華中農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院作物養(yǎng)分管理團隊采用數(shù)據(jù)整合分析和田間試驗相結(jié)合的方法，針對稻蝦種養(yǎng)體系稻田固碳減排及其調(diào)控機制開展了相關(guān)研究，并取得了系列進展。

 

　　稻田綜合種養(yǎng)是指利用稻田淺水環(huán)境將水稻和水產(chǎn)動物（魚、蝦、蟹、鴨等）種養(yǎng)在同一稻田空間而形成物種間共生效應(yīng)的一種新型水稻種植模式。由于較高的經(jīng)濟效益和多元化生態(tài)服務(wù)功能，稻田綜合種養(yǎng)，特別是稻蝦種養(yǎng)在我國（湖北、安徽、湖南、江蘇、江西等省）得到了快速發(fā)展。稻蝦種養(yǎng)體系中，異質(zhì)性物質(zhì)輸入（蝦飼料、殘體及其排泄物等）、小龍蝦的生物擾動和特殊的田間管理措施等影響了稻田養(yǎng)分管理及土壤結(jié)構(gòu)和微環(huán)境，進而影響土壤有機碳的周轉(zhuǎn)與穩(wěn)定。

 

　　團隊采用整合分析的方法對稻田綜合種養(yǎng)體系（RACS）的可持續(xù)性進行了評價。結(jié)果顯示，RACS通過改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤碳氮固存、減少溫室氣體排放和提高水稻產(chǎn)量穩(wěn)定性等途徑提高系統(tǒng)的可持續(xù)性。該結(jié)果證實了RACS在可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展中的巨大潛力，并提出農(nóng)戶在設(shè)計和決定采用何種RACS模式時應(yīng)該考慮環(huán)境和養(yǎng)分管理措施的影響（Zhang et al., Field Crops Research, 2023）?；陴B(yǎng)分管理會對RACS可持續(xù)性產(chǎn)生影響，團隊通過田間試驗研究了不同施肥措施對稻蝦種養(yǎng)體系的系生產(chǎn)力、經(jīng)濟效益、溫室氣體排放、碳足跡和可持續(xù)性的影響，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化施肥措施可以在減少肥料用量的同時獲得更高的小龍蝦和水稻產(chǎn)量，增加經(jīng)濟效益和土壤碳匯，減少周年溫室氣體排放和碳足跡。該發(fā)現(xiàn)證實了優(yōu)化施肥是稻蝦種養(yǎng)體系提高生產(chǎn)力和減少碳足跡有效施肥策略（Zhang et al., Agronomy for Sustainable Development, 2024）。

 

　　考慮到小龍蝦生物擾動和特殊的田間管理措施對稻田土壤碳循環(huán)的影響，團隊采用“空間換時間”的方法探究了長期稻蝦種養(yǎng)對稻田土壤活性碳（溶解性有機碳，DOC）組分和質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)長期稻蝦種養(yǎng)通過改變土壤微生物養(yǎng)分獲取策略（微生物代謝過程）和土壤礦物的遺留效應(yīng)（礦物保護）提高了土壤DOC質(zhì)量而降低其生物降解性（Zhang et al., Journal of Environmental Management, 2024）。同時，量化長期稻蝦種養(yǎng)體系下外源碳輸入、微生物周轉(zhuǎn)（殘體碳積累）和土壤團聚體、礦物保護等途徑對稻田土壤有機碳積累的貢獻，明確了微生物周轉(zhuǎn)（殘體碳積累）和土壤團聚體保護是稻蝦種養(yǎng)體系稻田土壤有機碳積累的主要途徑（Zhang et al., Agriculture, Ecosystems and Environment, 2025）。團隊進一步通過同田對比的長期定位證實了稻蝦種養(yǎng)可以顯著促進土壤微生物殘體碳積累，并闡明了稻蝦種養(yǎng)體系主要通過增加底物碳的數(shù)量和微生物碳泵容量以及增強土壤礦物保護降低微生物殘體的再循環(huán)途徑，協(xié)同促進土壤微生物殘體碳的積累的潛在機制（Zhang et al., Science of the Total Environment, 2024）。

 

　　資源與環(huán)境學院2020級博士研究生張萬洋（已畢業(yè)）為論文第一作者，李小坤教授為通訊作者。作物養(yǎng)分管理課題組魯劍巍教授、朱俊副教授、任濤教授、叢日環(huán)副教授、陸志峰副教授、張洋洋助理研究員，博士研究生宋毅、馬世浩，碩士研究生徐鳴爽、馬天橋，潛江市土壤與肥料工作站吳家瓊等參與了上述工作。本研究得到湖北省洪山實驗室重大項目（2121hsz002）資助。

 

　　論文鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.108970.

 

　　https://doi.org/10.1007/s13593-024-00952-w.

 

　　https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.122777.

 

　　https://doi.org/10.1016/j.agee.2025.109519.

 

　　https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.174188.