稻蟹復合模式不同區(qū)位浮游生物多樣性分析

曾憲磊，陸詩敏，劉興國，程果鋒，顧兆俊

(中國水產科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所，上海 200092)

近年來，稻蟹種養(yǎng)結合作為一種漁農復合模式越來越受到重視。該模式基于稻蟹互利的生態(tài)作用原理，即中華絨螯蟹為稻田除草、滅蟲、疏土及增肥，稻田為蟹提供水資源，以及雜草、小型水生動植物、昆蟲與其他物質、能源[1-4]。目前，關于稻蟹復合模式的研究多集中在蟹稻種養(yǎng)技術上，對于稻蟹復合模式浮游生物的研究較少。王昂研究了精養(yǎng)蟹稻田、普通養(yǎng)蟹稻田、種稻不養(yǎng)蟹田3種模式下水稻不同生長期浮游動植物的生物多樣性[1]；李巖研究了稻蟹共生稻田、常規(guī)稻田模式下水稻不同生長期浮游動植物的生物多樣性[2]；汪宏偉等研究了稻蟹共生模式下不同養(yǎng)蟹密度對水生動物的影響，認為隨著放蟹數量的增加，各類水生動物的數量、生物量及多樣性指數減少[3]。以上研究均未涉及稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)不同區(qū)位下浮游動植物的多樣性分析。養(yǎng)蟹區(qū)陽光照射充足，能促進浮游植物的生長，進而影響浮游動物的生長。在種稻區(qū)，水位較淺，分蘗、拔節(jié)、揚花、成熟等不同水稻生長期對陽光的遮擋效果不一。本試驗為了研究稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)浮游動植物種類、數量、密度、多樣性等差異，選擇寧夏某稻蟹種養(yǎng)稻田，并選擇1個不養(yǎng)蟹稻田作為對照，分析稻蟹復合模式下不同區(qū)位浮游生物的多樣性，旨在為蟹-稻復合種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的構建及優(yōu)化提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與設計

水稻品種為寧粳50號；蟹種為中華絨螯蟹，規(guī)格為 10 g/只。以上材料均來自寧夏銀川市賀蘭縣。

取樣地點位于寧夏銀川市賀蘭縣(地理位置38°37′59″N，106°21′20″E)。取樣時間為2016年9月(水稻成熟期)。蟹稻種養(yǎng)稻田為長方形，長200 m，寬50 m。單面1條養(yǎng)蟹溝，寬1 m，水深1 m，離岸邊1 m。采樣時蟹溝3個點，稻田3個點，蟹溝采樣點與稻田采樣點一一對應，水平相距1 m。稻蟹復合模式中的種稻區(qū)域、養(yǎng)蟹區(qū)域分別簡稱稻-稻蟹、蟹-稻蟹，傳統(tǒng)種稻模式下的種稻區(qū)域簡稱稻-常規(guī)。

1.2 田間管理

育秧在每年4月15日前，稻田水稻種子用量45～60 kg/hm2。5月中旬進行移栽插秧，5月20日前結束。水稻秧苗移栽采取“雙行靠、邊行密”的栽培模式。“雙行靠”是指窄行距20 cm、寬行距40 cm，其表現形式為20 cm-40 cm-20 cm；“邊行密”是指在蟹溝兩側80 cm之內的插秧區(qū)，寬行中間加1行，即行間距全部為20 cm，通過邊行密植，將蟹溝占用的水稻穴數補上。插秧穴數為225 000～255 000穴/hm2，每穴2～3株苗。將蟹種在每個圍欄養(yǎng)殖單元的水稻移栽插秧結束后2 d內及時進行放養(yǎng)，做到隨插隨放，一次性放足蟹種。放養(yǎng)密度6 000只/hm2，最多不超過 7 500只/hm2。中華絨螯蟹上市規(guī)格約為100 g。放養(yǎng)扣蟹前，田間追施適量有機肥，種養(yǎng)期間補施2～3次有機肥，不用化肥。中華絨蟹投喂青、粗、精相結合的飼料，每天早晚2次定時投喂。在水稻生長期間，不使用農藥除草、除蟲。

1.3 采樣與分析方法

浮游植物采用25號200目網篩采集，樣本用魯格試劑固定后帶回實驗室。浮游動物用13號網篩采集后，用福爾馬林固定并帶回實驗室。在顯微鏡下，進行定性和定量分析。

1.4 數據處理

用Excel 2013軟件處理試驗數據并作圖。用SPSS 20.0軟件進行單因子方差分析(one-way ANOVA)，差異顯著用不同小寫字母表示(P<0.05)，差異極顯著用不同大寫字母表示(P<0.01)。浮游動、植物的多樣性分析采用Shannon-Wiener指數、Pielou指數、Margalef指數。

