稻蝦種養(yǎng)模式對土壤肥力的影響

楊智景 顧海龍 顧明 王慧茹 王顯 楊大柳 馮亞明

摘要：稻蝦種養(yǎng)模式是我國農業(yè)供給側改革的重要舉措。土壤肥力是評價稻蝦種養(yǎng)模式綠色可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。選取新開挖的稻蝦種養(yǎng)稻田為研究對象，通過與相鄰的水稻單種稻田的土壤肥力進行比較，以此探討稻蝦種養(yǎng)模式對稻田土壤肥力的影響。結果表明，稻蝦種養(yǎng)模式可以顯著提高稻田及環(huán)溝內的土壤肥力。稻蝦種養(yǎng)模式中稻田土壤中pH值增加1.1，全氮含量增加了0.96 g/kg，特別是配合用尿素進行追肥的稻田內全氮含量增加了 1.24 g/kg，差異顯著。稻蝦種養(yǎng)模式中稻田土壤中速效鉀含量下降了46.5 mg/kg，差異顯著。稻田土壤有機質和有效磷含量呈上升趨勢，但差異不顯著。此外，新開挖的環(huán)溝土壤肥力顯著低于稻田土壤肥力。經稻蝦種養(yǎng)模式管理后，環(huán)溝內土壤肥力指標（pH值除外）均有顯著上升，但仍低于稻田土壤肥力。綜上所述，稻蝦種養(yǎng)模式對水稻單作下的土壤有改良作用，能增強土壤肥力。但是在施用有機肥的同時，還需要施用適量鉀肥進行追肥。

關鍵詞：稻蝦種養(yǎng)模式;青蝦;環(huán)溝土壤;土壤肥力

中圖分類號： S158.2 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）23-0245-05

稻蝦種養(yǎng)模式是一種將水稻與青蝦水產品養(yǎng)殖相結合的農業(yè)生產模式，稻蝦種養(yǎng)模式能有效利用水產品與水稻互利共生的生態(tài)優(yōu)勢，減少農藥、化肥的使用量，有效降低農業(yè)點、面源污染[1-2]。針對目前我國化肥和農藥使用過量的現狀以及農業(yè)供給側結構性改革的需求[3]，稻蝦種養(yǎng)模式確實是一種符合當前生產性應用的好模式。國內外對稻漁種養(yǎng)模式的研究主要集中在對水稻生長、產量、土壤細菌群落結構的研究[4-5]。相關研究表明，稻蟹[6]、稻鱉[7]、稻魚[8]共作對土壤理化性質的改善和提高發(fā)揮了積極的作用。但也有研究顯示，湖北地區(qū)的稻小龍蝦共作模式讓土壤磷肥供給能力顯著下降，長期的稻漁種養(yǎng)模式會破壞土壤中的磷肥供給能力[9]。但湖北地區(qū)的稻小龍蝦共作模式與江蘇里下河地區(qū)的稻蝦種養(yǎng)模式的生產管理、施肥管理等方面存在較大的差異，江蘇里下河地區(qū)的稻蝦種養(yǎng)模式對稻田土壤肥力的影響尚不清楚。

土壤肥力是土壤內物質、結構和理化性質與外界條件綜合作用的結果[10]，它的重要評價指標是土壤養(yǎng)分[11]。pH值、有機質含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量等對植物從土壤中吸收養(yǎng)分有重要的影響，是評價土壤肥力的重要指標[8]。江蘇里下河地區(qū)主要由稻蝦種養(yǎng)模式集成了綠色施肥、病蟲草害防治等多種生態(tài)共作技術[1]。通過這一模式的推廣，農民收益持續(xù)增長，稻蝦種養(yǎng)模式受到種養(yǎng)殖大戶的歡迎。

