稻虾模式目前是我国最主要的稻渔综合种养模式，与传统稻麦轮作模式相比，稻虾模式下稻田水肥管理措施及田间构造均发生较大改变，但现有研究主要集中于稻田系统，未充分考虑水稻生产过程中田沟系统连通性。因此本研究以灌排单元（图1）为研究主体，探究两种水稻轮作模式下氮素流失、分布以及收支平衡差异，旨在为系统评估稻虾生产模式对水环境的影响提供理论依据。
图1 试验地点及采样点分布示意图
两年监测结果显示，与传统稻麦轮作模式相比，稻虾轮作模式下灌排单元氮素盈余量下降，水稻季及非水稻季分别下降了53%和37%（图2）。稻虾模式下田面水中总氮、铵态氮及可溶性有机氮含量均显著提升，灌排单元氮流失总量增加。与稻麦模式相比，稻虾模式下水稻季总氮流失量提高了103% - 855%。稻虾模式下稻田排水的增加促进了铵态氮在沟渠中的累积，与稻麦模式相比，该模式下0-40 cm沟渠底泥中铵态氮含量提高了61%-183%（图3）。
图2 稻麦和稻虾模式下两年平均氮素输入量及输出量：（a）水稻季（b）非水稻季
图3 稻麦和稻虾模式下稻田土壤及沟渠底泥中无机氮含量的时空变化
综合上述研究结果认为，稻虾模式在维持水稻产量的基础上能够有效减少灌排单元氮素盈余，但该模式下排水量的增加会导致氮素流失总量增加，且不利于沟渠系统生态净化功能的发挥，因此在稻虾模式下应进一步优化管理措施，促进稻渔综合种养模式的绿色高效发展。
该研究以“Rice-crayfish pattern in irrigation-drainage unit increased N runoff losses and facilitated N enrichment in ditches” 为题发表在《Sciences of the Total Environment》上，第一作者为中国农业科学院农业资源与农业区划研究所博士生杜飞乐，通讯作者为中国农业科学院农业资源与农业区划研究所翟丽梅研究员与刘宏斌研究员。本研究得到了国家自然科学基金面上项目（32072683）、中央公益性科研机构基本科研业务费（1610132022008）和现代农业产业技术体系建设专项资金（CARS-01-33）等项目的资助。
【引文方式及原文链接】
Du Feile, Hua Lingling, Zhai Limei*, Zhang Fulin, Fan Xianpeng, Wang Shaopeng, Liu Yilin, Liu Hongbin*. Rice-crayfish pattern in irrigation-drainage unit increased N runoff losses and facilitated N enrichment in ditches. Science of the Total Environment. 2022, 848: 157721.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157721
