稻蟹共作模式下稻蟹產(chǎn)出與土壤理化性質(zhì)的研究

胡宗云　楊培民　李文寬　李敬偉　富麗靜　李赫

摘 要：研究了“稻蟹共作”模式下稻蟹產(chǎn)出以及不同日期土壤的pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等理化指標的變化。結(jié)果表明：“稻蟹共作”模式下，養(yǎng)蟹田水稻的實粒數(shù)、實粒重、空粒重、單位產(chǎn)量均高于非養(yǎng)蟹田，但二者之間差異不顯著；與非養(yǎng)蟹田相比，養(yǎng)蟹田千粒重略小，但水稻的單位產(chǎn)量增加了3.55%。河蟹收獲時，體質(zhì)量由14.9 g增至（84.45±3.62）g，增重倍數(shù)接近6；根據(jù)當年河蟹收購價格15元/kg，扣除稻田工程、飼料及防逃設施費用，利潤可達3 661.5元/hm2。不同日期養(yǎng)蟹田土壤的pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀與非養(yǎng)蟹田無顯著性差異。

關鍵詞：稻蟹共作；土壤理化性質(zhì)；土壤養(yǎng)分

稻田種養(yǎng)模式是中國生態(tài)農(nóng)業(yè)的主要形式之一[1]。在同一生態(tài)系統(tǒng)下，水稻種植和動物養(yǎng)殖有機結(jié)合，充分利用了稻田立體空間的光、熱、水及生物資源，提高了單位面積種養(yǎng)殖的經(jīng)濟效益[2]?！暗拘饭沧鳌笔歉鶕?jù)稻蟹互利共生的原理發(fā)展形成的一種生態(tài)型種養(yǎng)新技術，現(xiàn)有的研究表明，“稻蟹共作”可控制雜草危害[3]，影響稻田底棲動物的多樣性[4]和水環(huán)境DO、pH、NH3-N等參數(shù)[5]。此外，“稻蟹共作”模式下稻田土壤容重、pH、總氮、總磷等參數(shù)發(fā)生了不同程度的變化[6-7]，這些理論研究為解釋“稻蟹雙收”提供了科學解釋。遼寧省盤山縣經(jīng)過多年的稻蟹種養(yǎng)實踐形成了“盤山模式”，并在多個省份進行了推廣。為更好地了解這種“稻蟹共作”模式，我們于2013年5-10月在盤山縣胡家鎮(zhèn)的田家村進行了田間試驗，并對稻蟹產(chǎn)出和土壤部分理化指標進行了測量，以期為該模式的應用和推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗選擇2個面積為0.6 hm2肥力相近的田塊，每個田塊均分為4塊，沿田塊四周距田埂0.6 m開挖環(huán)溝（溝寬0.8～1.0 m，深0.4～0.5 m），田埂壓實夯牢，埂高和埂寬均大于50 cm。試驗蟹種為遼河水系的中華絨螯蟹的扣蟹（規(guī)格為14.9 g/ind），放養(yǎng)密度為6 000 ind/hm2（雌雄比例為1∶1）；供試水稻品種為“鹽豐456”，水稻種植采用“大壟雙行，溝邊密植”模式[8]：大壟40 cm，小壟20 cm，穴距16 cm；稻田經(jīng)測土后一次性施足“緩控施水稻專用肥”作為底肥。

1.2 試驗設計

試驗設置養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹組，每個處理設4個平行。養(yǎng)蟹組T：投喂粗蛋白≥25%，粗脂肪≥4%，粗纖維≥6%的配合飼料；對照組CK：除不放養(yǎng)河蟹外，稻田工程和田間管理與養(yǎng)蟹組相同。

1.3 蟹田管理

河蟹每日投餌2次（6：00和18：00），日投餌量4-5月為存池蟹質(zhì)量的1%～3%，6-7月為3%～5%，8-9月為2%～4%；早晨投餌量占全天的30%，傍晚占70%。蟹田7～10 d注換水一次，每次20～30 cm；試驗期間稻田內(nèi)水溫19.2～30.4 ℃，pH 7.38～8.48，DO 3.20～10.84 mg/L，NH3-N 0.04～0.12 mg/L。此外，每月按15～20 g/m3濃度潑灑生石灰一次。

