黄淮海平原是中国的重要粮食产区，2018年小麦、玉米产量分别占全国61％和21％。该区域潮土近2亿亩，占耕地面积50％左右，然而潮土区耕地质量差，特别是有机质含量低且养分不均衡，潮土研究在长时期处于试验点分散，观测不连续，结果利用率低的状态，影响到潮土质量提升及粮食增产增效。项目组从1978年开始利用16个长期定位试验及203个县域监测点，构建了分布于黄淮海平原4省2市潮土质量长期试验网络，创建了长期试验的观测监测、分析测试等8项规范，并通过建站、组网、联网，历经40余年的定位、连续、系统研究，取得了如下创新成果： 1、基于黄淮海平原潮土质量长期试验网络，探明了不同生态区域的潮土质量演变以“有机质提升-氮素损失-磷素累积”为主要特征，明确了石灰性潮土区投入有机物料转化为土壤有机质的利用效率为10.5％，阐明了有机物料、氮磷钾的投入量同步影响潮土质量与粮食产量的递进关系。发现潮土有机碳每增加1g/kg，小麦产量增加224.6-999.9kg/ha，玉米产量增加288.1-877.7kg/ha；碱解氮、有效磷和速效钾每提升1mg/kg，小麦玉米周年产量分别增加150.8kg/ha，109.1kg/ha和76.7kg/ha。 2、探明了黄淮海平原不同潮土类型耕地质量呈“北低南高，东低西高”空间分布特征，阐释了耕地基础地力对于小麦玉米产量的贡献率平均为65％。发现2017年该区耕地质量整体上比2012年提升了0.6个等级，耕地质量每提升1个等级小麦和玉米产量分别增加939kg/ha和1086kg/ha。粮食产量每提升1000kg/ha，基础地力的贡献率提高8％，影响基础地力贡献率的主要因素为土壤有机质和土壤全氮含量，对基础地力的贡献分别为16.6％和15.4％。 3、率先发现并定义了非石灰性潮土，揭示了矿物组成上的差异是非石灰性潮土与石灰性潮土不同理化性质的主要驱动因子，阐明了非石灰性潮土有机质提升速率显著高于石灰性潮土的作用机制，为异质性潮土质量提升技术提供支撑。系统研究了非石灰性潮土分布、矿物组成、理化性状和肥力演变规律，首次通过铯素代钾示踪技术测定了非石灰性潮土粘土矿物的形成转化机制，探明了水云母含量是非石灰性潮土与石灰性潮土理化性质差异的最根本内因，在有机质转化方面揭示了非石灰性潮土“低pH值改变土壤微生物多样性进而提高有机碳转化效率(27.0％)显著高于石灰性潮土”的作用机制。 4、创建了4套异质性潮土质量与粮食产量协同提升关键技术模式，研发了相关肥料产品，创新了“政府部门-肥料企业-县域耕地资源管理信息系统-配肥站-农户”百县千乡平衡肥示范工程推广模式，实现了不同肥力、不同类型、不同地块的潮土质量与粮食产量的协同提升，为全国农田地力提升提供了技术样板。 项目组共取得授权发明专利7项，授权实用新型专利7项，软件著作权10项，地方标准2项，肥料登记证17个。在Geoderma、Field Crops Research等学术期刊发表文章61篇，其中SCI11篇，出版专著2部。研发的不同肥力水平潮土区有机肥施用技术，石灰性中低产潮土快速提升地力技术等多项技术模式被河南、河北、山东和江苏农业主管部门采用并大面积推广。近3年累计推广面积3473万亩，新增粮食23亿公斤，直接经济效益为52.01亿。经第三方评价，项目总体达到国际先进水平，在非石灰性潮土研究上达到国际领先水平。创建的潮土质量长期试验网络及潮土质量与粮食产量协同提升技术集成在黄淮海平原潮土研究及粮食产量提升等方面具有广阔的应用前景。