南湖新闻网讯(通讯员 张万洋）我校资源与环境学院作物养分管理团队采用数据整合分析和田间试验相结合的方法，针对稻虾种养体系稻田固碳减排及其调控机制开展了相关研究，并取得了系列进展。

稻田综合种养是指利用稻田浅水环境将水稻和水产动物（鱼、虾、蟹、鸭等）种养在同一稻田空间而形成物种间共生效应的一种新型水稻种植模式。由于较高的经济效益和多元化生态服务功能，稻田综合种养，特别是稻虾种养在我国（湖北、安徽、湖南、江苏、江西等省）得到了快速发展。稻虾种养体系中，异质性物质输入（虾饲料、残体及其排泄物等）、小龙虾的生物扰动和特殊的田间管理措施等影响了稻田养分管理及土壤结构和微环境，进而影响土壤有机碳的周转与稳定。

图1 实验地点位置图（a）、实验田（b）、稻田小龙虾养殖系统生产田结构示意图（c）、稻田小龙虾养殖系统的生产管理过程（d）和温室气体收集静态室（e）

团队采用整合分析的方法对稻田综合种养体系（RACS）的可持续性进行了评价。结果显示，RACS通过改善土壤结构、增加土壤碳氮固存、减少温室气体排放和提高水稻产量稳定性等途径提高系统的可持续性。该结果证实了RACS在可持续农业发展中的巨大潜力，并提出农户在设计和决定采用何种RACS模式时应该考虑环境和养分管理措施的影响（Zhang et al., Field Crops Research, 2023）。基于养分管理会对RACS可持续性产生影响，团队通过田间试验研究了不同施肥措施对稻虾种养体系的系生产力、经济效益、温室气体排放、碳足迹和可持续性的影响，发现优化施肥措施可以在减少肥料用量的同时获得更高的小龙虾和水稻产量，增加经济效益和土壤碳汇，减少周年温室气体排放和碳足迹。该发现证实了优化施肥是稻虾种养体系提高生产力和减少碳足迹有效施肥策略（Zhang et al., Agronomy for Sustainable Development, 2024）。

考虑到小龙虾生物扰动和特殊的田间管理措施对稻田土壤碳循环的影响，团队采用“空间换时间”的方法探究了长期稻虾种养对稻田土壤活性碳（溶解性有机碳，DOC）组分和质量的影响，发现长期稻虾种养通过改变土壤微生物养分获取策略（微生物代谢过程）和土壤矿物的遗留效应（矿物保护）提高了土壤DOC质量而降低其生物降解性（Zhang et al., Journal of Environmental Management, 2024）。同时，量化长期稻虾种养体系下外源碳输入、微生物周转（残体碳积累）和土壤团聚体、矿物保护等途径对稻田土壤有机碳积累的贡献，明确了微生物周转（残体碳积累）和土壤团聚体保护是稻虾种养体系稻田土壤有机碳积累的主要途径（Zhang et al., Agriculture, Ecosystems and Environment, 2025）。团队进一步通过同田对比的长期定位证实了稻虾种养可以显著促进土壤微生物残体碳积累，并阐明了稻虾种养体系主要通过增加底物碳的数量和微生物碳泵容量以及增强土壤矿物保护降低微生物残体的再循环途径，协同促进土壤微生物残体碳的积累的潜在机制（Zhang et al., Science of the Total Environment, 2024）。

图2 稻-虾种养体系土壤有机碳固存机制示意图

资源与环境学院2020级博士研究生张万洋（已毕业）为论文第一作者，李小坤教授为通讯作者。作物养分管理课题组鲁剑巍教授、朱俊副教授、任涛教授、丛日环副教授、陆志峰副教授、张洋洋助理研究员，博士研究生宋毅、马世浩，硕士研究生徐鸣爽、马天桥，潜江市土壤与肥料工作站吴家琼等参与了上述工作。本研究得到湖北省洪山实验室重大项目（2121hsz002）资助。

审核人：李小坤

论文链接：

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.