稻蝦連作稻秸還田下克氏原螯蝦養(yǎng)成期稻田肥力變化初步研究

常國亮， 徐建明， 盧彩萍， 丁懷宇， 楊 柳， 姜 珊， 宋玉豪

(1.淮陰師范學院/江蘇省特色水產(chǎn)繁育工程實驗室，江蘇淮安 223300；2.淮安朱高生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司，江蘇淮安 223113)

稻漁綜合種養(yǎng)模式是一種稻田、水產(chǎn)種養(yǎng)相結合的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。其中，稻-克氏原螯蝦(，別稱小龍蝦)綜合種養(yǎng)是其中最主要的模式，該模式因技術容易掌握、效益好，近年來獲得快速發(fā)展，2020年全國稻-克氏原螯蝦綜合種養(yǎng)面積已達126.14萬hm[《中國小龍蝦產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2021)》]。稻-克氏原螯蝦綜合種養(yǎng)模式常見的有稻蝦(克氏原螯蝦)連作和稻蝦(克氏原螯蝦)共作2種模式，而稻蝦連作是其中主要的養(yǎng)殖模式，這種模式是指在1年的生產(chǎn)周期內(nèi)，種植1季水稻，隨后養(yǎng)殖1季克氏原螯蝦。在該養(yǎng)殖模式下，稻田中的有機碎屑、浮游生物、雜草等均可作為克氏原螯蝦的食物，而克氏原螯蝦攝食后的殘餌、糞便及活動對稻田的生態(tài)均可產(chǎn)生影響。所以，對稻蝦連作的研究除了養(yǎng)殖技術外，目前已有學者開始關注此種養(yǎng)殖模式下克氏原螯蝦對稻田生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)、浮游生物和土壤特性等的影響。因稻蝦連作模式下除少部分養(yǎng)殖戶因擔心水稻收獲后的稻秸腐爛導致水質(zhì)難以管理外，大部分養(yǎng)殖戶均把稻秸留下返田，不難預料的是這些稻秸肯定會對養(yǎng)殖稻田的肥力產(chǎn)生影響，而這方面的報道并未檢索到。因此，本研究調(diào)查稻蝦連作稻秸還田后克氏原螯蝦養(yǎng)成期(2018年11月至2019年6月)稻田土壤pH值、有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、緩效鉀含量、硝態(tài)氮含量等7個肥力指標的變化，以期為該模式下克氏原螯蝦養(yǎng)殖過程中科學地投餌、水草栽培、水質(zhì)調(diào)控等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗在江蘇省金湖縣金南鎮(zhèn)吳橋村進行，試驗稻田面積為1.33 hm，稻田四周開有環(huán)溝(寬4 m、深1.2 m)，克氏原螯蝦養(yǎng)殖期間稻田與環(huán)溝中均種植有伊樂藻()，覆蓋面積約40%。取樣前栽種水稻品種為徽兩優(yōu)882，水稻栽種前施有機肥1 200 kg/hm，11上旬收割水稻，水稻產(chǎn)為量 9 513 kg/hm。水稻收割時留稻樁高度約40 cm，所有稻秸還田。水稻收割后10 d開始加水，根據(jù)水質(zhì)情況逐步加深水位?？耸显r苗為前1年所留親本自繁，養(yǎng)殖期間投喂克氏原螯蝦專用配合飼料(蛋白含量28%)，克氏原螯蝦產(chǎn)量為1 921.95 kg/hm。

土壤樣品采集時間分別為2018年11月(水稻已收割，稻田已上水)和2019年2、4、6月(水稻栽種前)，依次設置為試驗第1、第2、第3、第4次取樣，均采用土壤肥力測定時常用的5點取樣法。第1、第4次取樣時，對同一個取樣點分別取 0～10 cm深度土層土壤(上層土壤)和10～20 cm深度土層土壤(下層土壤)，另外2次取樣(第2、第3次取樣)因稻田水位較深，只取0～10 cm土層土壤(上層土壤)。土壤肥力指標選取土壤pH值、有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、緩效鉀含量、硝態(tài)氮含量等7個指標。

