孫 穎,李 威,奚業(yè)文,成永旭,李嘉堯

( 1.上海海洋大學(xué),農(nóng)業(yè)農(nóng)村部稻漁綜合種養(yǎng)生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 201306; 2.上海海洋大學(xué),上海水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心,上海 201306; 3.上海海洋大學(xué),水產(chǎn)科學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,上海 201306; 4.安徽省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站,安徽 合肥 230000 )

稻-小龍蝦[克氏原螯蝦(Procambarusclarkii)]綜合種養(yǎng)模式(以下簡稱“稻蝦種養(yǎng)模式”)是我國長江中下游平原地區(qū)一種主流的將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合的新型生態(tài)農(nóng)業(yè)模式,近年來發(fā)展迅速,獲得了較好的效益,2019年全國稻蝦養(yǎng)殖面積已達(dá)110萬hm2[1-2]。目前在稻蝦種養(yǎng)模式的輪作階段,通常采用秸稈還田的方式來增加土壤肥力,培養(yǎng)稻田生物作為克氏原螯蝦的天然餌料[3]。水稻秸稈富含氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,秸稈還田可以將秸稈中的營養(yǎng)元素釋放到土壤中,改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,同時(shí)減少化肥的使用,從而改善稻田生態(tài)環(huán)境[4-5]。秸稈還田通過改變土壤有機(jī)質(zhì)、土壤總磷、土壤容重等參數(shù)進(jìn)而影響土壤動(dòng)物的生長[6-9],部分大型底棲動(dòng)物具備較高營養(yǎng)價(jià)值,是蝦蟹等水生動(dòng)物喜食的動(dòng)物餌料[10-11]。有研究表明,秸稈還田處理后的土壤動(dòng)物種群和多樣性明顯高于未進(jìn)行秸稈處理的土壤[12-14]。但若還田方法不當(dāng),會(huì)導(dǎo)致死苗、作物病害,造成土壤和水體污染,進(jìn)而影響克氏原螯蝦的后續(xù)生長[15-16]。有研究表明,還田量較低,促肥效果不明顯,而還田量過大,則會(huì)導(dǎo)致土壤微生物與作物幼苗爭(zhēng)奪養(yǎng)分,影響作物后續(xù)生長[17]。

大型底棲動(dòng)物作為稻蝦生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)[18]。在適宜的生態(tài)環(huán)境下,大型底棲動(dòng)物物種數(shù)量均勻、物種多樣性高;當(dāng)生態(tài)環(huán)境惡化時(shí),耐污種大量的生長會(huì)導(dǎo)致物種多樣性降低[19-21]。因此,大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)變化具有較好的環(huán)境指示作用,可用于評(píng)估秸稈還田及克氏原螯蝦放養(yǎng)后的稻田生態(tài)環(huán)境情況。筆者研究不同秸稈還田量對(duì)稻蝦田大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)合環(huán)境因子分析,為冬春季稻蝦田合理還田提供理論依據(jù),同時(shí)也為促進(jìn)稻蝦種養(yǎng)模式的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及養(yǎng)殖管理