為了研究稻蝦種養(yǎng)模式對稻田土壤肥力的影響，在興化市中堡鎮(zhèn)國家現代農業(yè)示范園區(qū)新開挖了稻蝦種養(yǎng)塘口，通過改變施肥方法及病蟲草害防治方法，檢測土壤肥力評價指標變化規(guī)律，以期為稻田土壤肥力的提高提供基礎數據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗稻田 試驗于2019年3月至2019年12月在江蘇省泰州市興化市中堡鎮(zhèn)國家現代農業(yè)示范園區(qū)基地進行：稻小龍蝦種養(yǎng)面積 2.33 hm2，其中水稻種植面積2.1 hm2;稻青蝦種養(yǎng)面積 1.33 hm2，其中水稻種植面積1.2 hm2。稻田四周開挖環(huán)溝，環(huán)溝深度為1.2～1.5 m。在稻田環(huán)溝栽植水生植物，水草覆蓋面積占環(huán)溝面積的 40%～60%。

1.1.2 種養(yǎng)品種 養(yǎng)殖品種為青蝦，苗種來源于繁育基地，活力強，肢體完整，規(guī)格整齊，經檢驗檢疫合格;水稻品種為遲熟中粳稻品種南粳9108，具有優(yōu)質、高產、耐肥力強及抗病能力強等特點。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗設3個處理，T0為水稻單作常規(guī)種植，按照水稻單作施用化肥;T1為稻青蝦種養(yǎng)，施用有機肥取代化肥;T2為稻青蝦種養(yǎng)，施用有機肥的同時以尿素進行追肥。水生動物養(yǎng)殖面積以環(huán)溝面積進行統(tǒng)計。青蝦苗種于3月份放養(yǎng)。其中，青蝦苗種規(guī)格1 000～2 000 尾/kg，放養(yǎng)密度15 000～20 000尾/667m2，青蝦平時采用地籠方式適時捕撈、上市，水稻收割后干池捕撈。水稻于6月份育秧和移栽，水稻生長期間，T1、T2組水稻均不使用除草劑、農藥，11月份收割水稻。稻田種養(yǎng)模式的日常管理參照馮亞明等的管理方法[12]。苗種按照各模式要求放入環(huán)溝中養(yǎng)殖。整個種養(yǎng)周期內做好飼料投喂、水稻種植、水位控制、生物疾病防控等管理工作。飼料投喂遵循定時、定位、定量、定質投餌和“葷素搭配，精粗結合”的原則。

水稻種植過程中前期做到薄水返青、淺水分蘗、夠苗擱田;擱田復水后濕潤管理，孕穗期和抽穗期建立淺水層;抽穗以后采用干濕交替管理，遇到高溫天氣灌深水調溫。水位過淺及時補充，水質過濃及時換水。根據水質的變化情況定期潑灑微生物制劑改善水質。

堅持“預防為主，防治結合”的方針，一般每隔15～20 d，生石灰加水溶解成150～225 kg/hm2后在環(huán)溝中潑灑1次。定期在飼料中添加光合細菌、免疫多糖、維生素C、維生素E等藥物，制成藥餌投喂，以增強水生動物體質，減少病害的發(fā)生。

1.2.2 土壤樣品采集與測定指標

1.2.2.1 土壤采樣 分別于實施稻田種養(yǎng)模式前后在各稻田采集土壤樣品。按照5點取樣法隨機取5個點的土樣，取樣深度在0～20 cm。混勻每塊稻田的土壤并編號，簡單處理后在室溫下風干，進行后續(xù)相關指標測定。

1.2.2.2 土壤理化性質測定 土壤pH值、有機質含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量的測定方法參考郭海松等的方法[8]。土壤 pH值的測定方法為NY/T 1121.2—2006《土壤檢測第2部分：pH的測定》中的玻璃電極法，有機質含量測定方法參照LY/T 1237—1999森林土壤有機質的測定中的重鉻酸鉀氧化-外加熱法，全氮含量測定方法參照LY/T 1228—1999森林土壤全氮的測定中的半微量凱氏法，有效磷含量測定方法參照HJ 704—2014土壤有效磷的測定碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗分光光度法，速效鉀含量測定方法參照LY/T 1236—1999森林土壤速效鉀的測定乙酸銨浸提-火焰光度法。

1.3 數據統(tǒng)計與分析

使用Excel 2007進行數據統(tǒng)計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同種養(yǎng)模式對土壤pH值的變化規(guī)律

