稻蟹共生模式不同施氮量下稻蟹产量与氮素利用研究
稻蟹共生生态种养模式是一种可持续的生态循环模式，在保证水稻产量的同时又能发展水产养殖，然而在实际应用过程中也存在着过量施肥与环境污染等问题。本研究选择辽宁省盘锦市稻蟹生态种养模式为研究对象，通过大田试验比较稻蟹共生模式与水稻单作模式在不同施氮水平（0kgN·hm-2、150kgN·hm-2、210kgN·hm-2、270kgN·hm-2）对水稻及河蟹产量、氮素利用效率、水稻品质、土壤及田面水铵态氮与硝态氮含量、河蟹习性与存活率以及经济效益的影响。主要研究结果如下： （1）稻蟹共生模式与水稻单作模式的水稻产量随施氮量的变化一致，符合作物养分吸收规律，低施氮量稻蟹共生模式相比水稻单作提高了水稻产量，高施氮量则使水稻产量降低。在210kgN·hm-2施氮量时稻蟹共生模式达到最大产量，为7740.07kg·hm-2，增产12.08%，比水稻单作产量达最大值时的270kgN·hm-2施氮量相比减施氮肥28.60%。河蟹产量在210kgN·hm-2施氮量达到最大值378.66kg·hm-2。稻蟹共生模式减量施肥可以促进水稻氮素的吸收，提高氮肥利用率（NUE）与氮肥偏因素生产力（PFP）。稻蟹共生模式水稻籽粒吸氮量相较于水稻单作模式在低施氮量（0、150kgN·hm-2）条件下分别低于水稻单作模式1.01%、10.37%，高施氮量（210、270kgN·hm-2）条件下分别高于水稻单作模式10.45%、12.64%。稻蟹共生模式在210kgN·hm-2施氮量时的净收益在所有处理中最高（2479.44元/亩），比同等施氮量水稻单作模式净收益提高135.46%，此时收益率也达到最大值，为516.69%。 （2）稻蟹共生模式与水稻单作模式稻米品质随施氮量的变化一致。各施氮水平下稻蟹共生模式可以改善稻米的碾磨品质、营养品质、蒸煮品质、食味品质，并在210kgN·hm-2施氮水平达到最优。由于蛋白质与直链淀粉含量的变化，稻蟹共生模式稻米垩白增加导致外观品质下降。 （3）氮肥的施用提高田面水pH，各处理田面水pH在基肥与分蘖肥施用后升高随后降低，稻蟹共生模式水稻生育前期提高田面水pH值，生育后期降低田面水pH。稻蟹共生模式与水稻单作模式田面水铵态氮与硝态氮含量变化规律一致，铵态氮与硝态氮含量在施肥后迅速提高，随后随着时间的推移逐渐下降。两模式田面水铵态氮与硝态氮均值含量与不施肥对照组相比均有显著性差异。四施氮水平稻蟹共生模式田面水铵态氮含量相比于水稻单作模式的增量分别为-36.03%、61.48%、17.61%、-6.60%。两模式田面水硝态氮含量与不施肥对照组有显著性差异，四施氮水平稻蟹共生模式田面水硝态氮含量相比于水稻单作模式增量分别为-11.40%、-4.30%、27.730%、28.250%。同一施氮水平各处理田面水NH4+-N、NO3－-N含量无显著性差异；两模式0-2cm土层深度各施肥处理土壤铵态氮含量显著高于不施肥对照，而2-10cm、10-20cm土层深度无显著性差异。相较于水稻单作模式，四施氮水平稻蟹共生模式0-2cm土壤铵态氮含量的增量分别为-11.40%、-4.30%、27.73%、28.25%，2-10cm土壤铵态氮含量增量分别为-22.11%、24.44amp;、-30.48%、-20.67%。四施氮水平0-2cm土壤硝态氮含量增量分别为13.34%、-20.96%、31.46%、35.75%。2-10cm土壤硝态氮含量增量分别为45.16%、67.32%、8.38%、-23.05%。 （4）在稻蟹共生模式下，距离主路较近即受农事活动影响较大的田块中蟹洞数量显著增加，河蟹成活率下降6.38%，产量降低10.58%。稻田蟹洞个数与田面水深呈显著负相关，水位过浅会导致河蟹筑穴行为增加。河蟹产量与施氮量呈正相关关系，田面水铵态氮含量在河蟹生长的大部分时期内维持在正常水平，河蟹抵抗氨氮胁迫的效应并非采用筑穴的方式。通过适当调节田间管理措施，减少车辆和机械通行、增加田面水水深可提高稻田养蟹过程中河蟹产量与成活率。 综上所述，应用稻蟹共生模式在适宜的施氮量下能够提高水稻产量与品质、河蟹产量、改善田间环境，过量施肥不仅会导致减产，经济效益降低，而且会增加环境污染的风险。本研究中210kgN·hm-2的氮肥施用量可以同时兼顾水稻产量、品质、经济与环境效益。
稻蟹共生模式;施氮量;水稻产量;河蟹产量;氮素利用
中国农业科学院
硕士
资源利用与植物保护
武淑霞
2022
中文
S966.16;S511
2023-07-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）