本試驗(yàn)于2018年12月—2019年8月在上海海洋大學(xué)崇明基地(N 31°34′, E 121°33′)進(jìn)行,試驗(yàn)地處上海崇明區(qū)豎新鎮(zhèn),屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,溫和濕潤。經(jīng)檢測(cè)試驗(yàn)地供試土壤為砂壤土,試驗(yàn)開始前0～20 cm土層土壤總氮0.59 g/kg,土壤總磷0.22 g/kg,有機(jī)質(zhì)10.89 g/kg,土壤容重1.14 g/cm3,pH 7.6。每個(gè)稻蝦田塊面積125 m2(12.5 m×10.0 m),按田塊面積的10%在四周開“回”字溝,環(huán)溝深度0.6 m、上寬0.5 m、下寬0.3 m,中央為種稻平臺(tái)。各田塊均有獨(dú)立進(jìn)排水。2018年12月27日按2000 kg/hm2的用量采用生石灰對(duì)稻蝦田進(jìn)行消毒。試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)還田量(1500、3500、4500 kg/hm2)組和1個(gè)對(duì)照組(還田量為0),每組3個(gè)平行(表1)。將自然風(fēng)干的秸稈粉碎成3～5 cm的段狀,于2019年1月24日鋪蓋于土壤表面,氮肥均勻潑灑在水稻種植平臺(tái)上,各處理組統(tǒng)一深翻15 cm,還田后當(dāng)日對(duì)稻蝦田進(jìn)行加水,試驗(yàn)期間,每5 d補(bǔ)水1次,保持水位在平臺(tái)以上30～35 cm。3月中旬在環(huán)溝內(nèi)種植伊樂藻(Elodeanuttallii)和空心蓮子草(Alternantheraphiloxeroides)約占環(huán)溝總面積的30%,并及時(shí)打撈,控制所占面積。2019年4月28日,除對(duì)照組外,每個(gè)稻蝦田塊投放平均體質(zhì)量(5.2±1.2) g的克氏原螯蝦600尾。此后每日18:00按蝦體質(zhì)量的3%～5%投喂商業(yè)配合飼料(澳華飼料有限公司),根據(jù)天氣情況和克氏原螯蝦的生長狀況靈活調(diào)整投喂量。飼料的營養(yǎng)組成:粗蛋白(干質(zhì)量)28.6%、總脂肪(干質(zhì)量)4.34%、水分8.36%、灰分(干質(zhì)量)4.04%。

表1 試驗(yàn)處理的秸稈和氮肥施用量以及碳氮比Tab.1 Application rates of rice straw and urea, and C/N ratios in the experimental treatments

1.2 樣品采集及處理

在2019年1月24日、3月4日、4月1日、5月3日、6月17日和7月18日水溫處于穩(wěn)定上升期的晴天采集土壤大型底棲動(dòng)物,使用面積為0.09 m2的索伯網(wǎng)按照對(duì)角線布點(diǎn)法在每個(gè)田塊采樣。將樣品用水洗凈,除去可見雜質(zhì)后,在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行物種鑒定、計(jì)數(shù)及質(zhì)量計(jì)算。樣品的鑒定參照《淡水微型生物與底棲動(dòng)物圖譜》[22],樣品的數(shù)量及質(zhì)量按照1 m2進(jìn)行密度(個(gè)/m2)及生物量(mg/m2)的換算。

1.3 環(huán)境因子的測(cè)定

采用“5點(diǎn)法”收集土壤表層土(0～20 cm)裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室,剔除可見雜質(zhì)。室內(nèi)自然陰干后粉碎,過0.425 mm篩網(wǎng),用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。用環(huán)刀采集土壤,放入烘箱,100 ℃烘干至恒等質(zhì)量,利用土壤濕質(zhì)量與干質(zhì)量差值計(jì)算土壤容重。在稻田環(huán)溝四周每條邊的中心點(diǎn)進(jìn)行水樣的采集,用1 L采水器在每個(gè)點(diǎn)距離水面30 cm處采集水樣進(jìn)行水化分析,一部分水樣進(jìn)行水體總氮、總磷的測(cè)定,一部分水樣混勻經(jīng)0.22 μm的微孔濾膜過濾后用于氨氮、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和磷酸鹽含量的測(cè)定。