1.4 樣品采集與測量

1.4.1 河蟹產(chǎn)量統(tǒng)計

1.4.2 水稻測產(chǎn) 測量實粒數(shù)、空粒數(shù)、實粒重和空粒重，計算千粒重和理論單位產(chǎn)量，采樣方法和測量方法參照張國榮等[9]。

1.4.3 土壤理化性質(zhì)測定 在2013年6月8日至10月18日試驗期間，每田塊按對角線5點法采集0～20 cm深處土壤，每個處理的樣品混合為一個土樣帶回實驗室進行晾干、研磨等預處理，測定土壤的pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀5個指標：pH采用電極法測定；有機質(zhì)采用重鉻酸鉀-硫酸法；堿解氮采用堿解擴散法；有效磷采用NaHCO3-鉬銻抗比色法；速效鉀采用NH4OAC浸提火焰光度法[10]。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

測量指標以mean±sd形式表示，對兩個處理的數(shù)據(jù)進行獨立樣本T檢驗，顯著水平為0.05。所有數(shù)據(jù)處理由軟件Excel和SPSS13.0完成。

2 結(jié)果

2.1 河蟹和水稻產(chǎn)量

表1表明，養(yǎng)蟹田水稻的實粒數(shù)、實粒重、空粒重、單位產(chǎn)量均高于非養(yǎng)蟹田，但二者之間差異不顯著；與非養(yǎng)蟹田相比，養(yǎng)蟹田千粒重略小，但水稻的單位產(chǎn)量增加了3.55%。河蟹收獲時，體質(zhì)量由14.9g增至（84.45±3.62）g，增重倍數(shù)接近6；根據(jù)當年河蟹收購價格15元/kg，扣除稻田工程、餌料及防逃設施費用，利潤可達3 661.5元/hm2。

2.2 稻蟹共作對土壤理化性質(zhì)影響

2.2.1 pH 如圖1所示，pH值在施底肥后15 d左右達到最高值（養(yǎng)蟹田：9.14±0.17；非養(yǎng)蟹田：9.29±0.05），此后逐漸降低，最后趨于穩(wěn)定；計算可得到養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田的pH值均值為8.93±0.16和8.92±0.16，兩地塊不同時間測量值無顯著差異（P>0.05）。

2.2.2 有機質(zhì) 如圖2所示，養(yǎng)蟹田與非養(yǎng)蟹田的有機質(zhì)在試驗期間整體呈“波浪”狀變化，其中7月9日至8月8日期間維持在較高水平（>090%），8月23日至9月8日期間在0.60%～0.80%波動，隨后在9月23日出現(xiàn)了次高值（>0.90%）。試驗期間養(yǎng)蟹田有機質(zhì)含量均值為（088±0.18）%，略高于非養(yǎng)蟹田的（0.85±012）%，但兩地塊不同時間的有機質(zhì)含量無顯著差異（P>0.05）。

2.2.3 堿解氮 試驗期間，養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田堿解氮變化趨勢相同：先升高后趨于穩(wěn)定（圖3）。兩塊試驗田的堿解氮最高值均出現(xiàn)在7月24日，此時養(yǎng)蟹田堿解氮含量最大（53.56±15.81 g/kg），略高于非養(yǎng)蟹田（46.34±12.45 g/kg）；試驗期間，養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田不同時間段堿解氮平均含量分別為（40.07±6.01）g/kg和（41.18±384）g/kg，統(tǒng)計表明兩地塊不同時間的堿解氮含量無顯著差異（P>0.05）。

