长期稻蟹共养养殖系统有利于中国江汉平原土壤有机碳的储存和土壤质量的提升

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Long-term Rice-crayfish Co-culture Farming System Benefits Soil Organic Carbon Storage and Soil Quality in the Jianghan Plain, China

水稻-蟋蟀共生系统（RC）8年田间研究表明：RC系统提升表层（0-20cm）土壤质量指数（SQI）38.6%和有机碳（27.5%），同时增加NH4+-N和DOC；在亚表层（20-40cm）提升TNS 15.9%和SQI 17.5%，但降低DON和BD。系统整体改善土壤pH、SOC、AP等理化性质，但抑制酶活性（sucrose hydrolase、nitrate reductase、phosphatase）。土壤质量与养分指标呈正相关，RC的多样化残体输入可能通过增强养分代谢和固碳促进土壤健康。

　　

摘要

稻蟹（RC）综合养殖系统因能够提高空间利用效率、丰富食物链和增强生物多样性而受到认可。然而，这种共生养殖模式对不同土层中土壤有机碳储量（SOCS）、总氮储量（TNS）和土壤质量指数（SQI）的长期影响仍不明确。为此，我们在江汉平原进行了为期8年的田间研究，比较了稻单作（RM）和稻蟹养殖系统（RC）在表土（0–20厘米）和底土（20–40厘米）中的SOCS和SQI变化。研究结果表明，稻蟹养殖系统使表土的SQI提高了38.6%，SOCS增加了27.5%；而在底土中，TNS增加了15.9%，SQI提高了17.5%。该系统还提升了0–40厘米土层内的土壤pH值、有机碳（SOC）和有效磷（AP）含量，并增加了表土中的铵态氮（NH₄⁺-N）和溶解有机氮（DON）浓度。相反，稻蟹养殖系统降低了底土中的DON和容重（BD）。此外，该系统还降低了表土和底土中的三种土壤酶活性（蔗糖水解酶、硝酸盐还原酶和磷酸酶）。这表明，稻蟹养殖带来的土壤环境变化（如淹水）可能对土壤健康产生负面影响。进一步研究发现，土壤质量与土壤养分之间存在正相关关系，说明稻蟹养殖系统产生的多样化残渣输入对于通过提升土壤养分、代谢能力和碳封存来改善土壤质量至关重要。我们的研究强调了稻蟹养殖系统在提升土壤质量和碳封存方面的潜力，为可持续农业实践和长期土壤管理提供了宝贵见解。