稻渔生态种养的土壤理化性质与微生物群落结构和多样性特征研究
随着农业集约化发展，现代水稻种植模式通过投入大量的化肥和农药来提高水稻产量，过量的施肥不仅会增加农业生产成本，也会导致土壤退化、药物残留和面源污染等环境问题。因此，研发和推广稻田生态种养结合的生态循环农业模式，对于减少农业污染，促进农业可持续发展，提高粮食产量，保障粮食安全与质量具有十分重要的意义。本文通过以现代水稻种植模式（MRF）为对照，开展有机水稻种植模式（Manure）和稻渔生态种养模式（RFC）对水稻农艺性状、产量和经济效益、稻田土壤理化性状、微生物群落结构的影响研究，旨在探究由现代水稻种植向有机水稻种植和稻渔生态种养转化后，稻田水稻产量和经济效益、土壤理化性质和微生物群落结构的变化，为选择合理、生态、环境友好型的水稻种植模式，减少农业面源污染提供科学依据。主要结论如下： （1）与现代水稻种植模式相比，稻渔生态种养模式对水稻净光合速率和蒸腾速率影响显著（P＜0.05），水稻叶片光合速率降低了4%，蒸腾速率降低了23.4%。稻渔生态种养模式单位面积穗数、结实率、千粒重显著降低，相较于现代水稻种植模式，稻渔生态种养模式虽然水稻产量有所降低，由于鱼的经济价值较高，使得稻渔生态种养模式总体经济效益高于现代水稻种植模式和有机水稻种植模式。 （2）在灌浆期，SOC含量稻渔生态种养模式比现代水稻种植模式增加了2.92g/kg，而且比有机水稻种植模式（Manure）提高1.48g/kg。在苗期和灌浆期，稻渔生态种养模式的TP含量比有机水稻种植模式分别增加了0.19g/kg和0.15g/kg；与现代水稻种植模式（MRF）相比无显著差异（P＞0.05）。但在抽穗期和成熟期，稻渔生态种养模式比现代水稻种植模式（MRF）TP含量减少了0.12g/kg和0.08g/kg。在成熟期，稻渔生态种养模式TK含量与现代水稻种植模式和有机水稻种植模式相比差异显著（P＜0.05），三种模式TK含量在水稻生长的前三个时期均无显著差异。在苗期和灌浆期，稻渔生态种养模式相较于有机水稻种植模式碱解氮含量分别增加了了53.86mg/kg和68.6mg/kg，与现代水稻种植模式（MRF）相比无显著差异（P＞0.05），在苗期和成熟期，三种模式碱解氮含量无显著差异。稻渔生态种养模式（RFC）显著提高了土壤有效磷含量（P＜0.05），2021年水稻生长季比有机水稻种植模式和现代水稻种植模式分别增加了69.12mg/kg、74.71mg/kg。 与现代水稻种植模式相比，稻渔生态种养模式显著提高了水稻前三个生长期1-2mm团聚体占比，显著降低了＜0.25mm团聚体占比，显著提高了水稻灌浆期土壤MWD和GWD值，降低了分形维数（D），在水稻灌浆期，＞0.25mm土壤团聚体数量（DR0.25）表现为RFC（0.52）＞Manure（0.42）＞MRF（0.2）。 （3）在水稻生长期内，有机水稻种植模式土壤细菌群落多样性和丰富度最高；与现代水稻种植模式相比，稻渔生态种养模式提高了水稻抽穗期、灌浆期和成熟期细菌群落的多样性和丰富度；水稻种植模式对土壤细菌群落结构的影响大于水稻生长期；稻渔生态种养模式通过引入水产动物的养殖，从而改变了稻田土壤的理化性质，从而对稻田微生物群落组成和结构产生影响；稻渔生态种养模式可以增加水稻种植期间的细菌网络模块化和关键类群多样性，提高微生物网络稳定性，土壤pH值和肥力(有效氮和总磷)是细菌微生物群落关键类群的主要驱动因素。 综上所述，稻渔生态种养模式由于增加鱼的养殖，提高了稻田土壤肥力，改善了土壤结构，但水稻产量相较于现代水稻种植模式有所下降。从而对稻田微生物群落组成和结构产生影响，其中，土壤pH值和肥力(有效氮和总磷)是细菌微生物群落关键类群的主要驱动因素。因此，建议通过改进稻渔种养模式稻田管理措施以及田间工程技术等方式来保持水稻产量的稳定，同时生产出优质绿色稻米和水产品。
水稻土;稻渔生态种养;产量;土壤肥力;土壤微生物
西华师范大学
硕士
环境科学
任丽平;徐飞
2023
中文
S154
2023-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）