從圖1可以看出，剛開挖的環(huán)溝內的土壤pH值比稻田內土壤pH值高1.0;與處理前相比，處理后T0、T1、T2處理稻田土壤pH值分別為6.2、7.3、7.4，分別增加了-0.1、1.1、1.1，T1、T2組稻田土壤pH值顯著提高;環(huán)溝土壤T0、T1、T2處理pH值分別為7.2、7.5、7.5，分別增加了0.0、0.2、0.3個單位，處理間差異不顯著。

2.2 不同種養(yǎng)模式對土壤有機質含量的影響

從圖2可以看出，剛開挖的環(huán)溝土壤有機質含量比稻田土壤有機質含量低23.7 g/kg;與處理前相比，處理后T0、T1、T2稻田土壤有機質含量分別為29.7、29.6、28.4 g/kg，分別增加了1.4、2.8、0.9 g/kg，處理間差異不顯著;處理T0、T1、T2環(huán)溝土壤有機質含量分別為4.7、10.7、12.3 g/kg，分別較處理前增加0.1、6.0、7.7 g/kg，T1、T2組環(huán)溝土壤有機質含量較處理前顯著增加。

2.3 不同養(yǎng)殖模式對土壤全氮含量的影響

從圖3可以看出，剛開挖的環(huán)溝土壤全氮含量比稻田土壤全氮含量低1.38 g/kg;與處理前相比，處理后T0、T1、T2稻田土壤全氮含量分別為2.15、2.92、3.19 g/kg，分別較處理前增加0.18、0.96、1.24 g/kg，T1、T2組稻田土壤全氮含量顯著提高;處理T0、T1、T2環(huán)溝土壤全氮含量分別為0.6、1.38、1.52 g/kg，分別較處理前增加0.01、0.80、0.81 g/kg，T1、T2組環(huán)溝內全氮含量顯著增加。

2.4 不同種養(yǎng)模式對土壤有效磷含量的影響

從圖4可以看出，剛開挖的環(huán)溝土壤有效磷含量比稻田土壤有效磷含量低19.5 mg/kg;與處理前相比，處理后T0、T1、T2稻田土壤有效磷含量分別為40.8、46.5、46.2 mg/kg，分別增加1.9、5.9、6.5 mg/kg，差異不顯著;處理后T0、T1、T2環(huán)溝土壤有效磷含量分別為19.6、26.2、26.1 mg/kg，分別增加了0.2、7.3、7.0 mg/kg，T1、T2處理組環(huán)溝土壤有效磷含量顯著增加。

2.5 不同種養(yǎng)模式對土壤速效鉀含量的影響

從圖5可以看出，與處理前相比，處理后T0、T1、T2稻田內土壤速效鉀含量分別為138.7、94.8、108.3 mg/kg，分別降低了1.8、46.5、44.5 mg/kg，T1、T2處理組稻田土壤速效鉀含量顯著降低;處理T0、T1、T2環(huán)溝土壤速效鉀含量分別為64.8、89.4、88.8 mg/kg，較處理前分別增加1.6、23.9、27.0 mg/kg，T1、T2處理組環(huán)溝土壤速效鉀含量顯著增加。

3 討論與結論

pH值是土壤的一項重要指標，會影響土壤肥力及土壤微生物環(huán)境[13]。稻田內長期施用化肥導致土壤利用強度大，土壤酸化面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。土壤pH值對植物的生長有較大影響，土壤pH值降低會造成植株株高變矮，產量降低[14]。水稻最適宜生長的土壤pH值在7左右，但長江中下游糧食主產區(qū)在傳統(tǒng)的耕作模式下稻田土壤pH值總體緩慢下降，呈酸化的趨勢，這與施用過磷酸鈣等化肥有關[15]。剛開挖的環(huán)溝土壤pH值比稻田土壤pH值值高1.0，長期的水稻種植對土壤pH值有較大的影響，使土壤呈酸化趨勢;與稻蝦種養(yǎng)模式前相比，稻田土壤pH值約提高了1.1，這與稻蝦種養(yǎng)模式下使用石灰水消毒有關，石灰水消毒既能滿足青蝦的生長，又能中和土壤中的酸，促進有機肥的腐熟分解，達到土壤養(yǎng)分平衡的作用。同時，在水稻管理中應該減少過磷酸鈣這類化肥的使用。