水體溶解氧水平、pH、水溫采用哈希多參數(shù)水質(zhì)測(cè)量儀測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定,土壤總氮采用凱式定氮法測(cè)定,土壤總磷采用酸溶-鉬銻抗分光光度法測(cè)定。水體總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB 11894—89)測(cè)定,水體總磷采用鉬酸銨分光光度法(GB 11893—89)測(cè)定、水體氨氮含量采用納氏試劑分光光度法(GB 7479—87)測(cè)定,硝態(tài)氮含量采用紫外分光光度法(HJ/T 346 2007)測(cè)定,亞硝態(tài)氮含量采用分光光度法(GB 7493—87)測(cè)定,磷酸鹽含量采用鉬銻抗分光光度法(GB 11893—89)測(cè)定。試驗(yàn)中所用試劑均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。土壤樣品的采集及處理參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[23]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)(H)以及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)(Y)分析不同采樣月的大型底棲動(dòng)物物種多樣性及優(yōu)勢(shì)種[24-25],各參數(shù)計(jì)算公式如下:

H=-∑Pilog2Pi

(1)

Y=Pi×fi

(2)

式中,Pi為第i種的個(gè)數(shù)與總個(gè)數(shù)的比值,fi為物種i出現(xiàn)的頻率。Y≥0.02時(shí),該種為優(yōu)勢(shì)種。

試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。利用SPSS 20.0軟件對(duì)密度、生物量、多樣性指數(shù)、土壤和水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析,利用鄧肯法進(jìn)行組間差異性分析,P<0.05為差異顯著。利用t檢驗(yàn)進(jìn)行相同處理不同時(shí)間段差異性分析,P<0.05為差異顯著。采用GraphPad Prism 8.0軟件繪圖。運(yùn)用CANOCA 5.0軟件對(duì)大型底棲動(dòng)物和環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析并繪圖。

2 結(jié) 果

2.1 大型底棲動(dòng)物的總密度和生物量

大型底棲動(dòng)物總密度變化見圖1a,整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)呈先升后降趨勢(shì)。秸稈還田后,各處理隨時(shí)間明顯增加,均在5月達(dá)到密度峰值,密度與還田量關(guān)系表現(xiàn)為4500 kg/hm2>3500 kg/hm2>1500 kg/hm2,投放克氏原螯蝦后,6月各組均有下降,下降幅度依次為3500 kg/hm2>1500 kg/hm2>4500 kg/hm2>0。7月對(duì)照組已顯著高于其他組(P<0.05)。

圖2 香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes in Shannon-Wiener′s diversity index

大型底棲動(dòng)物生物量變化見圖1b,整體也呈先升后降趨勢(shì)。其中還田量4500 kg/hm2組提升生物量作用明顯。還田量4500 kg/hm2組在3月已顯著高于其他處理組(P<0.05)。生物量與還田量的關(guān)系均表現(xiàn)為4500 kg/hm2>3500 kg/hm2>1500 kg/hm2。投放克氏原螯蝦后,各處理組在6月開始下降,下降幅度依次為3500 kg/hm2>1500 kg/hm2>4500 kg/hm2>0。7月對(duì)照組有所下降,還田量1500、3500、4500 kg/hm2組小幅度上升。

2.2 物種多樣性

試驗(yàn)開始后,各組香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)均呈上升趨勢(shì),還田量1500 kg/hm2組、3500 kg/hm2組和4500 kg/hm2組增速較快。還田量同樣影響香農(nóng)-維納多樣性指數(shù),4月還田量3500 kg/hm2組和4500 kg/hm2組已顯著高于其他組(P<0.05)。投放克氏原螯蝦后,7月對(duì)照組持續(xù)上升并顯著高于其他組(P<0.05)。還田量1500 kg/hm2組、3500 kg/hm2組和4500 kg/hm2組相比5月明顯下降。

2.3 優(yōu)勢(shì)種及其密度變化

6次采樣共檢測(cè)出大型底棲動(dòng)物13種,其中環(huán)節(jié)動(dòng)物有蘇氏尾鰓蚓(Branchiurasowerbyi)、霍甫水絲蚓(Limnodrilushoffmeisteri)、正顫蚓(Tubifextubifex)、水蛭(Hirudo),軟體動(dòng)物有泉膀胱螺(Physafoncinalis)、大臍圓扁螺(Hippeutisumbilicalis)、中華圓田螺(Cipangopaludinacahayensis)、銅銹環(huán)棱螺(Bellamyaaeruginosa)、方格短鉤蜷(Semisulcospiracancellata)、河蜆(Corbiculafluminea),節(jié)肢動(dòng)物有粗腹搖蚊(Pelopia)、搖蚊幼蟲(Chironomidae)、羽搖蚊(Chironomusplumosus)。

