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当前我国稻田生产存在投入成本大,生产效率不高等问题,如何合理的利用稻田资源,提高水稻生产效率,是我国当今水稻生产面临的重大难题。稻虾共作生产方式是稻田种养方式的一种,该模式将种植水稻和养殖小龙虾有机结合,充分利用光、温、水、土等资源,提高稻田的综合效益。为探究稻虾共作系统秸秆还田、投食和施肥对水稻产量、土壤性质和氮肥利用效率的影响,本研究设置了3个试验,分别是:(1)稻虾共作秸秆还田投食试验:设置秸秆还田投食(SF)、秸秆还田不投食(SNF)、秸秆不还田投食(NSF)、秸秆不还田不投食(NSNF),另设水稻单作秸秆不还田(CKNS)和水稻单作秸秆还田(CKS)两个对照,共计6个处理;(2)稻虾共作秸秆还田投食同位素示踪试验:在SNF、SF、NSN、NSF、CKS五个处理个选择一个小区建立微区,进行水稻氮肥15N同位素示踪,设置4个不同水稻氮肥水平,施氮量分别为0 kg/hm2、75 kg/hm2、150 kg/hm2、225 kg/hm2;(3)稻虾共作不同年限水稻氮肥裂区试验:主区为不同稻虾共作年限,分别为2年(RC 2),5年(RC 5),8年(RC 8)和水稻单作(CK),副区为水稻不同氮肥水平,分别为0 kg/hm2、75 kg/hm2、150 kg/hm2、225 kg/hm2。主要研究结果如下:(1)不同处理产量的影响:投食可显著提高水稻和小龙虾产量,SF处理水稻产量最高,达到了9.51 t/hm2,比SNF处理增产8.7%,SF和NSF的小龙虾产量比SNF和NSNF处理高52%和50%;适量施氮处理(75 kg/hm2和150 kg/hm2)的水稻产量显著高于不施氮肥和过量施氮的施氮(225 kg/hm2),产量的主要影响因素为有效穗数和每穗粒数;(2)不同处理对土壤性质的影响:投食和不同年限可以影响土壤性质,SF处理在分蘖期铵态氮含量为30.53 mg/kg,比播种前高23.8%,各处理间硝态氮变化不明显。全氮NSF处理最高,SF处理次之,在成熟期分别达到1.82 g/kg和1.32 g/kg,分别比SNF和NSNF处理高17.9%和63.1%,投食可以明显增加土壤中的全氮;养虾年限可以显著增加土壤中的总氮含量和铵态氮含量,而降低硝态氮含量,与水稻单作相比,在稻虾共作9年稻田土壤中总氮和铵态氮分别增加39.0%和59.4%,而硝态氮降低了182.8%。(3)不同处理对氮素利用率的影响:植株中氮素积累量最高的两个处理为SF和SNF,分别是115.02 kg/hm2和126.35 kg/hm2;氮肥利用率方面,SF>SNF>NSF>NSNF>CKS>CKNS,SF处理最高,达到56.90 kg/kg,投食处理能够提高水稻植株的氮素累积量,并显著提高水稻氮肥利用率;在相同稻虾共作年限下,随着施氮肥量增加,水稻的氮素利用率和氮素吸收效率下降;随着稻虾共作年限的增加,水稻的氮素利用效率下降,氮素收获指数上升,有助于氮素向籽粒转移,且氮盈余量增加,造成了大量的氮素浪费;随稻虾共作年限增加,氮素利用率、氮素利用效率、氮素收获指数上升,更利于水稻籽粒吸收氮肥及植株中氮素向籽粒的转化;氮素吸收效率下降,整体的水稻植株吸收氮素效率下降;因此在适量施氮水平下,稻虾共作年限的增加使得水稻的氮素吸收效率降低,但有助于水稻籽粒吸收氮素;(4)稻虾共作模式氮素的平衡及补偿作用:大部分情况下,肥料中的氮素大量损失,流入环境中。籽粒的肥料氮吸收率很低,只有7.08%-16.60%;随着施氮肥量的增加,肥料中氮素的回收利用的比例明显降低,而流失到环境中的量明显增加;秸秆还田和投食处理都可以补偿一部分氮肥的作用,且投食处理的补偿作用更明显;NSNF处理比NSF处理的籽粒氮吸收率高出6.81%,比SNF处理高3.28%,随着稻虾共作年限的增加,施氮水平越高氮盈余量越高,土壤中氮素的积累越多,氮素的补偿越明显,相同施氮水平会产生更多盈余的氮素,因此可以随稻虾共作年限的增加适量降低施氮的水平。