有機質含量和全氮含量是衡量土壤肥力的重要指標，是水稻獲得高產的主要限制因素[16]。相關研究表明，長期施用氮肥土壤有機質含量大多是增加的[17]，全氮含量影響不明顯[18];施用有機肥后，土壤有機質含量和全氮含量增加比較明顯[17，19]。本研究結果表明，剛開挖的環(huán)溝土壤有機質、全氮含量比稻田土壤有機質、全氮含量分別降低了23.7、1.38 g/kg，環(huán)溝底層土壤養(yǎng)分比稻田表層土壤養(yǎng)分少。與T0組相比，T1、T2組稻田土壤中有機質含量均有所提高，但各組之間差異不顯著;全氮含量顯著增加;環(huán)溝土壤有機質和全氮含量均顯著增加。有機質含量有上升的趨勢但變化不明顯，這可能與有機肥及追加施用的尿素用量比較小有關。施用有機肥和化肥能使土壤中的全氮含量顯著增加，本結論與李燕青等研究結果[19]一致。環(huán)溝土壤有機質和全氮含量的顯著增加應與環(huán)溝新開挖養(yǎng)分較低、種植水草、飼料投喂、排泄物等因素有關。此外，環(huán)溝內雖然長期淹水但為了滿足青蝦生長需要，水體氧氣充足，有利于有機質的積累，能在1個養(yǎng)殖周期內迅速提高環(huán)溝底層土壤養(yǎng)分。

土壤中有效磷和速效鉀是能夠被植物吸收利用的形態(tài)，是評價土壤供磷、供鉀水平的重要指標[20]。本研究結果表明，剛開挖的環(huán)溝土壤有效磷、速效鉀含量比稻田土壤有效磷、速效鉀含量分別降低了19.5、77.3 mg/kg;與T0組相比，T1、T2組稻田土壤中有效磷含量均有所提高，但差異不顯著，速效鉀含量顯著減少;環(huán)溝土壤有效磷和速效鉀含量均顯著增加。稻蝦種養(yǎng)模式下有機肥、飼料及排泄物增加了土壤的有機質含量，減少了無機磷的固定，促進了無機磷的溶解，從而有效提高了土壤中有效磷的含量，本結論與佀國涵等研究結果[21]基本一致。稻田土壤中速效鉀含量顯著下降，這可能是由于水稻生長過程中未施用鉀肥，而且有機肥中鉀含量偏低，水稻生長消耗速效鉀較多[8，21-22]導致的。在稻蝦種養(yǎng)模式中，可能還需要試驗配合適時適量的補充鉀肥，以供水稻正常生長所需。

稻蝦種養(yǎng)模式下土壤肥力指標提升存在差異。由于養(yǎng)殖產生的殘餌、排泄物等原因，土壤中pH值、有機質含量、全氮含量和有效磷含量均呈上升趨勢，土壤肥力得到顯著提高，有利于水稻的生長。經過一輪生長周期，環(huán)溝土壤的肥力顯著上升。但研究發(fā)現種植水稻的土壤中速效鉀含量顯著降低。在連續(xù)種養(yǎng)的田塊需要及時補充鉀肥以滿足水稻生長所需。

稻蝦種養(yǎng)模式下青蝦可以利用稻田的雜草、浮游生物等天然餌料，減少水稻的病蟲害，青蝦的排泄物還能促進水稻的生長。稻蝦種養(yǎng)模式不僅是水稻種植和青蝦養(yǎng)殖的簡單空間結合，而且稻蝦種養(yǎng)模式改變了稻田的管理和生產方式，如增大了有機肥的投入，減少了化肥的使用，能避免噴灑農藥，是一條可持續(xù)的綠色農業(yè)生產道路。

參考文獻：

[1]楊智景，顧海龍，唐建清，等. 稻-蝦與稻-蟹種養(yǎng)模式下的水質及蝦、蟹生長動態(tài)[J]. 貴州農業(yè)科學，2018，46（2）：84-88.

