 2008; Komarek et al., 2012)、两年三熟粮草轮作保护性耕作模式(Li et al., 2017)和冬小麦粮饲两用模式(王丹丹等, 2014;王玉平等, 2017)。
系统评价了苜蓿青贮饲料的营养特性并揭示了青贮过程中蛋白和脂肪酸降解的酶学机理与抑制方法;揭示了新型乳酸菌抑制青贮饲料有氧变质的机理(Li et al., 2019);揭示了不同发酵类型乳酸菌对苜蓿青贮中代谢组和微生物组的调控作用。系统研究了苜蓿、小谷物类饲料作物、禾草、全株玉米及饲草型发酵TMR饲料等的加工调制技术(Xu et al., 2019; Guo et al., 2018),以及优质苜蓿干草、草颗粒生产加工技术,创建了优质、安全饲草加工技术体系,为我国饲草产业提质增效和转型升级提供了技术支撑(Ke et al., 2017; 2018)。
以上成果获得国家科技进步二等奖、甘肃省科技进步二等奖2项,三等奖一项。庆阳市自1980年以来,牧草种植比例从10%提升至40%,小麦种植比例从48%降低到21%,羊存栏量上升1倍,草畜产业发展迅猛,示范带动作用显著。