2.2.4 有效磷 測量結(jié)果表明，養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田土壤有效磷含量均表現(xiàn)先降低后升高的趨勢。在試驗初始和結(jié)束階段土壤的有效磷含量較高，而在水稻生長期間有效磷含量維持在20 g/kg以下水平，其中最低值出現(xiàn)在8月23日（見圖4）：養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田有效磷含量分別降至（9.78±1.21）g/kg和（12.26±3.79）g/kg。試驗期間，養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田不同時間段有效磷含量均值分別為（16.94±4.95）g/kg和（17.37±3.81）g/kg，統(tǒng)計表明兩地塊不同時間的有效磷含量無顯著差異（P>0.05）。

2.2.5 速效鉀 試驗初期土壤速效鉀含量動態(tài)變化見圖5。兩地塊土壤速效鉀變化趨勢均呈“先升后降再升”波浪趨勢。試驗開始1個月時土壤速效鉀含量增至40 g/kg 以上，7.24日至8月23日期間，速效鉀含量低于40 g/kg，此后土壤有效鉀含量又增至40 g/kg 以上。試驗期間，養(yǎng)蟹田有效鉀含量為（39.95±3.55）g/kg，略高于非養(yǎng)蟹田（38.17±4.04）；除8月23日兩地塊速效鉀含量差異顯著（P<0.05）外，兩地塊其它時間速效鉀含量均無顯著差異（P>0.05）。

3 討論

3.1 稻蟹共作對水稻產(chǎn)量的影響

水稻的產(chǎn)量性狀是水稻遺傳基因和多種環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，影響產(chǎn)量的因素多而復雜[11]；有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重是水稻產(chǎn)量構(gòu)成的3個基本因素，直接影響水稻的最終產(chǎn)量，有效穗數(shù)易受生長環(huán)境影響，其變化相對較大；千粒重一般與水稻種質(zhì)有關，受外在環(huán)境影響較小，數(shù)值相對穩(wěn)定；而穗粒數(shù)則介于兩者之間[12-14]。本研究中發(fā)現(xiàn)，在水稻品種和栽培模式一致的前提下養(yǎng)蟹田的千粒重略小于非養(yǎng)蟹田，而養(yǎng)蟹田的產(chǎn)量則略高于非養(yǎng)蟹田，這可能因為養(yǎng)蟹田的河蟹覓食活動加快了土壤有機質(zhì)的分解，促進了水稻根部的通透性和改善稻田通氣條件[15]，利于水稻的生長和分蘗，從而增加了有效穗數(shù)和穗粒數(shù)。

3.2 稻蟹共作對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤酸堿性是土壤的重要屬性，也是影響土壤肥力的一個重要因素[16]。本研究中養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田土壤pH均在施底肥后兩周左右pH值增加至最高值，隨后降低最后趨于穩(wěn)定。這種變化規(guī)律可能與6-8月高溫期間，土壤中的氨揮發(fā)加快帶走了游離的OH-，使得H+量增加，從而降低了土壤的pH有關[17]。本研究中的地塊在試驗期間土壤pH值在8.5以上，明顯高于同一區(qū)域其它試驗地塊（7.0～8.1）[6，18-19]，這可能與試驗地點和測量方法存在差異有關。

有機質(zhì)是衡量土壤肥力的主要標志之一，一方面土壤有機質(zhì)含有大量植物生長所必需的大量元素和微量元素，另一方面土壤有機質(zhì)含量高有助于土壤中酶活性的發(fā)揮，加速土壤養(yǎng)分分解、轉(zhuǎn)化合成，促進作物生長[19]。本研究中養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田有機質(zhì)動態(tài)變化趨勢一致：先升高后降低再升高的波浪狀變化；這與徐敏等[19]研究結(jié)果相近。

