華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院作物養(yǎng)分管理團(tuán)隊(duì)采用數(shù)據(jù)整合分析和田間試驗(yàn)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(jī)制開展了相關(guān)研究，并取得了系列進(jìn)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(dòng)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(jì)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?。┑玫搅丝焖侔l(fā)展。稻蝦種養(yǎng)體系中，異質(zhì)性物質(zhì)輸入（蝦飼料、殘?bào)w及其排泄物等）、小龍蝦的生物擾動(dòng)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(jìn)而影響土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)與穩(wěn)定。

 

　　團(tuán)隊(duì)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(jìn)行了評價(jià)。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(shí)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(jì)和決定采用何種RACS模式時(shí)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）。基于養(yǎng)分管理會對RACS可持續(xù)性產(chǎn)生影響，團(tuán)隊(duì)通過田間試驗(yàn)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(jì)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(shí)獲得更高的小龍蝦和水稻產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)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(shí)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(dòng)和特殊的田間管理措施對稻田土壤碳循環(huán)的影響，團(tuán)隊(duì)采用“空間換時(shí)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(jī)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(hù)）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(shí)，量化長期稻蝦種養(yǎng)體系下外源碳輸入、微生物周轉(zhuǎn)（殘?bào)w碳積累）和土壤團(tuán)聚體、礦物保護(hù)等途徑對稻田土壤有機(jī)碳積累的貢獻(xiàn)，明確了微生物周轉(zhuǎn)（殘?bào)w碳積累）和土壤團(tuán)聚體保護(hù)是稻蝦種養(yǎng)體系稻田土壤有機(jī)碳積累的主要途徑（Zhang et al., Agriculture, Ecosystems and Environment, 2025）。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過同田對比的長期定位證實(shí)了稻蝦種養(yǎng)可以顯著促進(jìn)土壤微生物殘?bào)w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(qiáng)土壤礦物保護(hù)降低微生物殘?bào)w的再循環(huán)途徑，協(xié)同促進(jìn)土壤微生物殘?bào)w碳的積累的潛在機(jī)制（Zhang et al., Science of the Total Environment, 2024）。

 

　　資源與環(huán)境學(xué)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(shí)驗(yàn)室重大項(xiàng)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.