以優(yōu)勢(shì)度≥0.02的物種為優(yōu)勢(shì)種,各組本底無差異,主要優(yōu)勢(shì)種為蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、泉膀胱螺和大臍圓扁螺。

還田后,各組中蘇氏尾鰓蚓的密度隨時(shí)間明顯增加。5月還田量3500 kg/hm2組與4500 kg/hm2組差異不顯著(P>0.05),但均顯著高于還田量1500 kg/hm2組和對(duì)照組(P<0.05)。投放克氏原螯蝦后,6月結(jié)果顯示,還田量1500、3500、4500 kg/hm2組明顯下降,而對(duì)照組持續(xù)上升并顯著高于其他組(P<0.05)。7月還田量1500、3500、4500 kg/hm2組雖有所增加,但顯著低于5月的采樣結(jié)果(P<0.05)(圖3)。

圖3 蘇氏尾鰓蚓的密度Fig.3 Density in B. sowerbyi上方“#”代表同一處理不同采樣時(shí)間段差異顯著(P<0.05),下同.Means with“#”above are significant difference in different sampling time periods in the same process, et sequentia.

各處理組霍甫水絲蚓密度在5月同樣達(dá)到峰值。5月時(shí),各組密度依次為1500 kg/hm2>3500 kg/hm2>0>4500 kg/hm2,還田量1500 kg/hm2組和3500 kg/hm2組無顯著差異。投放克氏原螯蝦后,各處理組密度明顯下降。7月還田量1500、3500、4500 kg/hm2組密度相比5月下降顯著(P<0.05),下降幅度依次為1500 kg/hm2>3500 kg/hm2>4500 kg/hm2>0(圖4)。

圖4 霍甫水絲蚓的密度Fig.4 Density in L. hoffmeisteri

大臍圓扁螺密度變化見圖5。1—5月還田量1500 kg/hm2組基本無增長趨勢(shì)。還田量3500、4500 kg/hm2組在5月達(dá)到峰值,密度與還田量的關(guān)系表現(xiàn)為4500 kg/hm2>3500 kg/hm2,差異不顯著(P>0.05)。投放克氏原螯蝦后,7月對(duì)照組密度持續(xù)上升,還田量1500 kg/hm2組無大臍圓扁螺,而還田量3500、4500 kg/hm2組相比5月下降顯著(P<0.05)。

圖5 大臍圓扁螺的密度Fig.5 Density in H. umbilicalis

各處理組泉膀胱螺的密度變化趨勢(shì)見圖6。1—5月還田量1500 kg/hm2組基本無增長趨勢(shì),還田量3500、4500 kg/hm2組同樣在5月達(dá)到密度峰值,密度與還田量關(guān)系表現(xiàn)為4500 kg/hm2>3500 kg/hm2,還田量4500 kg/hm2組密度在3月已顯著高于其他組(P<0.05)。投放克氏原螯蝦后,7月各組密度相比6月有所上升,但與5月結(jié)果無顯著差異(P>0.05)。

2.4 稻蝦田大型底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)與理化因子的相關(guān)性分析

冗余分析結(jié)果顯示,在1—5月還田量1500、3500、4500 kg/hm2組中,土壤總磷、土壤有機(jī)質(zhì)和土壤容重是影響大型底棲動(dòng)物群落的主要環(huán)境因子。優(yōu)勢(shì)種霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓的密度與土壤有機(jī)質(zhì)和土壤總磷正相關(guān),與土壤容重負(fù)相關(guān)(圖7a)。