2 結果與分析

2.1 浮游植物多樣性分析

本研究共鑒定浮游植物31種，分屬于4個門。其中稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)12種，種稻區(qū)9種，而常規(guī)單一種稻模式下有16種。從表1中可以看出，不同區(qū)位浮游植物的種類組成有較大差異，在本研究鑒定的31種浮游植物中，僅有6種同時存在于2種環(huán)境中(占比為19.35%)，沒有同時存在于3種環(huán)境中的浮游植物。

從植物門的構成上來看，稻蟹復合模式下不同區(qū)位浮游植物也存在較大差異。常規(guī)單一種稻模式下裸藻門種類數最多(占比為44%)，其次依次是硅藻門(占比為25%)、綠藻門(占比為19%)、藍藻門(占比為13%)。而稻蟹復合模式下裸藻門種類數很少(養(yǎng)蟹區(qū)為8%，種稻區(qū)為0)，硅藻門種類數最多(養(yǎng)蟹區(qū)為67%，種稻區(qū)為56%)。稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)綠藻門和硅藻門種類數基本一致，但藍藻門和裸藻門種類數存在差異，其中養(yǎng)蟹區(qū)藍藻門種類數占比為0，裸藻門種類數占比為8%，種稻區(qū)藍藻門種類數占比為22%，裸藻門種類數占比為0(圖1)。

本研究所采樣品浮游植物優(yōu)勢種有4種(優(yōu)勢 度>0.03)，分別是梅尼小環(huán)藻(優(yōu)勢度=0.11)、節(jié)旋藻(優(yōu)勢度=0.06)、舟形藻sp1(優(yōu)勢度=0.05)、雙對柵藻(優(yōu)勢度=0.03)。共有3個植物門，其中藍藻門1種，綠藻門1種，硅藻門2種(表2)。

由圖2可以看出，在稻蟹復合模式下，種稻區(qū)和養(yǎng)蟹區(qū)在Shannon-Wiener指數和Margalef指數上沒有顯著差異，在Pielou指數上存在顯著差異(P<0.05)，養(yǎng)蟹區(qū)的均一度顯著高于種稻區(qū)。與常規(guī)單一種稻模式相比，稻蟹復合模式下種稻區(qū)的Shannon-Wiener指數極顯著降低(P<0.01)，Margalef指數和Pielou指數差異不顯著，養(yǎng)蟹區(qū)的Shannon-Wiener指數極顯著降低(P<0.01)，Margalef指數顯著降低(P<0.05)，Pielou指數顯著升高(P<0.05)。

表1 稻蟹復合模式不同區(qū)位浮游植物種類

注：“+”表示有相應的浮游植物。表3同。

表2 浮游植物優(yōu)勢種

由圖3可以看出，在稻蟹復合模式下，不同區(qū)位浮游植物生物量及密度均存在極顯著差異(P<0.01)。與常規(guī)單一種稻模式相比，稻蟹復合模式下種稻區(qū)和養(yǎng)蟹區(qū)浮游植物密度均極顯著降低(P<0.01)，種稻區(qū)浮游植物生物量極顯著降低(P<0.01)，但養(yǎng)蟹區(qū)浮游植物生物量極顯著升高(P<0.01)。稻蟹復合模式下的種稻區(qū)和養(yǎng)蟹區(qū)相比，養(yǎng)蟹區(qū)浮游植物生物量極顯著高于種稻區(qū)(P<0.01)，但浮游植物密度極顯著低于種稻區(qū)(P<0.01)。

2.2 浮游動物多樣性分析

由表3可以看出，本研究共鑒定浮游動物40種(原生動物未鑒定)，其中輪蟲類24種，枝角類8種，橈足類8種。在本研究鑒定的輪蟲類別中，稻蟹復合模式下的養(yǎng)蟹區(qū)有10種，種稻區(qū)有7種，而常規(guī)單一種稻模式下的有17種。在枝角類別中，稻蟹復合模式下的養(yǎng)蟹區(qū)有4種，種稻區(qū)有5種，而常規(guī)單一種稻模式下的僅有1種。在橈足類別中，稻蟹復合模式下的養(yǎng)蟹區(qū)有5種，種稻區(qū)有6種，而常規(guī)單一種稻模式下的有5種。不同區(qū)位浮游動物的種類組成存在差異，在鑒定出的40種浮游動物中，有12種同時存在于2種環(huán)境中(占比為30%)，有4種同時存在于3種環(huán)境中(占比為10%)。

本研究所采樣品中浮游動物優(yōu)勢種有8種(優(yōu)勢 度>0.03)，分別是跨立小劍水蚤(優(yōu)勢度=0.25)、透明溫劍水蚤(優(yōu)勢度=0.22)、寬尾網紋溞(優(yōu)勢度=0.14)、廣布中劍水蚤(優(yōu)勢度=0.08)、蚤狀溞(優(yōu)勢度=0.05)、薄片鱗冠輪蟲(優(yōu)勢度=0.04)、盤狀鞍甲輪蟲(優(yōu)勢度=0.04)、前突豬吻輪蟲(優(yōu)勢度=0.03)。其中橈足類3種，枝角類2種，輪蟲類3種(表4)。

