3讨论
3.1稻蟹共作对土壤理化因子的影响
目前对于稻蟹共作主要采用对比实验来分析研究目标[11,18-20]。本研究在保证单一水稻种植(CK)与稻蟹共作(EG)2种模式的稻田单位灌溉水量、施肥量、水稻播种量及稻田耕作翻土深度都统一的条件下，对CK与EG土壤中7组理化指标在4−8月含量变化表明：引入蟹后EG中土壤pH升高以及SOM含量增加，同时降低了全盐的含量，其原因是蟹从环沟进入稻田中活动，如取食、排泄、打洞等，对土壤环境产生了影响。这些活动促进了土壤中的微生物活动，可能改变了土壤的酸碱平衡，从而导致pH值升高。蟹的这些活动有助于增加土壤中的氧气含量，促进了好氧微生物的活动，这些过程可能有助于提高土壤的pH值[21]。此外，稻蟹共作模式中，养殖过程中施用的生石灰消毒措施也是导致土壤pH升高的一个重要原因[22]。SOM含量增加以及全盐含量降低的主要原因可能是蟹类在土壤中活动时，改善土壤的结构，增强土壤的通透性和水分保持能力、加速有机物的分解和循环，使得有机物质更容易分解和降解，并有利于有机质的稳定性和长期积累。蟹类的排泄物和死亡体可以成为有机物的来源，这些有机物质经过微生物的分解作用，最终形成更为稳定的土壤有机质，提高土壤的有机质含量[23]。同时蟹类的引入会增加土壤中的生物多样性，包括微生物和其他土壤生物。这些微生物通过分解有机物质，加速了有机质的转化和积累过程。增强土壤的通透性和水分保持能力，有利于降低盐分的浓度，减少盐分在土壤中的积累。以及蟹类在土壤中的排泄物和死亡体可以作为有机物质的来源，经过分解后提供植物所需的营养元素，促进植物的生长，减少土壤中的盐分积累。EG中TN含量升高的主要原因可能是蟹类在土壤中活动时会摄食有机物和植物残体，经过消化作用后，排泄出含氮的有机物质和氨氮。这些有机物和氨氮可以被土壤微生物吸收和利用，最终转化为土壤中的无机氮，如硝酸盐和铵盐，从而增加了土壤的总氮含量[24]。同时水稻作为主要作物吸收土壤中的氮素，而蟹类的活动促进了土壤中氮素的供应和循环，有助于提高土壤中的氮素含量。水稻的根系分泌物和残体也提供了土壤中氮素的补充来源，促进了氮循环的正常运转。此外，引入蟹增加了土壤中的微生物生物量和多样性，特别是氮循环相关的微生物，如硝化细菌和还原细菌等，这些微生物通过氧化还原反应，促进了氮的转化和固定，进一步提高了土壤的总氮含量。
3.2稻蟹共作对土壤微生物多样性及群落结构的影响
土壤细菌群落多样性受季节变化影响[25]，也受地理位置的影响[26-28]，温度、湿度、总氮、总磷、有机质等因素均能够显著地影响细菌的群落结构[29-30]。细菌作为稻田土壤生态系统的重要组成部分，当采用稻蟹共作后，其敏感性会迅速地响应[31]。赖政等[20]研究表明，采用新型无环沟的稻虾共作模式，土壤细菌中的酸杆菌门(Acidobacteria)和绿屈挠菌门(Chloroflexi)相对丰度显著升高，同时对土壤微生物多样性和微生物群落结构影响较明显。王蓉等[32]研究表明影响土壤微生物数量、物种多样性和群落结构变化主要受土壤理化因子中硝态氮、铵态氮、pH含量的影响。
本研究对土壤细菌群落的多样性、结构组成和结构比较，根据Chao1、Faith_pd、Observed和Shannon指数表明，试验田在不同月之间群落多样性及丰富程度差异性显著。4月和8月细菌群落多样性最高，6月和7月次之，5月最低。CK与EG在4−8月物种多样性指数变化表明，稻田环沟引入蟹后可以明显改变土壤中细菌群落的物种多样性与丰度，其中4月和8月可以提高细菌群落的物种多样性与丰度，5月降低细菌群落的物种多样性，而6月对细菌群落的物种多样性与丰度的影响不明显。