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将生物多样性纳入耕地资源评价要素

来源:i自然    作者:阎炎    发布时间:2020-09-01


  8月19日,自然资源部农用地质量与监控重点实验室举办专题研讨会,约请来自中国农业大学的专家学者们,一起为如何保护耕地的生物多样性出谋划策。与会专家认为,在人与自然和谐共生的理念下,有必要将生物多样性纳入耕地资源评价要素,使其成为耕地监督保护的重要抓手。

  修复后的土壤,微生物多样性大幅提升

  研讨会上,胡树文教授介绍了他的团队在运用新型天然高分子材料治理盐碱地过程中,耕地生物多样性方面的“进步”。这种新材料制成的土壤调理剂,可以将高度分散的土壤颗粒黏合在一起,重塑土壤结构,增大土壤孔隙度,随着水分渗透性大幅增加,土壤脱盐效率可提高10倍以上。这一技术已在吉林、黑龙江、内蒙古、山东多地试验成功,辅以配套农艺技术和后期的农田绿色管理,短短一年就能看到从盐碱荒地到高产良田的变化。生态修复后形成产能稳定的新增水田,水稻公顷产量稳产在7500公斤~9000公斤,不仅能够保障耕地产能,还能持续恢复周边生态环境。

  由胡树文主导的项目在吉林松嫩平原上建立了133个试验点,共采集土壤样品3.2万余个,积累了连续10年水稻田土壤微生物丰度变化数据。除了研究土壤在物理、化学层面的变化,他们还选取了连续复垦10年的田块,利用前沿分子生物学技术,探求土壤改良后苏打碱土微生物群落的变化。研究成果显示,土壤改良一年后,其细菌多样性指数就有明显上升,代表菌群多样性的指数从改良前的1500升至将近2500,并呈现逐年增长趋势,直至5年后趋于稳定;同时,细菌的均衡度指数也在逐渐提升,群落结构得以重塑。另外,两类微生物真菌和古菌的情况与之类似。试验点的土壤改良后,农作物根系在苏打碱土中的生长,在多个指标上都能看出改善,节肢动物的多样性增强,其总量和种类都有显著提升。

  技术进步,土壤“黑盒子”不再神秘

  关于农田微生物群落的详细分析,引起了在场专家学者的普遍兴趣。“农田的生物多样性只观测动植物是不够的,微生物是农业生产中不可或缺的一个环节。”郧文聚研究员说,农田的生态系统是一个完整链条,有生产者就有消费者,微生物在这个链条上也承担了消费、分解的重要作用。微生物虽然小到肉眼看不见,但其能量不可小觑。

  现场有专家表示,一点点土壤对于微生物来说就好像是一颗星球。它们不仅数量大,而且种类多、变数也多,过去很长一段时间很难研究清楚,所以有“黑盒子”的叫法。

  “分子生物学的进步,给了我们逐渐解开土壤‘黑盒子’秘密的钥匙。”马可副教授详细解释了土壤微生物群落的研究方式:称取0.5克土壤样品,对细菌、真菌和古菌分别用不同的分子标记物对其DNA进行测序,由此可在短时间内得到关于大量微生物较为精准的数据。“微生物测序技术已经发展到第三代,相当成熟,一天之内就可以测试百万量级以上,而且成本可控。”

  生态评价,耕地监督保护的新抓手

  有学者提醒说,农业生产中为了获得高产,往往使用催熟激素,再加大除草剂用量,而除草剂把原本吃杂草的节肢动物和授粉昆虫也消灭了。这样,不仅农作物自身的多样性受影响,与农田共生的动植物也会受损减少,更重要的是,在如此生态系统失衡的农田里种出来的食物,人吃下去也同样是有害的。对此,郧文聚分析说,“耕地本质上也是一个自然生态系统,人工干预的准则就是不要对这个系统造成不可逆的损害。否则,对耕地生态系统的损害,也是对自然资源的损害。”

  从盐碱荒地改良案例可以看出,生态修复后,不仅农作物和与之共生的动物受益,在农田生态链条上有重要作用的微生物也在“康复”,而且因为新技术的演进,可以科学快速地测定分析。任雪芹教授补充介绍说,松嫩平原试验点的取样,微生物的各项数据尤其群落结构改变,可以科学定量地看出耕地在生态维度上的变化:喜爱高盐高碱环境的微生物不见了;相应地,土壤固碳作用、纤维素分解作用、硝化作用、腐殖质分解作用等显示耕地生态恢复的微生物活动逐年阶梯式上升。

  “大部分土壤微生物对作物生长发育有益。微生物关乎土壤肥力,在有机质的分解、腐殖质的形成中都发挥作用。在生物圈的维持中,土壤微生物是地球生物化学循环的主要推动者。我们需要知道耕地中生存的微生物过得好不好。”郧文聚说。

  与会专家学者一致认为,耕地质量不能简单地以粮食产能作为判断依据。从自然生态系统的角度审视耕地保护监督工作,应当引入生物多样性作为一项耕地资源评价要素,作为给耕地“体检”,看土壤修复后“康复”状况如何的一项重要指标。耕地“健康”了,种出来的食物才更健康,最终受益的也是人类。

 

原文链接:https://article.xuexi.cn/articles/index.html?art_id=11604274850835224842&item_id=11604274850835224842&study_style_id=feeds_default&pid=&ptype=-1&source=share&share_to=wx_feed

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