水稻（Oryza sativa L.）是30亿人口的主要粮食作物,稻田是温室气体（GHG）排放和环境氮素损失的重要来源。稻渔共生系统可以提高农业生产力,提高现有资源的利用率,但对水、土壤质量以及温室气体排放的作用还尚不明确。本研究的目的主要是（i）明确稻蟹共生（RC）系统对提高田间生产力,增加养分吸收和农场收入方面的作用,（ii）探究土壤养分动态变化以及水稻中的养分组成特征,（iii）明确其减少温室气体排放和缓解全球变暖潜力的能力。假设RC系统可以提高稻米的生产率,改善土壤肥力并具有环境可持续性。因此,本研究在盘锦市进行了实地调查,包括水稻单作（RM）和稻蟹共生（RC）2个生态系统。此外,还对不同螃蟹投放密度和饲料投入管理进行了田间试验,试验处理包括:水稻单作处理（RM）;投放螃蟹3000只ha^-1但无饲料投入处理（RC3000）;投放螃蟹6000只ha^-1并投入饲料处理（RC6000）和投放螃蟹12000只ha^-1并翻倍饲料投入处理（RC12000）。研究结果表明,稻蟹共生系统可以改善农田生产力并提高经济效益。在实地调查中,螃蟹投入量的增加会减少有效分蘖的数量,除千粒重没有显著变化外,其他生产性状均得到了显著改善。田间试验表明,适宜的放养密度和适度饲料投入对农艺性状和生产性状均无不利影响。与RM处理相比,RC3000处理的水稻产量提高了19.9%,RC6000处理的水稻产量提高了22.0%,RC12000处理的水稻产量提高了14.7%。籽粒产量的提高主要是由于空瘪粒数量的减少、结实率的提高和千粒重的增加。结果还表明RC6000处理还提高了籽粒中氮、磷、钾的含量。与RM系统相比,共生系统的农田收入和收益-成本比均更高,在所有处理中,RC6000处理农田产量最高,为16231元ha^-1,其收益-成本比为0.51。RC系统的土壤养分增加、水稻养分积累增加、土壤有机碳、大量营养元素（N、P、K和Mg）、微生物量碳氮、微量营养元素（Cu、Zn和Mn）均得到显著提高。田间调查结果表明,与RM系统相比,RC系统籽粒的TN、Ca、Mg和Zn含量均有显著增加,分别提高9.4%、22.1%、7.1%和26.1%。在田间试验中,RC系统的Ca、Mg和Zn浓度亦有增加,i)RC3000和RC6000处理的籽粒Ca含量分别提高23.9%和17.1%;ii)籽粒中镁含量的增加量为RC3000处理12.6%,RC6000处理16.3%以及RC12000处理11.8%;iii)锌含量的增加为:RC3000增加10.8%,RC6000增加5.7%和RC12000增加14.8%。RC系统还改善了养分从土壤到植物的生物量转移,这是提高水稻养分组成的关键原因。研究表明,与RM系统相比,RC系统具有改善排水水质,减少温室气体排放和减轻全球变暖潜力的强大能力。研究表明,与RM系统相比,RC系统具有减少温室气体排放和缓解全球变暖潜力的能力。实地调查和试验表明,水稻不同生育期的田间水分养分下降不明显或相对较低,这有助于控制水中营养过剩而造成的水污染。在实地调查和田间试验中显示稻蟹共生处理的水质均有略微改善。在稻蟹共生期间,与RM处理相比,RC3000和RC6000处理的氨（NH₃）挥发量显著降低,但RC12000处理的NH₃挥发量并没有显著变化。与RM处理相比,RC12000的NH₃挥发总损失量显著增加9.5%,而RC3000和RC6000的NH₃挥发总损失量显著降低17.9%和12.6%。与RM处理相比,RC3000、RC6000和RC12000的N₂O排放均显著降低,分别降低74.4%、71.7%和59.2%。与水稻单作处理相比,RC3000中的CH₄排放量没有显著变化,但RC6000和RC12000的CH₄排放量显著减少,分别降低41.1%和63.6%。与RM处理相比,RC处理均显著降低全球变暖影响（GWI）,降低潜力分别为RC3000（60.4%）、RC6000（65.5%）和RC12000（60.1%）。在本文中,研究得出的结论是,RC系统是一种提高谷物安全生产的创新方法,具有减少养分损失,改善土壤肥力,降低GHG排放以及减轻GWI的巨大潜力。螃蟹的放养密度和放养时间在共生系统中起关键作用。研究表明,放养密度(6000蟹ha^-1)和最佳饲料投放的共生系统在改善农田生产力,提高资源利用,增加经济效益,改善土壤和植物养分状况,控制氮素损失,缓解全球变暖潜力等方面表现最佳。本研究表明稻蟹共生系统可以在不降低水稻产量的前提下,减少化肥施用量,提高资源利用率。但仍需要进一步开展植株栽培密度研究、饲料品种选择以及投放量的研究,确定最佳的稻蟹共生组合,核算系统氮素淋溶和径流损失,并探讨长期采用共生系统对上述现象的影响。