对CK和EG在4−8月门水平及属水平群落结构组成分析发现：在门水平上EG在4−8月变形菌门相对丰度处于绝对优势，在5月其相对丰度最高(96.64%)，其主要原因可能是相较于其他菌门，变形菌门相对耐高温，而其他菌门暴露下阳光下大量死亡，从而导致变形菌门相对丰度剧增。绿屈挠菌门在4−8月其相对丰度呈现增加趋势(除5月外)。与CK相比，引入蟹后的EG在4−8月相对丰度排名前20的细菌累积相对丰度都高于CK，说明引入蟹后能明显改变稻田土壤微生物群落结构和物种丰度。在属水平上，CK与EG属水平排名前10的菌属相对丰度对比，表明引入蟹后会提高EG土壤细菌中Pseudomonas菌属的相对丰度，同时也会降低Thiobacillus和Methanosaeta菌属的相对丰度。
引入蟹后EG土壤中变形菌门相对丰度和Pseudomonas菌属的相对丰度明显高于CK。变形菌门具有较强的有机物降解能力，能够分解复杂的有机物质[33]，将其转化为更简单的化合物，有助于提高土壤的肥力和营养循环效率。同时变形菌可以参与有机物和重金属的降解过程，有助于减少土壤和地下水的污染程度。Pseudomonas菌属中的一些菌株具有生物防治潜力，能够对抗多种植物病原菌和土壤病害菌，有助于提高农作物的健康和产量。同时Pseudomonas菌属可以降解重金属和有机化合物，清洁土壤和水体中的污染物。
3.3稻蟹共作下土壤微生物群落结构与理化因子的相关性
本研究表明变形菌门(Proteobacteria)是土壤微生物群落相对丰度最高的菌门，其他研究也表明稻田土壤中变形菌门也具有较高的相对丰度[34]。研究表明，当土壤中变形菌门相对丰度增加到一定比例有利于土壤肥力的保持，同时还能间接促进植物生长[35]。RDA分析表明稻田土壤中相对丰度排名前10的细菌群落中，TN对变形菌门(Proteobacteria)相对丰度影响最大，且呈正相关关系[36]。其原因可能是变形菌与TN含量存在相互促进作用，当土壤TN含量升高时变形菌也随之增加，从而起到有固氮能力[37]。拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度主要受TN和TP含量的影响，且与它们呈显著性关系[38]。其原因可能是土壤中拟杆菌门的相对丰度通常与土壤的有机质含量密切相关，而有机质的分解释放出的氮和磷则可促进拟杆菌门的生长。脱硫杆菌门(Desulfobacterota)相对丰度主要受TDS、TN和TP含量的影响，与TDS、TN和TP呈负相关关系，且TP对其影响最大。疣微菌门(Verrucomicrobiota)相对丰度主要受TDS和TN含量的影响。AP主要影响蓝菌门(Cyanobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度。SOM主要影响蓝菌门(Cyanobacteria)的相对丰度。pH和TK与相对丰度前10的菌门无显著性关系，且它们与这些菌门主要呈现正相关关系。变形菌门除与pH呈负相关外，与其他理化因子都呈现正相关关系；SOM仅与变形菌门呈正相关关系，与其他菌门主要呈负相关关系。
4结论
本研究通过对比宁夏引黄灌区传统水稻单一种植模式(CK)与稻蟹共作模式(EG)4−8月土壤理化指标及微生物群落结构的变化，揭示了稻蟹共作土壤微生物群落结构特征及影响因素。研究表明，在理化指标上，稻蟹共作种养模式提升了整个种养周期内土壤pH、TN和SOM含量，具有改善土壤环境、提高稻田土壤肥力的作用。在微生物群落结构特征上，稻蟹共作下，提升了变形菌门和假单胞菌属的相对丰度，有助于提高土壤的肥力和营养循环效率，提高农作物的产量，清洁土壤和水体中的污染物。TN是影响细菌相对丰度的主要理化因子，pH和TK与门水平相对丰度排名前10的菌门均无显著性关系。