摘要
土壤是农业绿色发展的基石，健康土壤带来健康生活，其健康状况对推动可持续发展、实现人类与自然的协调共存具有重要意义。湖北地处华中地区，作为农业大省，自古就有“江汉鱼米之乡”的美誉，水稻在湖北省粮食作物中占据首要地位，然而产业发展中造成的土壤养分失衡、重金属超标、微生物多样性降低等问题亟待解决，准确评估土壤健康状况、系统地进行土壤健康诊断与调控，对农田土壤管理具有重要意义。本研究以湖北省99个水稻土为研究对象，建立了一套适用水稻作物的多目标、多维度、多指标的评价体系，并利用单项污染指数(Pi)和内梅罗综合污染指数(P综)对土壤重金属的污染水平进行评估，以综合多因子法评估土壤健康状况，以期为水稻田土壤养分管理和施肥决策提供参考依据。本研究主要结果如下: (1)构建了水稻田土壤健康指标体系与诊断体系。基于指标筛选原则(敏感性、主导性、独立性、实用性)，选择物理指标土壤质地、容重;化学指标pH、有机质、阳离子交换量、碱解氮、速效钾、有效磷，针对水稻生长发育特点，选取微量元素有效硅、有效锌为特异性元素，以及湖北省特色土壤指标有效硒。生物指标选择微生物量碳和水稻土传病害;环境指标汞、砷、镉、铬、铅。使用主成分分析法和层次分析法综合确定指标权重，采用内梅罗综合污染指数评估土壤中重金属污染程度，若试样土壤的内梅罗综合污染指数超过1，即轻度污染以上，直接判定土壤不健康，反之采用综合多因子法评价土壤健康状况。 (2)明确了供试水稻田土壤的基本特性。土壤容重在1.21～1.38g/cm3，仅7.07％供试水稻土松紧适宜，质地以粉砂质壤土为主。pH在4.37～8.13,其中黄梅县和沙洋县水稻土偏酸，存在酸化风险。研究区整体有机质含量适量，处于15.29～29.31g/kg,阳离子交换量处于9.00～19.88coml/kg。不同研究区有效硒含量均极度缺乏。土壤微生物量碳含量在72.53～314.52mg/kg之间，水稻土传病害主要为稻瘟病及叶褐条斑病。供试水稻田As、Cd超标率分别为3.23％、6.45％,Cr、Pb、Hg未超过安全阈值。 (3)评价了研究区水稻田土壤健康状况。通过重金属污染分析，研究区存在Cd、As轻微污染，内梅罗综合指数在0.24～0.87,有19.35％土壤尚清洁，有污染风险。汞、砷、镉、铬、铅5种重金属均为轻微风险，其中汞是供试水稻土壤重金属污染潜在最主要的污染元素。沙洋研究区集中处于健康和亚健康状态，松滋及黄梅研究区分别有6.45％、5.26％点位不健康。 (4)水稻田土壤健康诊断体系验证及运用。以湖北省松滋、沙洋、黄梅3个水稻主产区进行实证研究，土壤健康综合指数与对应水稻产量呈正相关，R2=0.5357,p＜0.01,这表明所建立的水稻田土壤健康诊断体系的正确性。湖北省内所有供试水稻土中，有21.21％的样点内梅罗综合污染指数达警戒线，有污染风险，有78.78％的样点无污染。供试水稻田土壤健康、亚健康、不健康的比例分别为49.49％、46.46％、4.04％。
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