不同作物种植技术和杂草管理方法对稻 - 鹰嘴豆种植系统土壤属性的影响：可持续农业的新探索

《BMC Plant Biology》：Effect of diverse crop establishment techniques and weed management approaches in rice-chickpea cropping systems on soil attributes

为解决粮食安全、资源保护和可持续性挑战，研究人员开展稻 - 鹰嘴豆种植系统研究，发现不同处理影响土壤属性，为农业提供参考。

　　

稻 - 鹰嘴豆种植系统中土壤属性研究解读

在人口增长的大背景下，粮食安全问题日益严峻。印度的人口在 2022 - 2023 年间增加了 970 万，达到 14.2 亿，且即将超越中国成为世界第一人口大国。这使得通过扩大土地面积和采用传统农业管理方式来加速作物生产成为必然选择。然而，这种方式带来了诸多问题，比如土地和水资源的过度开发利用，导致土壤退化风险增加，土壤结构被破坏，养分流失等。为了实现可持续农业发展，在保障粮食生产的同时保护自然资源，对传统农业进行变革势在必行。

在此背景下，来自 Bidhan Chandra Krishi Viswavidyalaya 等机构的研究人员开展了一项关于稻 - 鹰嘴豆种植系统的研究。该研究聚焦于不同作物种植技术和杂草管理方法对土壤属性的影响，研究成果发表在《BMC Plant Biology》上。这项研究对于指导农业生产实践、促进可持续农业发展具有重要意义。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，在特定的实验场地（位于印度西孟加拉邦 Kalyani 的 D Block Farm）进行了为期两年（2019 - 2020 和 2020 - 2021）的田间试验。针对土壤，研究人员采集了深度为 15cm 的样本，分析其质地类别和固有理化状态，获取了土壤的基本信息。同时，运用分析方差（ANOVA）技术对实验数据进行统计分析，以此来比较不同处理之间的差异。

研究结果

1. 土壤化学参数
   • 土壤 pH 和电导率（EC）：作物种植方法和杂草管理实践对土壤 pH 和 EC 有显著影响。在未 puddled 处理中，土壤 pH 显著增加；在移植未 puddled 处理下，EC 最高。如在 2019 - 2020 年，湿直播水稻（Wet DSR）未 puddled 处理后的土壤 pH 在水稻收获后为 6.52，显著高于其他处理；移植未 puddled 处理下的 EC 在水稻收获后为 0.047dSm^-1 ，高于其他处理12。
   • 土壤有机碳（OC）和有效氮（N）：OC 在 Wet DSR 未 puddled 处理下增加，在 puddled 处理下下降；有效 N 在 Wet DSR 未 puddled 处理下最高。例如，2019 年，Wet DSR 未 puddled 处理下的 OC 为 5.11g kg^-1 ，显著高于 puddled 处理；该处理下的有效 N 为 223kg ha^-1 ，也高于其他处理34。
   • 有效磷（P）和钾（K）：未 puddled 处理增加了土壤中有效 P 和 K 的含量；杂草管理实践中，田菁间作和覆盖处理使有效 P 和 K 的值最高。在 2019 - 2020 年，水稻收获后，Wet DSR 未 puddled 处理下的有效 P 为 13.1kg ha^-1 ，高于 puddled 处理；田菁间作处理下的有效 K 为 122kg ha^-1 ，高于其他处理56。
2. 土壤生物学参数
   • 微生物群落：未 puddled 条件下的细菌、真菌和放线菌种群数量高于 puddled 条件；田菁间作和覆盖处理对微生物种群有积极影响。2019 年，水稻收获后，Wet DSR 未 puddled 处理下的细菌种群数量为 52×10⁵cfu g^-1 ，高于其他处理；田菁间作处理下的真菌种群数量为 49×10³cfu g^-1 ，也高于其他处理78。
   • 微生物生物量：未 puddled 处理下的微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）和磷（MBP）较高；田菁间作和稻草覆盖处理分别在水稻和鹰嘴豆收获后使 MBC、MBN 和 MBP 达到最高值。2019 - 2020 年，水稻收获后，Wet DSR 未 puddled 处理下的 MBC 为 409μg C g^-1土壤 ，高于其他处理；鹰嘴豆收获后，稻草覆盖处理下的 MBN 为 99μg NH₄⁺-N g^-1土壤 ，高于其他处理910。
   • 酶活性：未 puddled 处理增强了脱氢酶、脲酶和磷酸酶的活性；田菁间作和覆盖处理在不同作物收获后使这些酶的活性达到最高。在 2019 - 2020 年，水稻收获后，Wet DSR 未 puddled 处理下的脱氢酶活性为 32μg TPF g^-1oven dry soil hr^-1 ，高于其他处理；鹰嘴豆收获后，稻草覆盖处理下的脲酶活性为 47mg N - NH₄·kg^-1ha^-1 ，高于其他处理1112。
3. 土壤物理参数
   • 容重（BD）和颗粒密度（PD）：puddled 处理的 BD 和 PD 高于未 puddled 处理；杂草管理实践中，无杂草地块的 BD 和 PD 最高，田菁间作地块最低。2019 年，水稻收获后，移植 puddled 处理下的 BD 为 1.43Mg m^-3 ，高于未 puddled 处理；无杂草地块的 PD 为 2.74Mg m^-3 ，高于其他处理1314。
   • 最大持水量（MWHC）：未 puddled 处理的 MWHC 高于 puddled 处理；田菁间作和覆盖处理在不同作物收获后使 MWHC 达到最高。在 2019 - 2020 年，水稻收获后，移植未 puddled 处理下的 MWHC 为 52%，高于 puddled 处理；田菁间作处理下的 MWHC 为 64%，高于其他处理15。
4. 土壤属性的相关性：土壤生物学和酶学属性之间存在强正相关，反映了微生物种群和酶活性之间的相互依赖和协同作用。同时，不同作物收获后，土壤参数之间的相关性有所不同，表明作物类型和管理实践对土壤生物学和化学相互作用有影响。

研究结论与讨论

研究表明，未 puddled 处理显著增加了土壤 pH 和 OC，减少了土壤容重，提高了土壤的保水能力和微生物活性。有机杂草管理，如田菁间作和覆盖，对土壤属性有积极影响，增加了土壤养分含量和微生物数量。这些结果为可持续农业提供了重要的理论依据，有助于指导农民选择合适的作物种植技术和杂草管理方法，以提高土壤肥力，保障粮食生产，同时实现资源保护和可持续发展的目标。通过优化种植和杂草管理策略，可以改善土壤质量，减少对环境的负面影响，促进农业生态系统的健康发展。