圖7 大型底棲動(dòng)物(a)及軟體動(dòng)物(b)與環(huán)境因子的冗余排序Fig.7 RDA ordination diagram of macroinvertebrates(a)and Mollusca(b)-environmental factorsSOM.土壤有機(jī)質(zhì); STN.土壤總磷; SBD.土壤容重; T.溫度; TP.總磷; Bra.蘇氏尾鰓蚓; Lim.霍甫水絲蚓; Pel.粗腹搖蚊; Bel.銅銹環(huán)棱螺; Phy.泉膀胱螺; Hip.大臍圓扁螺; Cip.中華圓田螺; Hir.水蛭; Chi.羽搖蚊; Cor.河蜆.SOM.soil organic matter; STN.soil total phosphorous; SBD.soil bulk density; T.water temperature; TP.total phosphorous; Bra.B.sowerbyi; Lim.L.hoffmeisteri; Pel.Pelopia; Bel.B.aeruginosa; Phy.P.foncinalis; Hip.H.umbilicalis; Cip.C.cahayensis; Hir.Hirudo; Chi.C.plumosus; Cor.C.fluminea.

優(yōu)勢(shì)種密度分析結(jié)果顯示(圖5、圖6),還田量1500 kg/hm2組泉膀胱螺和大臍圓扁螺的密度始終較低,因此單獨(dú)將軟體動(dòng)物(銅銹環(huán)棱螺、泉膀胱螺、大臍圓扁螺、中華圓田螺、河蜆)和環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析。冗余分析表明,土壤總磷、水體總磷和水溫是影響軟體動(dòng)物的主要環(huán)境因子,優(yōu)勢(shì)種大臍圓扁螺和泉膀胱螺的密度均與上述3種環(huán)境因子正相關(guān)(圖7b)。

2.5 水土理化指標(biāo)

冗余分析得出的影響1—5月大型底棲動(dòng)物群落變化的主要環(huán)境因子的參數(shù)見表2。各月還田量1500、3500、4500 kg/hm2組土壤有機(jī)質(zhì)含量均無顯著差異(P>0.05),且高于對(duì)照組;隨時(shí)間延長,各組有機(jī)質(zhì)含量均呈上升趨勢(shì)。隨時(shí)間延長,各組土壤總磷呈上升趨勢(shì),各組間無顯著差異(P>0.05),還田量3500、4500 kg/hm2組始終高于還田量1500 kg/hm2組和對(duì)照組。隨時(shí)間延長,還田量1500、3500、4500 kg/hm2組土壤容重均呈下降趨勢(shì),對(duì)照組幾乎無變化,還田量3500 kg/hm2組下降幅度始終高于還田量1500、4500 kg/hm2組。隨時(shí)間延長,對(duì)照組水體總磷質(zhì)量濃度呈下降趨勢(shì)且變化較小;還田量1500 kg/hm2組始終低于還田量3500 kg/hm2組和4500 kg/hm2組,3個(gè)處理組均呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。還田期間,各組水體總氮質(zhì)量濃度先升后降,在4月達(dá)到峰值,然后隨著時(shí)間的推移迅速下降,保持較低的水平。

3 討 論

3.1 秸稈還田量對(duì)大型底棲動(dòng)物的影響

秸稈還田可以促進(jìn)稻田中物種多樣性的升高[12-14]。還田后,各還田量組的香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)均明顯上升,5月物種多樣性情況為3500 kg/hm2>4500 kg/hm2>1500 kg/hm2>0。物種優(yōu)勢(shì)度分析發(fā)現(xiàn),還田量1500 kg/hm2組對(duì)于螺類的密度促進(jìn)作用較小。還田量4500 kg/hm2組的螺類則大量生長,但霍甫水絲蚓生長速度較慢。還田量3500 kg/hm2組的螺類和霍甫水絲蚓均能大量生長,因而使得還田量3500 kg/hm2組的物種多樣性指數(shù)高于其他處理組。

