摘要
稻虾共作是一种复合种养生态农业模式，该模式充分利用了平原湖区稻田和水资源的优势，使水稻和小龙虾互惠互利生长，实现了“钱粮双赢”，促进了农业绿色发展，推动了水稻生产绿色转型，具有明显的生态、经济和社会效益。然而在江汉平原低湖和涝渍田稻虾共作模式，由于稻田长期淹水和地下水位偏高，使土壤严重缺氧、还原物质积累，导致稻田土壤次生潜育化，成为冷浸田，烂泥田，增加了土壤潜育化风险。生物炭是土壤改良剂，是目前应用最多的对于土壤质量改良修复的措施。基于此，本文以江汉平原湖区稻虾共作模式为研究对象，通过对不同年限稻虾共作模式的稻田施用生物炭处理进行大田试验，结合模拟稻虾共作水分管理模式条件下添加生物炭的盆栽试验，研究了生物炭对稻虾共作模式下稻田土壤养分和土壤结构的改良效果、水稻的增产效应。主要研究结果如下： （1）生物炭显著增加了稻虾共作的土壤养分含量。生物炭对模拟稻虾共作水分管理试验土壤养分各指标的增幅大于田间试验，与CK相比，施用生物炭对稻虾共作和模拟稻虾共作水分管理的全氮含量增加3.4%-66.7%；全磷含量增加3.2%-17.1%；铵态氮含量增加31.4%-98.5%；硝态氮含量增加6%-39.1%；速效磷含量增加16.4%-35.2%；有机质含量增加4.7%-88%；CEC增加2.6%-9.6%；pH增加0.16-0.31个单位，生物炭处理增幅表现为B3＞B2＞B1，B1和B2处理之间铵态氮含量、CEC、硝态氮含量、速效磷含量和全磷含量无显著差异。不同年限稻虾共作间，随着养虾年限的升高，土壤养分含量升高，生物炭对CR0的养分增幅最大。 （2）生物炭显著降低了稻虾共作的土壤还原性物质含量。生物炭对模拟稻虾共作水分管理试验还原物质含量的减幅大于田间试验，与CK相比，施用生物炭显著减少了稻虾共作和模拟稻虾共作水分管理的土壤还原物质总量18%-45.3%；减少了活性还原性物质含量24.1%-49.1%；减少了Fe2+含量8%-33%；减少了Mn2+含量17.2%-47.2%，生物炭处理减幅表现为B3＞B2＞B1。不同年限稻虾共作间，随着养虾年限的升高，还原性物质的含量逐渐升高并达到显著差异，生物炭对CR8和CR15的还原性物质的含量减幅最大。 （3）生物炭提升了稻虾共作稻田土壤团聚体稳定性，改善了土壤结构。与CK相比，施用生物炭显著降低了土壤容重，降幅为7.5%，容重与生物炭施加量呈负相关；显著增加了土壤孔隙度，增幅为5.9%，孔隙度与生物炭施加量呈正相关，B1和B2处理间容重和孔隙度无显著差异。生物炭处理减少了土壤小团聚体，提高了大团聚体，与CK相比，生物炭显著减少了＜0.053mm粒级小团聚体含量，降幅为10.7%-44.1%；增加了＞0.25mm粒级团聚体含量，增幅为7.2%-12.5%；对0.25-0.053mm粒级团聚体的含量仅在CR0和CR4中显著降低，降幅为10.4%-22.3%；对＞2mm团聚体含量无显著影响；增加了平均质量直径（MWD）值8%-10.2%；增加了几何平均直径（GMD）的值6.5%-13.6%。不同年限稻虾共作间，土壤容重和孔隙度、土壤团聚体的分布均有显著差异，生物炭对CR8的土壤结构影响效果最佳。 （4）生物炭促进了稻虾共作水稻的生长。生物炭对模拟稻虾共作水分管理和稻虾共作的结果基本一致，与CK相比，施用生物炭对水稻分蘖有增加趋势，显著增加了水稻的株高9.4%-14.9%；增加了SPAD值16.2%-68.2%；增加了干物质积累量8.9%-26.1%；产量增加6.3%-17.6%，生物炭处理增幅表现为B1＞B2＞B3。除株高与生物炭添加量呈正相关，干物质积累量、分蘖数、SPAD值随着生物炭添加量增加，均表现出先增加后降低的趋势。不同年限稻虾共作间，水稻产量有显著差异，生物炭对CR15的产量增幅最大。 综合上述，生物炭提高了稻虾共作土壤保水保肥性能，增加了土壤养分含量，改善了土壤结构，增加了水稻产量。施用生物炭明显提升了稻虾共作的稻田土壤生产力，综合考虑，B1处理更适合在稻虾田推广应用。
NETL