编辑推荐:
在孟加拉国,桉树林缘种植对稻田土壤影响存争议。研究人员围绕此开展 “Assessing the impact of eucalyptus trees on soil chemical properties in rice fields” 研究。结果表明其对土壤性质有利有弊,该研究为当地农林模式发展提供关键信息。
在孟加拉国的农业领域,桉树的身影随处可见,尤其是在稻田周边。桉树生长迅速、适应性强,能为稻田充当防风屏障,减少土壤侵蚀,还能改善排水条件,对农业生产有着诸多益处。但它也并非完美无缺,桉树强大的根系会与农作物激烈竞争水分和阳光,还可能释放化学物质抑制其他作物生长,这种利弊交织的情况让桉树在农业种植中的地位充满争议。与此同时,孟加拉国部分地区工业活动频繁,汽车修理、金属加工等行业产生的大量有害化学物质和重金属肆意排放,严重威胁周边农田土壤环境。在这种背景下,深入探究桉树边界种植对稻田土壤化学性质的影响变得至关重要,它不仅关乎土壤生态的健康,更直接影响着农业的可持续发展和粮食安全,这便是本次研究的初衷。
此次研究由来自孟加拉国帕图阿卡利科学技术大学(Patuakhali Science and Technology University)等多个机构的研究人员共同开展。他们在孟加拉国北部博格拉区(Bogra district)的稻田中展开研究,最终发现桉树种植对稻田土壤化学性质存在多方面影响,为孟加拉国农业发展中桉树种植的合理规划提供了关键依据,对构建以桉树为核心的农林复合模式意义重大,该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为开展此项研究,采用了多种关键技术方法。在土壤样本采集方面,从 2019 年 2 月至 4 月,他们在博格拉区的 13 个代表性稻田中,于距离桉树边界 0 米、10 米和 20 米处,分别采集了表层(0 - 10 厘米)和深层(10 - 20 厘米)土壤样本,同时设置了无树区域的对照样本。在分析检测阶段,运用电感耦合等离子体质谱(ICP - MS)技术测定土壤中各类元素含量;采用 Tessier 顺序化学提取程序,分析土壤中不同地球化学形态的元素分布;运用主成分分析(PCA)等多元统计方法,探究土壤理化性质的来源和相互关系 。
下面来看具体的研究结果:
- 土壤性质随距桉树边界距离的变化:研究区域内,表层和深层土壤大多呈微酸性至中性,靠近桉树边界的土壤 pH 值略低于非桉树种植区,可能是桉树落叶分解产生碳酸及有机酸导致。土壤电导率(EC)在表层和深层土壤中,均表现为靠近桉树边界处较高,且随距离增加而降低,这与桉树影响水分入渗及盐分迁移有关。有机物质(OM)含量则随距离桉树边界距离增加而减少,土壤湿度与之相反,但差异并不显著。总氮(N)含量在不同区域差异不明显,而有效磷(P)含量在桉树边界附近显著增加。硫(S)含量适宜农业使用,且有桉树的稻田土壤 S 含量略低。有效钾(K)含量随距离桉树边界距离增加而增加,桉树种植区土壤 K 含量也略高于非种植区。此外,铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、砷(As)、镉(Cd)和铅(Pb)等元素的含量在不同距离处变化明显,部分元素随距离增加而减少。
- 重金属在土壤地球化学形态中的分布:在土壤地球化学形态中,Cu 和 Zn 在表层土壤中主要分布在有机 / 硫化物结合态及其他形态,在深层土壤中,其在弱结合交换态和碳酸盐结合态中的含量增加。在靠近桉树边界(0 米)处,有毒元素 As、Cd 和 Pb 在弱结合交换态和碳酸盐结合态中占比较大,这种分布可能影响元素的移动性和植物可利用性 。
- 土壤性质的来源及其关系:通过 Pearson 相关性检验发现,土壤化学因素之间存在显著的正相关和负相关关系。例如,在表层土壤中,OM 与 EC、P 与水分等呈正相关;在深层土壤中,pH 与 Zn、EC 与 N 等呈正相关。主成分分析(PCA)提取出三个主成分,解释了土壤变量总方差的 77.111%。PC1 与 K、S、Zn、Cu、P 和水分含量显著正相关;PC2 与 As、Cd、Ni、Pb 和 N 有关;PC3 与 pH、EC 和有机含量呈正相关 。
研究结论和讨论部分指出,桉树边界种植对稻田土壤化学性质影响复杂。在 0 米处,桉树导致土壤湿度和部分养分(磷、钾、硫、铜、锌)浓度降低;随着距离增加,有益元素和土壤湿度上升,有毒元素减少。土壤酸碱度受尿素肥料等多种因素影响,整体利于作物生长。土壤 EC 值变化与桉树根系吸水等因素有关。此外,研究还发现人类活动是土壤中部分微量元素增加的主要原因。基于这些结果,研究建议农民种植桉树时应保持 3 - 5 米的间距,避免过度密植,并推广本土物种的农林复合系统,以实现土地的可持续管理和生态恢复。
此项研究全面揭示了桉树边界种植对稻田土壤的影响,为孟加拉国及其他类似地区的农业可持续发展提供了科学依据,有助于制定合理的桉树种植策略,平衡桉树种植的利弊,对维护土壤生态健康、保障农业生产的可持续性意义深远。