1.2 樣品處理與分析

新鮮土壤取回后，將樣品平鋪在干凈的塑料箱中，放置在實驗室陰涼通風處自然風干。在自然風干過程中每天下午翻動1次樣品，以加速土壤干燥。當樣品風干至半干時，用鐵棒將大塊的土壤敲碎。用四分法取適量已風干敲碎的土壤樣品，先去除稻秸等土壤以外的侵入物品，再將土壤樣品碾碎，使樣品能全部通過2 mm孔徑的試驗篩。用篩子篩后的土壤先充分混勻，再裝入潔凈的土壤袋，置于樣品柜中存放備用。

pH值、有機質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、緩效鉀含量、硝態(tài)氮含量等7個土壤肥力指標均按照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標準中相關方法進行測定(pH值，NY/T 1377—2007《土壤pH的測定》；有機質(zhì)含量，NY/T 1121.6—2006《土壤檢測 第6部分：土壤有機質(zhì)的測定》；全氮含量：NY/T 1121.24—2012《土壤檢測 第24部分 土壤全氮的測定自動定氮儀法》；有效磷含量，NY/T 1121.7—2014《土壤檢測 第7部分：土壤有效磷的測定》；速效鉀、緩效鉀含量，NY/T 889—2004《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》；硝態(tài)氮含量，LY/T 1228—2015《森林土壤氮的測定》)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有數(shù)據(jù)均采用“平均值±標準差”表示。試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析，上層土壤測定指標采用單因子ANOVA對試驗結果進行方差分析，Tukey’s-b法進行多重比較；第1次與第4次取樣時的下層土壤之間以及2次取樣時上下層土壤測定指標對比分析采用-test進行分析；所有分析均取=0.05為差異顯著水平。

2 結果與分析

對上層土壤而言，第2、第3次取樣時的pH值均低于6.25，顯著低于第1、第4次(<0.05)，而第1、第4次取樣時pH值無差異，表明水稻收割后上層土壤pH值下降，到2019年6月水稻種植前，pH值恢復到水稻收割時的水平。有效磷含量在第1次取樣時(2018年11月)最高，達到(29.96±2.91) mg/kg，至第2次取樣時(2019年2月)降至最低，為(8.84±2.16) mg/kg，到第3、第4次取樣時(2019年4月、6月)，有效磷含量顯著上升，但仍顯著低于2018年11月(<0.05)。速效鉀含量隨取樣時間的推遲逐漸上升，至2019年6月第4次取樣時達到最高值(173.6±21.8) mg/kg，明顯高于前3次取樣。而緩效鉀含量在第3次取樣(2019年4月)時最低，為(346.4±22.2) mg/kg，顯著低于另外3次取樣(<0.05)，而另外3次取樣緩效鉀含量無顯著差異(>0.05)。有機質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮3個土壤肥力指標4次取樣時均無顯著差異(>0.05)(表1)。

表1 上層土壤肥力指標分析

對下層土壤而言，2018年11月水稻收割后第1次取樣時，有機質(zhì)、有效磷、緩效鉀含量顯著低于2019年6月第4次取樣時(<0.05)，而pH值、全氮含量、速效鉀含量、硝態(tài)氮含量在2次取樣時均無顯著差異(>0.05)(表2)。

表2 下層土壤肥力指標分析

對同一取樣點上、下層土壤而言，pH值、有機質(zhì)含量、全氮含量和有效磷含量第1次取樣時(2018年11月)，上層土壤值均顯著高于下層土壤值(<0.05)，但第4次取樣時(2019年6月)，已均無顯著差異(>0.05)。速效鉀、緩效鉀、硝態(tài)氮含量2次取樣時上、下層土壤均無顯著差異(>0.05)(表3)。