[2]羅 衡，趙良杰，李 豐，等. 養(yǎng)殖鱉的引入對稻田土壤細菌群落結構的影響[J]. 水產學報，2018，42（5）：720-732.

[3]劉新宇，巨曉棠，張麗娟，等. 不同施氮水平對冬小麥季化肥氮去向及土壤氮素平衡的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2010，16（2）：296-303.

[4]王 蓉，朱 杰，金 濤，等. 稻蝦共作模式下稻田土壤氨氧化微生物豐度和群落結構的特征[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2019，25（11）：1887-1899.

[5]聶志娟，李非凡，趙文武，等. 哈尼梯田稻-鯉綜合種養(yǎng)模式下的微生物群落結構[J]. 水產學報，2020，44（3）：470-480.

[6]汪 清. 稻蟹共作對土壤理化性質和土壤有效養(yǎng)分影響的初步研究[D]. 上海：上海海洋大學，2011.

[7]趙 靜. 鱉稻綜合種養(yǎng)模式生態(tài)學效應及其機理研究[D]. 杭州：浙江大學，2018.

[8]郭海松，羅 衡，李 豐，等. 不同水稻栽培密度下青田稻-魚共生系統(tǒng)的土壤肥力[J]. 水產學報，2020，44（5）：805-815.

[9]Li Q M，Lei X，Xu L J，et al. Influence of consecutive integrated rice-crayfish culture on Phosphorus fertility of paddy soils[J]. Land Degradation & Development，2018，29（10）：3413-3422.

[10]唐海明，孫國峰，肖小平，等. 輪耕對雙季稻田土壤全氮、有效磷、速效鉀質量分數及水稻產量的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學報，2011，20（3）：420-424.

[11]康 軒，黃 景，呂巨智，等. 保護性耕作對土壤養(yǎng)分及有機碳庫的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學報，2009，18（6）：2339-2343.

[12]馮亞明，楊智景，顧海龍，等. 稻田生態(tài)養(yǎng)殖青蝦技術[J]. 農業(yè)工程技術，2018，38（32）：68-73.

[13]Pietri J，Brookes P C. Relationships between soil pH and microbial properties in a UK arable soil[J]. Soil Biology & Biochemistry，2008，40（7）：1856-1861.

[14]易鎮(zhèn)邪，袁珍貴，陳平平，等. 土壤pH值與鎘含量對水稻產量和不同器官鎘累積的影響[J]. 核農學報，2019，33（5）：988-998.

[15]李建軍，辛景樹，張會民，等. 長江中下游糧食主產區(qū)25年來稻田土壤養(yǎng)分演變特征[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2015，21（1）：92-103.

[16]張廣凱，宋祥云，劉樹堂，等. 長期定位施肥對小麥-玉米氮素利用及產量品質的影響[J]. 華北農學報，2015，30（4）：157-161.

[17]盧志紅，嵇素霞，張美良，等. 長期定位施肥對水稻土有機質含量及組成的影響[J]. 中國農學通報，2014，30（27）：98-103.

[18]張 剛，王德建，俞元春，等. 秸稈全量還田與氮肥用量對水稻產量、氮肥利用率及氮素損失的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2016，22（4）：877-885.

[19]李燕青，溫延臣，林治安，等. 不同有機肥與化肥配施對氮素利用率和土壤肥力的影響[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2019，25（10）：1669-1678.

[20]王偉妮，魯劍巍，魯明星，等. 水田土壤肥力現狀及變化規(guī)律分析——以湖北省為例[J]. 土壤學報，2012，49（2）：319-330.

[21]佀國涵，彭成林，徐祥玉，等. 稻蝦共作模式對澇漬稻田土壤理化性狀的影響[J]. 中國生態(tài)農業(yè)學報，2017，25（1）：61-68.

[22]黃紹文，金繼運，楊俐蘋，等. 糧田土壤養(yǎng)分的空間格局及其與土壤顆粒組成之間的關系[J]. 中國農業(yè)科學，2002，35（3）：297-302.王福喜，劉勁馳，吳定桂，等. 基于建筑泥漿脫水泥餅的基質配方對綠植生長發(fā)育的影響[J]. 江蘇農業(yè)科學，2020，48（23）：250-255.