Effects of Rice-crab Coculture on Soil Physical and Chemical Properties and Soil Enzyme Activities

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0592

Abstract

Abstract:

To explore the effects of rice-crab coculture on soil physical and chemical properties and soil enzyme activities, the differences of seven soil physical and chemical indexes and four soil enzyme activities between rice-crab coculture and rice monoculture were studied by using the cement pond simulating paddy field environment. The results showed that there were significant differences in soil bulk density, soil water content and total reducing substances between rice-crab coculture and rice monoculture (P<0.05). The total organic carbon of the rice-crab group was slightly higher than that of rice filed group, but the total nitrogen was slightly lower than that of rice field group. There was a significant difference in Eh between the rice-crab group and the rice monoculture group with a difference of 20.95%. The mechanical composition of soil particle size in rice-crab group and rice field group was silt>clay >coarse and fine sand, and the proportion of silt was more than 80%, and there was a significant difference between the two groups (P<0.05). With the increase of soil depth, the activities of four enzymes in rice filed group decreased significantly. The activities of urease, cellulase and sucrase in the rice-crab group showed the same trends as those in the rice field group, but the acid phosphatase did not change. It could be seen that the introduction of crabs into the integrated rice-crab system reduced the soil bulk density, increased the soil water content, and improved the soil quality. Soil enzyme activities were stronger in the 10-15 cm bottom soil where rice roots were more distributed, which promoted the efficient utilization of carbon and nitrogen by rice in the integrated rice-crab system. Therefore, the integrated rice-crab system is beneficial to both rice growth and crab culture, and can be used as an ecological planting and breeding model in Jiangsu Province.

Key words: rice-crab coculture, soil bulk density, soil water content, total reducing substances, soil particle diameter, soil enzyme activity

CHEN Youming, GUO Yanru, MA Xingkong, TIAN Jian, DONG Yuanhua. Effects of Rice-crab Coculture on Soil Physical and Chemical Properties and Soil Enzyme Activities[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(18): 58-65.

Figures/Tables 6

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土壤理化指标	测定方法	取样及方法说明
土壤含水率 (SWC)	烘干法	取0~5、5~10、10~15 cm的新鲜土样；在105℃的烘箱内将土样烘6~8 h至恒重，通过土壤烘干前后的质量差来计算含水率。
土壤容重 (BD)	环刀法^[14]	取0~5、5~10、10~15 cm的新鲜土样；用一定容积的环刀（一般为100 cm³）切割未搅动的自然状态土样，使土样充满其中，称量后计算单位容积的烘干土样质量。
土壤还原性物质总量 (RS)	Al₂(SO₄)₃浸提-K₂Cr₂O₇ 滴定法^[15]	取0~5、5~10、10~15 cm的新鲜土样
土壤粒径	BT-9300Z激光粒度仪	取表层0~5 cm的土样，新鲜土样带回实验室
土壤氧化还原电位 (Eh)	电位法^[16]	原位测定，土层-10 cm处，HJ 746-2015
总氮 (TN)	凯氏法^[17]	取0~15 cm的新鲜土样
总有机碳 (TOC)	重铬酸钾氧化— 分光光度法^[18]	取0~15 cm的新鲜土样

土壤理化指标	测定方法	取样及方法说明
土壤含水率 (SWC)	烘干法	取0~5、5~10、10~15 cm的新鲜土样；在105℃的烘箱内将土样烘6~8 h至恒重，通过土壤烘干前后的质量差来计算含水率。
土壤容重 (BD)	环刀法^[14]	取0~5、5~10、10~15 cm的新鲜土样；用一定容积的环刀（一般为100 cm³）切割未搅动的自然状态土样，使土样充满其中，称量后计算单位容积的烘干土样质量。
土壤还原性物质总量 (RS)	Al₂(SO₄)₃浸提-K₂Cr₂O₇ 滴定法^[15]	取0~5、5~10、10~15 cm的新鲜土样
土壤粒径	BT-9300Z激光粒度仪	取表层0~5 cm的土样，新鲜土样带回实验室
土壤氧化还原电位 (Eh)	电位法^[16]	原位测定，土层-10 cm处，HJ 746-2015
总氮 (TN)	凯氏法^[17]	取0~15 cm的新鲜土样
总有机碳 (TOC)	重铬酸钾氧化— 分光光度法^[18]	取0~15 cm的新鲜土样

处理	土壤深度/cm	土壤容重/(g/m³)	土壤含水率/%	土壤还原性物质总量/(cmol/kg)
稻田组(CK)	0~5 cm	1.34±0.03 bc	51.6±1.14 a	3.08±0.31 bc
	5~10 cm	1.45±0.01 ab	48.0±0.71 abc	3.56±0.38 ab
	10~15 cm	1.55±0.03 a	44.4±0.55 c	4.02±0.49 a
稻蟹组(RFC)	0~5 cm	1.23±0.09 c	45.2±2.59 bc	3.18±0.24 bc
	5~10 cm	1.30±0.08 bc	48.6±1.95 ab	2.92±0.16 c
	10~15 cm	1.35±0.15 bc	50.4±3.51 a	2.70±0.22 c

处理	土壤深度/cm	土壤容重/(g/m³)	土壤含水率/%	土壤还原性物质总量/(cmol/kg)
稻田组(CK)	0~5 cm	1.34±0.03 bc	51.6±1.14 a	3.08±0.31 bc
	5~10 cm	1.45±0.01 ab	48.0±0.71 abc	3.56±0.38 ab
	10~15 cm	1.55±0.03 a	44.4±0.55 c	4.02±0.49 a
稻蟹组(RFC)	0~5 cm	1.23±0.09 c	45.2±2.59 bc	3.18±0.24 bc
	5~10 cm	1.30±0.08 bc	48.6±1.95 ab	2.92±0.16 c
	10~15 cm	1.35±0.15 bc	50.4±3.51 a	2.70±0.22 c