土壤中N、P和K是植物生長必需的營養(yǎng)元素。堿解氮、有效磷和速效鉀是指可被植物短期吸收利用的氮、磷和鉀的組份，是反映土壤肥力的重要指標。本研究中發(fā)現(xiàn)，水稻對堿解氮的吸收高峰主要發(fā)生在8月8日至9月8日期間（抽穗期-成熟期），有效磷的吸收高峰發(fā)生在7月9日至9月8日期間（拔節(jié)期-抽穗期-成熟期），而速效鉀的吸收高峰發(fā)生在7月24日至8月23日期間（抽穗期）。吸收高峰期間三個參數(shù)的測量值均維持在較低水平，高峰期前后測量值均有不同程度的升高。比較養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田三個參數(shù)動態(tài)變化發(fā)現(xiàn)：放養(yǎng)河蟹不能顯著改變稻田土壤堿解氮、有效磷和速效鉀的組成；比較養(yǎng)蟹田和非養(yǎng)蟹田三個參數(shù)均值發(fā)現(xiàn)：養(yǎng)蟹田除有效鉀均值略高于非養(yǎng)蟹田外，其它兩參數(shù)均值都略小于非養(yǎng)蟹田。這與汪清等[6]和徐敏等[19]研究結(jié)果不一致，其原因有待進一步研究。

參考文獻：

[1]

王纓.稻田種養(yǎng)模式生態(tài)效益研究.生態(tài)學報，2000，20（2）：311-316

[2] 王武.北方稻田養(yǎng)蟹產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路.中國水產(chǎn)，2008，（10）：11-13

[3] 呂東鋒，王武，馬旭洲，等.稻蟹共生對稻田雜草的生態(tài)防控試驗研究.湖北農(nóng)業(yè)科學，2011，50（8）：1574-1578

[4] 李巖，王武，馬旭洲，等.稻蟹共作對稻田水體底棲動物多樣性的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2013，21（007）： 838-843

[5] 張云杰，王昂，馬旭洲，等.稻蟹共作模式稻田水質(zhì)水平變化初步研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2013，40（14）： 16-19

[6] 汪清，王武，馬旭洲，等.稻蟹共作對土壤理化性質(zhì)的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2011，50（19）： 3948-3952

[7] 徐敏，王武，馬旭洲.稻蟹共生系統(tǒng)不同水稻栽培模式土壤理化性狀和有效養(yǎng)分的變化規(guī)律.廣東農(nóng)業(yè)科學，2013，40（9）：53-57

[8] 王昂，王武，馬旭洲.稻蟹共作模式的發(fā)展歷程和前景展望[J].吉林農(nóng)業(yè)科學，2013（3）： 022

[9] 張國榮，李菊梅，徐明崗，等.長期不同施肥對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2009，42（2）： 543-551

[10] 中國土壤學會農(nóng)業(yè)化學專業(yè)委員會編.土壤農(nóng)業(yè)化學常規(guī)分析方法[M].北京：科學出版社，1983

[11] 胡文河，鄧少華.不同群體水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀間的相互關系[J].吉林農(nóng)業(yè)大學學報，2002，24（5）： 9-12

[12] 馬錚，霍二偉，盧兆成，等.雜交水稻主要性狀對產(chǎn)量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2006 （3）： 21-23

[13] 姜廷波，李榮田.水稻穗型構(gòu)成性狀的相關與通徑分析[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報，1995，26（4）： 330-335

[14] 袁奇，于林惠，石世杰，等.機插秧每穴栽插苗數(shù)對水稻分蘗與成穗的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2008，23（10）： 121-125

[15] 安輝，劉鳴達，王厚鑫，等.不同稻蟹生產(chǎn)模式對稻蟹產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響[J].核農(nóng)學報，2012，26（3）： 581-586

[16] 龍雅宜.切花生產(chǎn)技術[M].北京：金盾出版社.1993

[17] Fillery I R P，De Datta S K.Ammonia volatilization from nitrogen volatilization as a N loss mechanism in flooded rice fields [J].Fertilizer Research，1986，9： 78-98.

[18] 林彥芝.盤錦鹽堿地土壤養(yǎng)分狀況的調(diào)查研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術學院學報，2006，7（2）： 34-35.

[19] 徐敏，王武，馬旭洲.稻蟹共生系統(tǒng)不同水稻栽培模式土壤理化性狀和有效養(yǎng)分的變化規(guī)律[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2013，40（9）： 53-57

（收稿日期：2015-03-16修回日期：2015-03-23）