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如何合理利用水土资源、在保障粮食生产的同时不对生态环境产生负面影响是当今世界农业面临的重大挑战。稻田浅水环境不仅是许多水生生物天然的栖患场所,而且为养殖鱼、虾、蟹和鳖等水产动物提供了良好的条件,因而利用稻田环境养殖水产动物形成的稻渔系统(本文的“渔”是水产动物的统称,以下同)一直受到持续的关注。研究表明,稻渔系统可增加食物产出(稻米和水产品),且可降低水稻生产肥料和农药的使用。此外,稻田系统中天然栖息着的各类非养殖性水生生物,可为人工有意养殖的水产动物提供丰富的饵料资源。但是,有关水产动物对稻田资源的利用特征的研究较少。稳定性同位素技术是研究生态系统营养级位置、食物网结构、动物食物来源、生态位宽度以及生物地理起源等的重要手段。本文以稳定性同位素技术为研究手段,通过文献整合分析确定几种水产动物的碳、氮稳定性同位素分馏系数,进而分析几种水产动物在稻田生态系统中的食性,并研究了瓯江彩鲤(俗称“田鱼”)土著种群的稳定性同位素和食性差异,得到了以下主要研究结果: 1.碳、氮稳定性同位素分馏系数的整合分析 对2008-2014发表的31篇文献(包含131组数据)进行了整合分析,结果表明,水生动物的碳稳定性同位素的分馏系数△13C在0.9298~1.2147‰之间,氮稳定性同位素的分馏系数△15N在2.5127~2.9987‰之间。不同种类水生动物之间(如节肢动物、爬行动物、鱼类等)的△13C和△15N值均存在显著性差异。 2.不同稻渔系统中水产动物的食性分析 应用碳、氮稳定性同位素技术对稻-鲤、稻-蟹、稻-鳖系统中的水产动物的食源进行了分析。结果表明,3种模式中,鲤、鳖、蟹的食源来自人工投喂饲料分别为66.46%,63.8%和62.0%,而来自稻田自然资源的分别为33.54%、36.2%和38.0%。 3.“田鱼”种群的稳定性同位素和食性差异分析 应用碳、氮稳定性同位素技术研究了“田鱼”的地理来源。结果表明,不同地理来源的“田鱼”体内的稳定性同位素比率存在显著差异,集约化养殖和传统农户养殖的“田鱼”体内的稳定性同位素比率也存在显著差异。因此,利用碳、氮稳定性同位素技术能确定“田鱼”种群的来源。 应用碳、氮稳定性同位素技术研究“田鱼”种群发现,不同基因型(表现为红色体色、黑色体色和花斑体色,以下简称“红鱼”、“黑鱼”和“花鱼”)的“田鱼”体内的稳定性同位素存在显著性差异,在各自的原产地,红色“田鱼”种群,δ15N和δ13C分别为5.022~5.935‰和-25.115~-24.172‰,黑色“田鱼”种群δ15N和δ13C分别为6.651~8.451‰和-25.032~-23.707‰,而花色“田鱼”种群δ15N和δ13C分别为5.395~6.477‰和-23.39~-21.698‰。 虽然这3种基因型“田鱼”的体型特征和生产量没有显著性差异,但其食性却表现出明显的不同。在投喂饵料的情况下,这3种基因型都以人工饲料为主要食物,饲料所占的比例分别为66.4%(红鱼)、62.5%(黑鱼)、65.4%(花鱼);但在混养不投喂饲料的情况下,红鱼和花鱼以不同程度地偏好程度取食着底栖动物(33.1%和22.6%)、水绵(23.2%和37.8%)和浮萍(28.7%和18.6%),黑鱼对生活环境中的底栖动物、水绵、田螺等各组分的摄取较为均匀,分别占其食物总量的20.1%、18.9%、20.3%。