【摘 要】
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稻虾共作模式具有“一水两收,一田双收,稳粮增效”的特点,在湖北省已得到了大面积的推广和应用。然而,在实际生产中,生产者为了提高收益,逐渐形成了“高投入、高产出、高污染、低效益”的生产模式。过高的氮投入会降低作物的氮肥利用率,同时也会给养殖水质带危害。厌氧氨氧化作用（anammox）是土壤氮循环脱氮的关键过程,可以通过为养殖沟脱氮提高小龙虾水质,但也可能加速稻田氮的释放并降低水稻氮素利用效率。目前,
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稻虾共作模式具有“一水两收,一田双收,稳粮增效”的特点,在湖北省已得到了大面积的推广和应用。然而,在实际生产中,生产者为了提高收益,逐渐形成了“高投入、高产出、高污染、低效益”的生产模式。过高的氮投入会降低作物的氮肥利用率,同时也会给养殖水质带危害。厌氧氨氧化作用（anammox）是土壤氮循环脱氮的关键过程,可以通过为养殖沟脱氮提高小龙虾水质,但也可能加速稻田氮的释放并降低水稻氮素利用效率。目前,关于稻虾共作模式中anammox所发挥的作用还缺少了解。因此,于2019-2020年在湖北省潜江市后湖农场开展了稻虾共作模式厌氧氨氧化作用空间分布及其微生物调控机制的研究。本试验以稻虾共作模式稻田为研究对象,以水稻单作模式为对照,研究稻田和养殖沟环境对anammox的影响。本研究从土壤anammox微生物群落结构和功能基因hzs A、hzo的丰度角度出发,深度分析稻虾共作模式anammox的微生物调控机制。主要试验结果如下:（1）稻虾共作模式与水稻单作模式田面土壤在理化性质不存在显著性差异,但在稻虾共作模式内部,养殖沟沉积物铵态氮（NH4+-N）含量较田面土壤提高了1078.2%-2978.7%,土壤硝态氮含量（NO3--N）含量提高了19.6%-148.6%,可溶性有机碳（DOC）含量降低了34.6%-79.4%,氧化还原电位（Eh）降低了33.2%-2728.4%,溶解氧含量（DO）降低了40.2%-41.2%。（2）与水稻单作模式相比,稻虾共作模式田面土壤磷脂脂肪酸（PLFAs）总量提高了55.1%-65.8%,好氧菌PLFAs总量提高了28.7%-30.3%,厌氧菌PLFAs总量提高了27.5%-34.5%,好氧菌和厌氧菌PLFAs总量的比值降低了1.1%-3.1%。在稻虾共作模式内部,养殖沟沉积物PLFAs总量降低了17.9%-29.9%,好氧菌PLFAs总量降低了27.1%-79.9%,厌氧菌PLFA总量提高了39.1%-106.7%,好氧菌和厌氧菌PLFAs总量的比值降低了47.5%-90.2%。（3）anammox速率在稻虾共作模式中呈现养殖沟高于稻田土壤的空间分布特征。稻虾共作模式田面土壤anammox速率和anammox对氮气（N2）产生的贡献率与水稻单作模式不存在显著性差异。由于稻虾共作模式田面土壤土壤容重显著低于水稻单作模式,因此稻虾共作模式在单位面积上因anammox产生N2的速率低于水稻单作模式。在稻虾共作模式内部,养殖沟沉积物anammox速率较田面土壤降低了18.05%-41.13%,anammox对N2产生的贡献率提高了24.52%-48.97%。养殖沟较高的沉积物NH4+-N含量抑制了anammox功能基因hzo丰度的提高,降低了anammox速率。养殖沟沉积物反硝化速率降低幅度大于anammox速率导致anammox对N2产生的贡献率增加。（4）稻虾共作模式氨（NH3）挥发总量较水稻单作模式降低了16.7%-27.3%,N2累计产生量降低了16.6%-17.6%,氧化亚氮（N2O）累计排放量降低了9.6%-13.8%,氮输出量提高了1.5%-1.7%,氮盈余提高32.7%-36.1%。因此,稻虾共作模式通过降低气态氮损失,提高了水稻对氮素的吸收量进而提高水稻产量。综上所述,anammox速率在稻虾共作模式中呈现养殖沟高于稻田土壤的空间分布特征,而稻虾共作模式田面土壤anammox速率与水稻单作模式不存在显著差异。稻虾共作模式通过降低包含anammox在内的气态氮损失途径,提高水稻对氮素的吸收量进而提高水稻产量。
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