已有研究發(fā)現(xiàn),大型底棲動(dòng)物的生長與環(huán)境因子具有相關(guān)性[19-21]。本試驗(yàn)冗余分析結(jié)果表明,蘇氏尾鰓蚓和霍甫水絲蚓的密度與土壤有機(jī)質(zhì)和土壤總磷正相關(guān),與土壤容重負(fù)相關(guān)。蘇氏尾鰓蚓和霍甫水絲蚓多生活在富含有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)的土壤環(huán)境中,喜食底棲藻類和有機(jī)碎屑等物質(zhì),通過頭部伸入底泥中獲取食物,其生長與沉積物有機(jī)質(zhì)、水體營養(yǎng)鹽水平呈正相關(guān)[26-28]。本試驗(yàn)中,還田量3500、4500 kg/hm2組土壤有機(jī)質(zhì)和土壤總磷質(zhì)量濃度高于還田量1500 kg/hm2組,可能是這兩組蘇氏尾鰓蚓的密度顯著高于還田量1500 kg/hm2組的主要原因。有研究表明,霍甫水絲蚓的密度除了與有機(jī)質(zhì)等環(huán)境因子有關(guān)外,也與其可利用的食物有關(guān)[28]。李艷等[28]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)沉積物中有機(jī)質(zhì)含量較高,但主要是較難消化的植物碎屑時(shí)也會(huì)導(dǎo)致霍甫水絲蚓密度較低。因此,難消化的植物碎屑較多可能是導(dǎo)致5月還田量4500 kg/hm2組有機(jī)質(zhì)含量高但霍甫水絲蚓的密度仍顯著低于對(duì)照組的主要原因。

冗余分析結(jié)果表明,土壤總磷、水體總磷和溫度是影響大臍圓扁螺和泉膀胱螺的密度的主要環(huán)境因子,兩種螺的密度與上述3種環(huán)境因子正相關(guān)。磷元素作為藻類和水生植物生長、繁殖的限制因子,磷含量的提高可以促進(jìn)水體中藻類的生長為螺類提供食源,還能促進(jìn)水生植物的生長為螺類提供棲息地[29-34]。因此,秸稈還田量不同造成的土壤總磷和水體總磷差異可能是導(dǎo)致5月還田量1500 kg/hm2組大臍圓扁螺和泉膀胱螺的密度顯著低于還田量3500、4500 kg/hm2組的主要原因。結(jié)果表明,秸稈還田可通過增加土壤有機(jī)質(zhì)、土壤總磷、水體總磷和改善土壤容重等方面促進(jìn)蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、大臍圓扁螺、泉膀胱螺等動(dòng)物的生長。

3.2 克氏原螯蝦對(duì)大型底棲動(dòng)物的影響

克氏原螯蝦在幼蝦階段會(huì)偏向于攝食大型底棲動(dòng)物[35-36]。投放克氏原螯蝦后,還田量1500、3500、4500 kg/hm2組的香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)和蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、大臍圓扁螺的密度均顯著下降。至7月,香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)表現(xiàn)為0>3500 kg/hm2>4500 kg/hm2>1500 kg/hm2。有研究表明,蝦蟹可通過直接攝食、擾動(dòng)或者破壞沉水植物間接影響大型底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)[37]。霍甫水絲蚓和蘇氏尾鰓蚓營養(yǎng)價(jià)值高,氨基酸豐富,是克氏原螯蝦喜食的動(dòng)物餌料[38-39]。這兩種動(dòng)物一般生活在土壤表層,對(duì)于水環(huán)境變化敏感度較高,一旦受到驚擾,會(huì)迅速鉆入深層土壤中[38]。隨著溫度升高,克氏原螯蝦生物擾動(dòng)作用增強(qiáng)[39-40],也間接影響物種的生活環(huán)境,造成這兩種動(dòng)物密度大幅度下降。

