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稻虾种养属于稻田综合种养的一种重要形式,其将水稻生产与小龙虾养殖有机的结合起来,因其较高的经济效益,是我国长江中下游地区提高农业产出、提升农民收益的重要农业推广模式。然而,由于农户对小龙虾产量的盲目追求,加大了饲料等外来物料的投入;导致氮磷等营养物质流失增加,环境污染风险加剧。因此,规范小龙虾投食管理,明确投食对水稻、小龙虾产量、稻田环境N含量(水体、土壤)、氮素利用率、饲料中氮素的转化与与流向的影响很有必要。本研究以稻虾模式作为基础,分别设置了2种形式的试验,分别是:1)不同投食量大田试验,通过在虾季设置4种不同投食量处理:66.7kg/667m~2(Feed-3)、44.5kg/667m~2(Feed-2)、22.2kg/667m~2(Feed-1)、0kg/667m~2(Feed-0);在稻季分别设置施纯N 6kg/667m~2(6N)、0kg/667m~2(0N)两种施肥处理,所有处理设置3次重复。2)同位素标记微区试验:通过投喂15N标记饲料,设置2种不同投食量处理,总投食量分别为160g/mesocosm(F-1)、0g/mesocosm(F-0),5次重复。主要研究结果如下:(1)投食对产量影响研究表明:投食能显著提高水稻产量。2021年大田试验中,在不施氮肥条件下,Feed-3比Feed-0水稻产量提高16.77%,差异显著;其主要原因在于水稻有效穗数的提高,Feed-3处理有效穗数是Feed-0的1.30倍。投食对小龙虾产量亦有显著提高,Feed-3处理小龙虾产量最高(89.29 kg/667m~2),比Feed-0(55.21kg/667m~2)相比增产61.74%,差异显著。微区试验显示,投食提高了小龙虾单位个体大小而降低了小龙虾的回捕率,F-1小龙虾个体平均重量(17.06g)比F-0(9.03g)处理高88.92%,而小龙虾回捕率F-1比F-0降低了25.54%。(2)投食对稻田水体影响研究表明:大田试验显示,在稻虾种养大田试中小龙虾养殖季节,稻田水体溶氧量(DO)受投食影响较小,受到温度影响显著。不同时段DO高低表现为:5月<4月<3月。田面水浊度(WT)受到温度、投食的双重影响,WT随时间的变化趋势为:5月>4月>3月。投食能显著降低WT,5月份Feed-3处理下水体浊度为195.33NTU,比Feed-0低34.30%。微区试验中:稻田水体NH4+-N、NO3--N、TN含量都因为投食处理而显著增加,其中F-1处理的水体TN含量,试验后与试验前相比提高了65.95%;F-1田面水TN,与F-0相比增加了35.50%。而投食大田试验中田面水NH4+-N、NO3--N、TN最高值出现在3月投食前,而不是投食结束后,主要原因是前茬水稻秸秆的浸泡腐熟分解而导致。(3)投食对稻田土壤影响研究表明:在大田试验中,不同投食处理之间表层土壤NH4+-N、NO3--N无明显差异;随着稻虾种养时间的延长,0N处理下,2021年10月Feed-3、Feed-2、Feed-1处理与2020年3月相比土壤TN含量略有提高,提升不显著;Feed-0处理试验后土壤TN含量,与试验前基本持平。6N处理下,所有投食处理TN都有提高,同样提高不显著。微区试验中,各投食处理土壤NH4+-N、NO3--N在“种稻前”有显著提高,并且F-1高于F-0;与试验前相比,TN含量在F-0、F-1都有提高,并且在F-1处理下差异达到显著水平。(4)投食对N利用影响研究表明:水稻植株茎、叶、穗N含量在投食、施肥处理下无显著差异,但是植株N积累量受影响明显;在0N处理下,投食处理显著提高了水稻N积累量,而6N处理下,不同投食处理之间差异不明显,投食的提升作用被掩盖。Feed-0处理下水稻的氮素利用率(NUE)、氮素农学利用率(ANUE)最高,投食带来了外源氮素,从而导致了水稻对氮肥的吸收、利用降低;氮素生理利用率(PNUE)、氮肥偏生产力(NPEP)在各投食处理之间差异不显著,但是投食显著提高了土壤的土壤氮素依存率(SND),与Feed-0相比,Feed-3、Feed-2、Feed-1处理分别提高了26.58%、18.12%、16.59%。水稻对饲料N利用率高低表现为,Feed-1>Feed-2>Feed-3,饲料N利用率在31.41%-36.60%之间,随投食量增高而降低。小龙虾对饲料N利用率在25.17%-33.73%之间,处理间变化表现为Feed-1>Feed-2>Feed-3,随着投食量的增高饲料N利用率降低;微区试验结果显示:小龙虾N积累中源自饲料N占比为65.30%。(5)稻虾系统中饲料N流向研究表明:在基于15N示踪技术,稻虾微区试验的研究结果显示,饲料N被水稻、小龙虾吸收利用的部分,分别占总饲料N的8.97%、23.68%;残留在稻虾系统土壤中的N占总饲料N的4.36%;通过水体排灌损失的部分占9.79%、通过氨挥发等其他气体排放途径损失的饲料N占53.21%。