近日，国际知名期刊《FIELD CROPS RESEARCH》发表了一项关于稻蟹共生模式的重要研究成果。该研究由我院陈涛涛教授课题组完成，论文题为“Rice-crab coculture produces higher carbon sink and eco-economic benefits”（DOI: 10.1016/j.fcr.2025.110152）。研究系统揭示了稻蟹共作系统在生态碳汇与综合效益方面表现突出，为生态农业转型提供了科学支撑。博士研究生韩宏伟为论文第一作者，陈涛涛和白义奎教授为通讯作者。

稻蟹共养是发展生态农业极具潜力的技术路径。然而，从单一种养模式转变为稻蟹共养模式后，生态系统净CO₂交换量与生态经济效益会产生何种响应，相关研究有限。研究显示，螃蟹单作系统属于碳源，会向大气排放二氧化碳；而转为稻蟹共作系统后，土壤碳封存能力显著提升。与水稻单作系统相比，稻蟹共作系统凭借更高的初级生产力，碳汇功能显著增强，累计净二氧化碳交换减少3.92%–6.17%，初级总产量提高6.53%–7.27%。连续两年的试验均证实，无论是从螃蟹单作还是水稻单作转为稻蟹共作，均能显著提升土壤易氧化有机碳、微生物生物量碳和土壤溶解有机碳含量，进而提高土壤呼吸量。值得关注的是，稻蟹共作系统内部存在明确的碳循环分工：蟹沟区能够增加土壤碳封存，但本身属于碳源；而水稻种植区则发挥碳汇作用，成功抵消了蟹沟区的二氧化碳排放，实现系统整体碳汇增益。在经济效益方面，稻蟹共作系统未对稻米产量造成影响，显著增加螃蟹年产量1.43–2.58 kg/ha，在三种种植模式中经济效益最高。因此，稻蟹共生模式在水稻和河蟹产量、净收入、总初级生产力以及土壤碳封存方面实现了平衡，为可持续性农业建立了可推广的模式。

本项研究的创新之处在于，系统对比解析了单养单作向稻蟹共作转型过程中碳收支特征与生态经济响应规律，定量阐明了系统内部碳源汇空间分异机制及整体碳汇增益效应。这一研究不仅精准揭示了稻蟹共作模式的碳汇提升路径与土壤有机碳组分演化特征，也为科学评估稻渔综合种养生态功能、构建低碳高效生态农业模式提供了坚实的理论依据与数据支撑，对于推动农田生态系统增汇减排与绿色可持续发展具有重要意义。研究成果得到了国家自然科学基金面上项目（52379043）、辽宁省应用基础研究计划项目（2023030237-JH2/1016）和辽宁省“兴辽英才”项目（XLYC1902064）等资助。

Fig. 1. Cumulative soil respiration and cumulative NEE during rice growth season in 2022 and 2023. (RM: rice monoculture system; CM: crab monoculture system; RC-RPA: rice planting area of rice-crab coculture system; RC-CRA: a crab refuge area of rice-crab coculture system; NEE: net ecosystem CO2 exchange). Error bars represent mean ± 95% confidence intervals (n=3). Means (columns) with different letters are significantly different at the P<0.05.

Fig. 2. Gross primary production (a), grain yield (c) under RM and RC in 2022 and 2023, crab carbon accumulation (b), crab yield (d) under CM and RC in 2022 and 2023. (RM: rice monoculture system; CM: crab monoculture system; RC: rice-crab coculture system). Error bars represent mean ± 95% confidence intervals (n=3). Means (columns) with different letters are significantly different at the P<0.05.

Fig. 3. A partial least squares path model (PLS-PM) describing the effects of soil environmental factors on net ecosystem CO2 exchange and soil carbon sequestration. Blue arrows (solid lines) represent negative effects; orange arrows (solid lines) represent positive effects. The number next to each arrow is the standardized path coefficient, and the width of an arrow indicates the strength of the relationship. “*”, significant at p < 0.05; “**”, significant at p < 0.01.

Fig. 4. Graphical Abstract

DOI: 10.1016/j.fcr.2025.110152

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2025.110152