6—7月,還田量3500、4500 kg/hm2組的優(yōu)勢(shì)種大臍圓扁螺和泉膀胱螺的密度呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。大臍圓扁螺的密度在此期間大幅度下降。泉膀胱螺的密度在6月小幅下降后在7月有所回升。克氏原螯蝦隨著體質(zhì)量的增加,食性逐步轉(zhuǎn)為偏植食性,對(duì)水草的攝食增加[41]。有研究表明,螺類與沉水植物的生長密切相關(guān),沉水植物可以為螺類提供棲息地和繁殖地,同時(shí)沉水植物的枝葉以及附生藻類也是螺類的主要食源[34,42],這種“螺-草”之間的關(guān)系在小型螺類表現(xiàn)的更為明顯。水草上生長著大量著生藻類,是小型螺類的主食對(duì)象[34]。同時(shí)大臍圓扁螺體型相對(duì)較小,更易受到水草生物量的影響且更易被克氏原螯蝦捕食。因而兩種螺密度的變化可能與克氏原螯蝦對(duì)沉水植物的攝食有關(guān)?？耸显r的生物擾動(dòng)行為間接地造成了這兩種螺密度的變化。

3.3 秸稈還田量對(duì)稻蝦種養(yǎng)環(huán)境的影響

有研究表明,秸稈還田可以增加水體總氮和總磷含量[43],但水體中過高的氮、磷含量易引起水體富營養(yǎng)化[44]。1—3月,還田量1500、3500、4500 kg/hm2組的水體總氮質(zhì)量濃度無顯著差異,在4月后迅速下降;還田量1500、3500、4500 kg/hm2組的水體總磷質(zhì)量濃度自3月后緩慢升高,但始終保持在較低水平,表明在本試驗(yàn)設(shè)置的還田量條件下,秸稈腐解過程中對(duì)養(yǎng)殖水體中的氮、磷質(zhì)量濃度影響較小,合理控制還田量可有效降低此階段養(yǎng)殖水體的富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。

水稻秸稈還田后可以促進(jìn)土壤肥力的升高[45]。在本試驗(yàn)條件下,秸稈處理組的土壤有機(jī)質(zhì)隨時(shí)間明顯增加,并在4月已明顯高于對(duì)照組;土壤總磷含量表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì),還田量4500 kg/hm2組在5月已顯著高于對(duì)照組。冗余分析表明,土壤有機(jī)質(zhì)和土壤總磷與大型底棲動(dòng)物的生長正相關(guān),說明秸稈還田在增加土壤肥力的基礎(chǔ)上也可以促進(jìn)大型底棲動(dòng)物的生長,為克氏原螯蝦提供天然動(dòng)物餌料。

以上結(jié)果表明,適宜量的秸稈還田不僅能顯著提高土壤肥力,促進(jìn)大型底棲動(dòng)物生長,并對(duì)冬春季節(jié)的稻田養(yǎng)殖水體影響較小,同時(shí)提高土壤中有機(jī)質(zhì)、總磷等含量,為克氏原螯蝦的生長提供良好的生態(tài)環(huán)境和天然餌料。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)條件下,秸稈還田處理通過改善土壤容重、增加土壤有機(jī)質(zhì)和土壤總磷含量促進(jìn)大型底棲動(dòng)物的生長。還田量3500、4500 kg/hm2組對(duì)于提高物種總密度和生物量作用明顯,其中蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓、泉膀胱螺和大臍圓扁螺成為優(yōu)勢(shì)種。投放克氏原螯蝦后,蘇氏尾鰓蚓、霍甫水絲蚓和大臍圓扁螺的密度顯著下降,在5—7月可能是克氏原螯蝦重要的天然餌料。本試驗(yàn)不同秸稈還田量處理下,各組的水質(zhì)、土壤指標(biāo)始終處于安全范圍內(nèi)。綜合各秸稈還田處理組在提高物種多樣性、促進(jìn)物種生長作用結(jié)果及從作為克氏原螯蝦培養(yǎng)適口天然餌料可見,本試驗(yàn)條件下的最適秸稈還田量為3500 kg/hm2。