近日，我院生态所环境监测团队的研究型论文《Rice-fish co-culture promotes multiple ecosystem services supporting increased yields》在国际著名期刊Agriculture, Ecosystems and Environment (一区Top期刊，IF=6.4)上正式在线发表。

稻鱼共生模式在我国已有2000多年的历史，为我国粮食安全做出了重大贡献。目前，该模式已逐渐在我国推广应用。稻鱼共生系统是一个广泛和综合的复杂生态系统，本研究发现：种养结合对于农田生态系统中蚯蚓种群的恢复作用非常显著，然而，对于作物收获后蚯蚓在这一过程中的作用知之甚少。该文章以位于上海崇明岛的我院乡村振兴示范基地（崇明三星镇西新村）的稻田养鱼（黄鳝和泥鳅）为研究案例，开展了为期两年的田间试验，通过调查水稻产量、蚯蚓种群、土壤质量（有效氮、磷、钾和有机质等）、害虫和捕食性节肢动物丰度，比较了稻鱼共生区和水稻单一栽培（无鱼）区这些指标的差异；文章发现并创新性地提出了稻鱼共生联动效应理论：稻田养鱼有利于保护和繁育蚯蚓；蚯蚓种群数量和生物量的增加，有利于提升土壤质量，而土壤质量提升，增加了水稻产量；同时，稻鱼共生系统增加了捕食性天敌控制害虫的效果。综合比较发现，稻鱼共生系统通过提升蚯蚓丰度、改善土壤质量、增强捕食性节肢动物自然控制害虫和水稻生产力来实现多种生态系统服务功能。

图1 稻鱼共生系统通过促进蚯蚓、土壤质量、害虫、捕食性天敌和水稻生产力各要素之间的联动效应来实现多种生态系统服务功能

图2 稻鱼共生系统存在迁移假说实证示意图

除验证稻鱼共生促进联动效应理论外，该文进一步测试了蚯蚓在稻田的迁移距离如何响应这种联动效应。为进一步回答作者提出的科学问题，该文聚焦于当前最流行的三面环沟模式(生产上稻鱼共生系统存在一面环沟、两面环沟、三面环沟共3种立体种养模式，三面环沟模式是指：稻田四面中的一面为田埂平地，这便于拖拉机、收割机、播种机等机械农事操作)，首次发现在稻鱼共生系统，至水稻生长季节，由于稻田处于淹水状态，蚯蚓被迫迁移至稻田田埂，待水稻收割完田间开始干燥时，蚯蚓开始迁移至稻田活动、繁育并肥沃土壤；紧接着，团队测试了蚯蚓迁移距离(即稻田田埂离田间调查到的蚯蚓样本之间的距离)与其他要素的相关关系。结果显示：随着蚯蚓迁移距离的增大，蚯蚓的数量和生物量下降，这引起土壤质量的下降和水稻性状指标(千粒重、有效穗数、每穗粒数等)的下降，而水稻性状指标的下降进一步诱发了害虫数量下降、害虫数量下降也导致取食害虫的捕食性天敌数量减少。相反，在水稻单作系统，因长期处于农药胁迫，蚯蚓数量锐减且不存在迁移距离引起的联动效应。鉴于稻鱼共生系统促进蚯蚓迁移且引发一些列联动效应的现象，作者提出了迁移假说(Migration Hypothesis)。

上海市农业科学院生态所李双喜研究员为论文的第一作者，上海市奉贤区农业技术推广中心江健、英国生态和水文中心Ben A. Woodcock博士、美国莱斯大学Evan Siemann教授、丹麦哥本哈根大学Andrea Cavalieri博士等为共同作者，我院吕卫光研究员和华东理工大学万年峰研究员为论文的共同通讯作者。该研究得到了上海市农委科技攻关项目、院卓越团队项目、国家自然科学基金面上项目等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2024.109417