水稻是应对全球人口增长和粮食安全需求的重要作物,中国是世界上最大的稻米生产国和消费国之一。然而,由于自然土地有限,人口不断增加,中国和许多国家正面临提高水稻产量的同时减少环境问题的双重挑战。为了应对这个挑战,许多亚洲国家,特别是日本,中国,印度,尼西亚,越南,韩国和菲律宾,建议将稻鸭共作系统纳入种植实践。与常规的水稻种植相比,稻鸭共作被认为是有机农业的一种形式。农业系统中的稻鸭共作不仅可以提高水稻产量,也能促进鸭的繁殖。稻田中的鸭子扮演着几个很重要的角色。例如,鸭子是非常强大的捕食者,捕食昆虫,杂草和小动物,如金苹果蜗牛。鸭子的活动,包括散步、游泳、进食、梳理、划桨和摩擦等,可以改善稻田微环境,防止稻米病害。鸭子的粪便进入农田系统,可以增加农田系统的养分含量,充当有机肥的角色。以前的研究中提到了常规水稻种植和稻鸭共作系统中的养分含量（氮元素）,但这些研究都没有将同位素15N应用于这两个农业系统。本研究不仅强调了稻鸭共作,常规种植的共生效益,而且单独施用化肥,化肥和有机肥结合使用,化肥施用量减少30%,有机肥施用量不变。因此,除了鸭子的影响外,本研究还证明了有机肥对比化肥在田间的重要性。农民经常使用过量的肥料,以增加植物产量,忽视环境威胁。但是,在我们的研究中,减少了化肥的用量,以避免重氮损失到环境中。此外,不恰当地使用肥料可能会损害土壤的健康,也会损害植物的生长。田间试验中,稻鸭共作农业系统和常规水稻种植系统均建立了八（8）种处理:CK-ND（对照+无鸭）,CK-D（对照+鸭）,CF-ND（化肥+无鸭）,CF-D（化肥+鸭）,CM-ND（化肥+有机肥+无鸭）,CM-D（化肥+有机肥+鸭）,CD-ND（化肥减施30%+有机肥+无鸭）和CD-D（化肥减施30%+有机肥+鸭）。温室盆栽试验中,将6个水稻品种,Jin U99（JU 99）,Jinyuan 98（JY 98）,Jindao89（JD 18）,Jinyuan（JY 89）,Jinhei 1（JH 1）,Jindao 201（JD 201）,分别在稻鸭共作农业系统稻田土和常规水稻种植系统稻田土上种植,并设对照组。所有试验测定稻土、水稻根、茎、叶和稻谷中的氮元素和磷元素的含量。本博士论文的目的如下:1.评价稻鸭共作农业系统和常规水稻种植系统对稻田氮磷浓度的生态影响;2.证明有机肥在田间的应用效果;3.确定水稻氮素吸收和氮素利用的效率;4.测量植物和土壤中15N的丰度。得到的主要结论如下:1.从田间试验（2017年）可以得知,当比较稻鸭共作农业系统和常规水稻种植系统时,稻米中的氮素含量在对照（CK）,化肥（CF）,化学和有机肥（CM）中存在显著差异,而化肥减少30%和有机肥（CD）在稻鸭共作系统和常规水稻种植系统之间没有显著差异。鸭子的存在不会影响水稻茎杆和稻米中N的浓度以及水稻根和叶片中P的浓度。我们的结果显示,稻鸭共作系统的各处理之间不存在显著差异。2.田间试验中的大多数结果表明,化肥和有机肥组合（CM）或化肥减少30%和有机肥（CD）的处理中的氮磷含量显著高于单独施用化肥（CF）和对照（CK）。3.常规水稻种植系统和稻鸭共作系统水稻的方差分析结果（均值）表明,两种农业生态系统之间水稻的鲜粒和鲜壳产量存在显著差异。4.从温室盆栽试验中可以看出,稻鸭共作稻土和常规水稻种植稻土上种植的水稻中的根、叶和籽粒中的N浓度显著不同,而秸秆氮浓度没有显著差异。5.鸭水平与处理对2017年籽粒和叶片氮浓度有交互作用,而鸭水平和处理仅与叶片氮浓度相比,与水稻其他部分相互作用。然而,在稻田中存在鸭子的所有水稻植物器官中,年与处理之间没有交互作用。相反,在没有鸭子的情况下,年份和处理对谷物和叶片N浓度有交互作用。年份和化肥（CF）之间对谷物,稻草和叶片氮浓度有交互作用,而根不受影响。观察了年份,化肥和有机肥（CM）对籽粒和根系N浓度的交互影响,而秸秆和叶片没有受到影响。谷物,稻草,叶子和根系N的浓度不受年度和化肥30%的关系和有机肥（CD）之间的相互作用的影响。年,鸭水平和处理之间的相互作用显著影响叶N浓度。6.温室盆栽试验结果表明,同一个水稻品种,稻鸭共作土壤上生长的水稻籽粒中的氮素含量高于常规水稻土壤上种植的。7.稻鸭共作系统中,耕作层（0-20cm表土层）中鸭子的存在显著影响了15N处理,而犁地层（20-40cm深土层）中鸭子的存在对¹⁵N的影响不大。常规水稻种植系统中,¹⁵N含量在0-20cm表土层和20-40cm深土层没有显著差异。¹⁵N标记的谷粒、稻根、茎和叶表明鸭子存在或不存在时的不同趋势。稻土中氮素的百分比高于来自肥料的氮。此外,无论田间是否存在鸭子,N素吸收和氮素利用效率都没有显著影响。基于我们的研究结果,本研究阐明了稻鸭生态系统的共生效益,并证明了有机肥在田间的重要性。