“优标”水稻体系对稻田土壤环境的影响

【目的】针对水稻生产中的减肥、减药措施,前期自主开发了水稻优标体系。本研究通过分析应用优标体系的稻米产量和污染物含量以及土壤质量,评估优标体系在实际农业生产中的应用效果,以期为该优标体系的合理设计和及时调整提供科学依据。【方法】基于在江苏省、上海市水稻种植区连续实施1—5年的定点优标体系试验区,以常规施肥用药水稻栽培体系(简称常规体系)为对照。采集水稻籽粒和稻田土壤样品,测定稻米产量、委托SGS检测稻米农药残留和重金属含量;采用内梅罗指数法评价土壤肥力;分别采用TTC还原法、靛酚蓝比色法、3,5-二硝基水杨酸比色法测定土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶活性;利用16S rDNA高通量测序分析土壤微生物多样性。【结果】采用优标体系较常规体系在氮肥施用量减少46.8%,代以添加有机肥、EM菌剂、叶面肥、锌肥;以生物制剂为核心,协同使用低毒、低残留化学农药,保证了稻米的高安全标准。在保证水稻产量、质量安全的前提下实施优标体系显著提高了土壤全氮与有机质含量;且连续实施1—4年的优标体系土壤肥力综合评分均高于常规体系,但连续实施5年后的优标体系土壤肥力综合评分值低于常规体系。连续实施2年优标体系脲酶、脱氢酶、蔗糖酶的活性均高于常规体系。实施优标体系的稻田土壤细菌群落多样性与丰度提高,优标体系实施1年和连续实施5年的土壤细菌丰富度上升比例重复变化的菌为拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi);优势菌属为Terrimonas(尚无确切名称)和黄杆菌属(Flavobacterium)。相关性分析结果显示,优标体系实施1年,土壤中拟杆菌门、绿弯菌门丰度变化分别与pH肥力指数、全磷肥力指数变化呈正相关;优标体系连续实施5年,土壤中拟杆菌门、绿弯菌门丰度变化均与pH肥力指数变化呈正相关。另外,拟杆菌门、绿弯菌门丰度变化与土壤脱氢酶活性变化呈正相关。【结论】实施优标体系在保证水稻产量、质量安全的前提下,可有效改善土壤质量,提升土壤细菌群落多样性,进而有助于恢复土壤肥力。