華中農業大學作物養分管理團隊在稻田綜合種養體系固碳減排領域取得系列進展

核心提示：華中農業大學資源與環境學院作物養分管理團隊採用數據整合分析和田間試驗相結合的方法，針對稻蝦種養體系稻田固碳減排及其調控機制開展了相關研究，並取得了系列進展。……（世界食品網-www.shijieshipin.com）

華中農業大學資源與環境學院作物養分管理團隊採用數據整合分析和田間試驗相結合的方法，針對稻蝦種養體系稻田固碳減排及其調控機制開展了相關研究，並取得了系列進展。

稻田綜合種養是指利用稻田淺水環境將水稻和水產動物（魚、蝦、蟹、鴨等）種養在同一稻田空間而形成物種間共生效應的一種新型水稻種植模式。由於較高的經濟效益和多元化生態服務功能，稻田綜合種養，特別是稻蝦種養在我國（湖北、安徽、湖南、江蘇、江西等省）得到了快速發展。稻蝦種養體系中，異質性物質輸入（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分管理及土壤結構和微環境，進而影響土壤有機碳的週轉與穩定。

團隊採用整合分析的方法對稻田綜合種養體系（RACS）的可持續性進行了評價。結果顯示，RACS通過改善土壤結構、增加土壤碳氮固存、減少溫室氣體排放和提高水稻產量穩定性等途徑提高系統的可持續性。該結果證實了RACS在可持續農業發展中的巨大潛力，並提出農戶在設計和決定採用何種RACS模式時應該考慮環境和養分管理措施的影響（Zhang et al., Field Crops Research, 2023）。基於養分管理會對RACS可持續性產生影響，團隊通過田間試驗研究了不同施肥措施對稻蝦種養體系的系生產力、經濟效益、溫室氣體排放、碳足跡和可持續性的影響，發現優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量，增加經濟效益和土壤碳匯，減少週年溫室氣體排放和碳足跡。該發現證實了優化施肥是稻蝦種養體系提高生產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的影響，團隊採用“空間換時間”的方法探究了長期稻蝦種養對稻田土壤活性碳（溶解性有機碳，DOC）組分和質量的影響，發現長期稻蝦種養通過改變土壤微生物養分獲取策略（微生物代謝過程）和土壤礦物的遺留效應（礦物保護）提高了土壤DOC質量而降低其生物降解性（Zhang et al., Journal of Environmental Management, 2024）。同時，量化長期稻蝦種養體系下外源碳輸入、微生物週轉（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，明確了微生物週轉（殘體碳積累）和土壤團聚體保護是稻蝦種養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可以顯著促進土壤微生物殘體碳積累，並闡明瞭稻蝦種養體系主要通過增加底物碳的數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途徑，協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）。

資源與環境學院2020級博士研究生張萬洋（已畢業）爲論文第一作者，李小坤教授爲通訊作者。作物養分管理課題組魯劍巍教授、朱儁副教授、任濤教授、叢日環副教授、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.

日期：2025-03-06