表3 同一取樣點上層、下層土壤肥力對比結果

3 討論與結論

稻-克氏原螯蝦綜合種養(yǎng)稻田中，磷元素非?；钴S，稻蝦共作模式下，土壤中全磷含量顯著高于常規(guī)種植水稻田，而在稻蝦共作、連作2種綜合種養(yǎng)模式稻田中，土壤中有效磷的含量均會隨著養(yǎng)殖年份的延長而增加。本試驗結果表明，從2018年11月水稻收割至2019年6月水稻栽種前的克氏原螯蝦養(yǎng)成期間，所測的7個指標中有效磷含量也是最活躍的成分。對上層土壤而言，4次取樣中2018年11月時最高，先下降，后上升，再下降，且上層土壤有效磷含量顯著高于下層土壤。究其原因，2018年11月時含量最高與其水稻栽培過程中施用磷肥、稻秸還田上水后稻秸腐爛等因素密切相關。室內(nèi)稻秸在水體內(nèi)自然腐爛試驗結果顯示，水稻秸稈用剪刀剪碎，水溫約18 ℃，磷酸鹽含量2 d內(nèi)就開始急劇上升，從0上升至0.17 mg/L左右，說明2018年11月土壤中有效磷含量最高與稻秸腐爛有密切的關系。2019年2月最低，是因為上水后隨稻秸、雜草等有機物腐爛、養(yǎng)殖水體惡化，養(yǎng)殖戶一般會通過加水、放水來調(diào)控水質(zhì)，土壤中的磷遷移至養(yǎng)殖水體后會隨放水大量流失。可見，在此期間稻田水質(zhì)惡化后放至自然水體，可為自然水體帶來大量的磷而污染水體。在稻秸返田過程的前2個月內(nèi)，建議稻蝦綜合種養(yǎng)戶通過將返田稻秸晾曬5 d左右，使稻秸失去大量水分降低上水后的腐爛速度，并通過逐步加水(先上水淹沒稻田10 cm左右，再視水質(zhì)情況逐步緩慢加水)等措施調(diào)控水質(zhì)，盡可能減少稻田內(nèi)的水外排。2019年4月，土壤中有效磷含量又顯著提高，應與克氏原螯蝦養(yǎng)殖過程中投喂的飼料有關，一般克氏原螯蝦飼料中均會添加磷酸二氫鈣等礦質(zhì)元素，以滿足克氏原螯蝦生長、蛻殼的需求；6月又稍許下降，這是因為6月時克氏原螯蝦已大部分出售，飼料投喂減少，且此時稻田伊樂藻等水生植物和藻類生長對磷的利用增加。對下層土壤而言，2018年11月有效磷含量顯著低于2019年6月，推測原因為2018年11月取樣前一段時間，未收獲的水稻處于生殖生長期，對磷等礦質(zhì)元素的需求量較大，下層有效磷被水稻利用；而2019年6月第4次取樣時上、下層土壤有效磷含量已趨于一致，表明上層土壤中的磷向下層遷移了。

從pH值來看，所有樣品均低于7.0，2019年2、4月顯著低于2018年11月和2019年6月，推測與稻秸腐爛產(chǎn)生酸性物質(zhì)有關，4月又是水質(zhì)變化劇烈時期和克氏原螯蝦快速生長階段，而克氏原螯蝦生長的適宜pH值為7.0～8.5，所以此時可考慮適當施用生石灰(75 kg/hm)進行調(diào)節(jié)，以促進克氏原螯蝦蛻殼和快速生長。2018年11月和2019年6月土壤pH值無顯著差異，而一些研究結果表明開展稻蝦綜合種養(yǎng)殖1年后，稻田土壤pH值會顯著上升，這與本研究結果并不一致，可能與不同地域的土壤性質(zhì)、稻田開展稻蝦綜合種養(yǎng)時間及施肥和生石灰施用等差異管理措施有關。

上層土壤有機質(zhì)含量在4次取樣之間無顯著差異，而下層土壤有機質(zhì)含量在2019年6月取樣顯著高于2018年11月，且此時上層、下層土壤有機質(zhì)含量無顯著差異。說明2018年11月水稻收割后，上層土壤有機質(zhì)含量高于下層土壤，但隨著時間的延長，下層土壤中有機質(zhì)含量逐漸增加，至2019年6月水稻栽種前上、 下層土壤中有機質(zhì)含量趨于一致，表明稻田綜合種養(yǎng)模式下，稻秸還田有助于增加水稻根系層有機質(zhì)，改善土壤通氣狀況，有利于水稻、伊樂藻等水生植物的生長，這與以前的研究結果一致。

上層土壤速效鉀、緩效鉀含量變化幅度明顯大于下層土壤，表明上層土壤速效鉀、緩效鉀含量受養(yǎng)殖水體影響較大，且現(xiàn)有研究結果表明，稻蝦種養(yǎng)模式稻田土壤中速效鉀含量變化并不一致(或上升或下降)，故有關速效鉀、緩效鉀的變化有待更進一步的研究。

綜上，對稻蝦連作模式而言，除關注該綜合種養(yǎng)模式下土壤養(yǎng)分變化對水稻的影響外，還應關注水稻收獲后養(yǎng)殖克氏原螯蝦的這段時間內(nèi)，稻秸還田后土壤有效磷含量、pH值、有機質(zhì)含量等土壤養(yǎng)分指標的快速變化是否顯著影響著養(yǎng)殖水體。建議此時間段內(nèi)通過栽培伊樂藻等水生植物、微生態(tài)水質(zhì)調(diào)控和科學投餌等措施，防止稻田水體惡化引起藍藻、青苔暴發(fā)，從而影響克氏原螯蝦的存活和生長。