在稻蟹復合模式下，不同區(qū)位浮游動物Shannon-Wiener指數、Pielou指數、Margalef指數沒有顯著差異(圖4)。在養(yǎng)蟹區(qū)、種稻區(qū)、常規(guī)種稻區(qū)3種環(huán)境下，Shannon-Wiener指數依次是1.58、1.69、1.89，Pielou指數依次是0.80、0.84、0.74，Margalef指數依次是0.95、0.99、1.45。

表3 稻蟹復合模式下不同區(qū)位浮游動物的種類

由圖5可以看出，在稻蟹復合模式下，種稻區(qū)和養(yǎng)蟹區(qū)在輪蟲類、橈足類、枝角類密度上沒有顯著差異。與常規(guī)單一種稻模式相比，稻蟹復合模式下種稻區(qū)輪蟲類密度極顯著降低(P<0.01)，橈足類和枝角類密度沒有顯著差異，養(yǎng)蟹區(qū)輪蟲密度極顯著降低(P<0.01)，橈足類密度顯著降低(P<0.05)。

表4 浮游動物優(yōu)勢種

由圖6可以看出，在稻蟹復合模式下，不同區(qū)位浮游動物橈足類和枝角類生物量沒有顯著差異。與常規(guī)單一種稻模式相比，稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)的輪蟲類生物量均顯著降低(P<0.05)，養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)之間差異不顯著。

3 討論

3.1 稻蟹復合模式下不同區(qū)位浮游生物的多樣性分析

Shannon-Wiener多樣性指數分析顯示，在稻蟹復合模式下，養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)浮游植物多樣性均極顯著低于常規(guī)種稻模式，雖然常規(guī)單一種稻模式下浮游植物有16種，稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)、種稻區(qū)分別僅有12、9種，但是稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹區(qū)、種稻區(qū)加起來的種類數卻高于常規(guī)單一種稻模式，說明稻蟹復合模式通過將原來整塊面積開挖溝渠形成養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)，分割了原有的浮游植物群落，使得分別趨向于養(yǎng)蟹區(qū)和種稻區(qū)的浮游植物種類區(qū)分開來，進而降低了區(qū)域內浮游植物種類數和Shannon-Wiener多樣性指數。結果分析中浮游植物組成存在較大差異也剛好說明了這點。養(yǎng)蟹區(qū)浮游植物均一度(Pielou指數)顯著高于種稻區(qū)和常規(guī)種稻區(qū)，且種稻區(qū)和常規(guī)種稻區(qū)間差異不顯著，這說明種稻加強了環(huán)境的異質性，溝渠的開挖加強了環(huán)境的均一性。在鑒定的浮游植物種類中，稻蟹復合模式硅藻門種類最多(養(yǎng)蟹區(qū)為67%，種稻區(qū)為56%)，而常規(guī)單一種稻模式下裸藻門種類最多(44%)，這可能與稻蟹復合模式下養(yǎng)蟹對底泥的擾動以及光照有關。相關研究表明，透明度對浮游植物種類和數量的變化有重要影響[5-6]。對于不同浮游動物，在稻蟹復合模式下，不同區(qū)位浮游動物多樣性指數沒有顯著差異，這可能與浮游動物的游動有關。

3.2 稻蟹復合模式下不同區(qū)位浮游生物的定量分析

影響稻蟹復合模式浮游生物的因素有很多，包括物理、化學、生物三大類[2]。本研究中的養(yǎng)蟹區(qū)浮游植物生物量極顯著高于種稻區(qū)和常規(guī)種稻區(qū)，這可能與養(yǎng)蟹區(qū)的水化學不同有關，飼料的投飼會加大水中氮磷濃度含量，中華絨螯蟹的活動會影響水中溶氧含量、pH值，沒有水稻的遮陽會影響水體光照度及溫度，有關復合種養(yǎng)模式下的水化學不同于單一模式的研究多見報道[4，7-8]。雖然養(yǎng)蟹區(qū)浮游植物生物量高，但浮游植物密度卻極顯著低于種稻區(qū)和常規(guī)種稻區(qū)，這說明養(yǎng)蟹區(qū)有著不同于其他區(qū)的浮游植物種類。不同區(qū)位的浮游動物枝角類和橈足類生物量及密度基本沒有顯著差異，但稻蟹復合模式下輪蟲類生物量及密度均極顯著低于常規(guī)單一種稻模式，這說明稻蟹復合模式對輪蟲類的影響最大。