【摘 要】
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耕地数量、质量、生态三位一体保护与国家的粮食安全、生态安全和社会稳定密切相关。因而耕地的肥力质量、环境质量、健康质量引起学者广泛关注。目前我国的耕地质量评估普遍侧重于理化性质和有机无机污染指标的监测,鲜有将土壤微生物指标加入其中。土壤微生物量和多样性在土壤有机质分解和养分循环中起着关键作用,将其列入耕地质量的监测指标范围,对耕地土壤进行全面的生态质量评价,尤为重要。本研究选取高要区47个耕地监测点
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耕地数量、质量、生态三位一体保护与国家的粮食安全、生态安全和社会稳定密切相关。因而耕地的肥力质量、环境质量、健康质量引起学者广泛关注。目前我国的耕地质量评估普遍侧重于理化性质和有机无机污染指标的监测,鲜有将土壤微生物指标加入其中。土壤微生物量和多样性在土壤有机质分解和养分循环中起着关键作用,将其列入耕地质量的监测指标范围,对耕地土壤进行全面的生态质量评价,尤为重要。本研究选取高要区47个耕地监测点的土壤为研究对象,对高要北部丘陵区、中部平原区、东部平原区以及南部丘陵区的理化性质、微生物生物量及结构多样性进行相关分析,探讨各指标空间异质性和相互关系,并构建耕地土壤生态质量评价指标体系。主要研究结果如下:(1)通过半变异函数拟合模型发现,高要区土壤除p H、CEC、DOC、有机质的块金值/基台值小于25%,空间自相关性很强,其他理化指标的空间自相关性较弱,受人为因素影响较大。土壤p H值范围为4.28-8.15,粘粒含量为6.03-63.71%,有机质含量为17.20-48.80 g·kg-1,CEC含量为3.97-33.74 cmol+·kg-1,DOC含量为1.14-222.45 mg·kg-1,全氮含量为0.30-2.85 g·kg-1,碱解氮含量为61.60-246.40 mg·kg-1,全磷含量为0.55-2.85 g·kg-1,有效磷含量为3.70-45.55mg·kg-1,土壤CO2释放量含量为21.58-809.09 mg·kg-1,由此看出,高要区土壤的养分含量较为丰富,大部分达到了国家二级标准。(2)将土壤微生物各菌群PLFA进行半变异函数模型拟合发现,高要区微生物菌群PLFA有明显的空间变异性,块金值/基台值均大于50%,空间自相关性都很弱,受人为因素影响很大。细菌含量为3.02-35.00 nmol·g-1,革兰氏阳性菌含量为1.13-13.70 nmol·g-1,革兰氏阴性菌含量为0.74-10.30 nmol·g-1,真菌含量为0.25-4.50 nmol·g-1,丛枝菌根真菌含量为0.06-1.03 nmol·g-1,放线菌含量为0.59-5.97 nmol·g-1,总PLFAs为3.95-46.50 nmol·g-1,革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌比值范围为1.30-2.05,细菌真菌比值范围为3.34-12.94。(3)通过克里金插值方法,得到各指标空间分布图,各指标都有明显的空间异质性。将克里金插值结果进行对比分析后发现有机质、碱解氮、土壤CO2释放量与细菌真菌比、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌之比有明显的空间相关关系,都呈北部丘陵区与东部平原区向中部平原区与南部丘陵区递减。(4)根据相关分析、协惯量分析,进一步证实了有机质、碱解氮以及土壤CO2释放量与微生物群落结构的相关性,同时提出微生物细菌和真菌比、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌比是区域耕地质量评价中土壤微生物多样性的良好指标。(5)主成分分析结果显示高要北部丘陵区、中部平原区、东部平原区以及南部丘陵区的耕地质量差异显著。综上所述,由于耕地常年耕作,微生物指标受人为因素影响较大,单独的各菌群PLFA的空间分布于土壤理化指标的空间分布均没有明显的相关关系,但细菌与真菌的比值(B/F),革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值(G+/G-)与理化性质(如有机质、碱解氮等)有较为明显的空间相关性,表明土壤微生物结构与土壤的肥力相关,可将其作为耕地质量监测的生态学指标之一。本研究的结果能提供一定的参考价值,当然也需要日后进行更多更精细的研究和探索,进而完善耕地质量监测的体系,使其向动态化、多元化以及综合化方向发展。
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