稻蟹共作系统氮素迁移与转化特征的研究

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1、学校代码：10264研究生学号：D110101003上海海洋大学博士学位论文题目：稻蟹共作系统氮素迁移与转化特征的研究英文题目：MigrationandTransformationofNitrogeninRice-crabCultureSystems专业：水产养殖研究方向：河蟹生态养殖姓名：王昂指导教师：吕为群教授，马旭洲副教授二O一八年四月四日I上海海洋大学博士毕业论文稻蟹共作系统氮素迁移与转化特征的研究摘要水稻是世界上种植最广泛的一种农作物，大约有40%的人口从水稻中获取碳水化合物。我国是世界上

2、最大的水稻生产国，但是人口众多，因此对于稻米的需求量很大。目前提高水稻产量最有效的办法是施肥，但是肥料利用率往往不足50%。因此不仅浪费资源，而且对环境造成污染。河蟹是我国一种重要的甲壳类动物，由于其味道鲜美，具有极高的经济价值。因此，河蟹养殖热度居高不下。为了追求较高的产量和经济效益，投喂饲料是唯一的方法。而河蟹对饵料的利用率不足30%，因此，河蟹养殖水体N，P和有机颗粒物容易超负荷，造成环境污染。稻蟹共作模式是一种集水稻与河蟹为一体的模式，水稻为河蟹提供了良好的生存环境和多样化的饵料，减少了人工

3、配合饲料的投入；河蟹通过捕食稻田中的水生动植物，加速了有机质的周转，不间断地为水稻提供营养物质，并且河蟹在稻田中扰动促进了水稻根系对营养物质的吸收。因此，二者结合具有提高资源利用率，增加水稻产量，提高综合效益等特点。目前，稻蟹共作模式在全国范围内如火如荼展开，但是关于该系统N素形态、N素在土壤-水体-空气之间的迁移和转化特征，水稻生长与N素转化的关系以及该模式对环境的影响评估等尚未可知。因此，本研究于2013年在辽宁盘锦展开，田间试验采用施N和养蟹二因素裂区设计。主因素为不养蟹与养蟹，不养蟹就是常规

4、稻作模式，养蟹就是将大眼幼体放入稻田培育成一龄蟹种。副因素为施N肥与不施N肥，实验共4个处理，即单作稻不施N肥（R0M）、稻蟹共作不施N肥（R0C）、单作稻施N肥（R1M）和稻蟹共作施N肥（R1C），每个处理各3个重复，研究稻田土壤无机N素，微生物量N（MBN）和酶活，田面水N素；稻田NH3挥发，N2O排放和N素淋溶损失；水稻生长，产量和水肥利用效率；河蟹生长和产量属性；稻蟹共作模式N素平衡等，以期为稻蟹共作模式节省N素投入，提高N素利用率和系统面源减排等方面提供理论依据，为该模式的规模化应用提供参

5、考。研究结果如下：+-1.施N显著增加了全生育期土壤pH，铵态N（NH4-N），硝态N（NO3-N）+的含量，对土壤TN含量促进作用不显著。在施N条件下，R1C处理的土壤NH4-N1上海海洋大学博士毕业论文-1-为13.71mg·kg，较R1M增加8.8%（P<0.05），但是二者土壤pH，NO3-N和TN+-含量无显著差异；在不施N条件下，R0M和R0C处理土壤pH，NH4-N，NO3-N和TN的含量均无显著差异。2.各处理土壤MBN均呈现先升高后降低的趋势；脲酶和过氧化氢（H2O2）酶活性呈先降

6、低后升高再降低的趋势，蛋白酶和脱氢酶活性呈现先升高后降低的趋势。施N显著提高0~20cm土壤MBN含量，0~20cm土壤脲酶，蛋白酶和脱氢酶活性，以及0~10cm土壤H2O2酶活。在施N条件下，养蟹显著提高0~20cm土壤MBN含量，在不施N稻田中，养蟹与否对土壤MBN影响较小。养蟹显著提高0~10cm土壤脲酶，蛋白酶活性和0~20cm土壤脱氢酶活性，对10~20cm土壤脲酶，蛋白酶活性和0~20cm土壤的H2O2酶活影响较小。四种酶活之间除了H2O2酶活与脱氢酶活不相关外，均呈显著正相关；四种酶活

7、与土壤MBN含量均呈显著+-正相关；脲酶和H2O2酶活性与土壤NH4-N和NO3-N含量呈显著正相关，脱氢酶-+活与土壤NO3-N含量呈显著负相关，与土壤NH4-N含量不相关。蛋白酶活与土+-壤NH4-N和NO3-N含量不相关，因此稻蟹共作模式可以在一定程度上提高土壤MBN和酶活，促进酶活在土壤N素转换过程中的作用，提高土壤N素有效性。+-3.NH4-N是田面水N素的主要形态，占田面水TN浓度的54.6%；NO3-N是淋溶水N素的主要形态，占TN淋溶量的58.5%。施肥可以显著提高土壤MBN的含量，

8、田面水N素和淋溶水N素浓度（P<0.05）。养蟹稻田的土壤MBN含量-较单作稻田提高了17.7%。养蟹可以显著降低淋溶水NO3-N浓度（P<0.05），但+是对田面水N素和淋溶水NH4-N和可溶性有机氮（DON）浓度影响较小。淋溶-水NO3-N浓度与田面水浓度呈线性正相关（P<0.01），淋溶水DON浓度与土壤MBN含量呈线性负相关（P<0.01）。R1M和R1C的TN淋溶量分别占当季施肥量的7.6%和6.3%，N淋溶不是肥料N损失的主要途径。在施肥条件下，养蟹降低T