稻蟹共作對(duì)水稻土性質(zhì)的影響

佟德利, 鄭 晗, 牟奕儒, 夏語(yǔ)擎, 劉天嬌, 賀海升

(1. 沈陽(yáng)師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 沈陽(yáng) 110034; 2. 沈陽(yáng)師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心, 沈陽(yáng) 110034)

0 引 言

稻蟹共作以水稻為主體,利用河蟹的生活習(xí)性和稻田獨(dú)特的空間環(huán)境和水體資源[1],有效地將水稻種植業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行科學(xué)管理[2],具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益。我國(guó)稻蟹共作已發(fā)展近40年,稻蟹種養(yǎng)面積約為1.967×105hm2,占全國(guó)稻漁綜合種養(yǎng)面積的4.97%,而產(chǎn)量為4.27×104t,占全國(guó)稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)量的1.83%[3]。稻蟹共作不但可以生產(chǎn)出消費(fèi)者喜食的河蟹,還可以改善稻田土壤的理化性狀,延長(zhǎng)水稻生育期,增加生物量[4-6]。本文研究了稻蟹共作對(duì)稻田土壤性質(zhì)的影響,以期為稻田養(yǎng)蟹的增產(chǎn)、增效機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)田位于遼寧省盤錦市壩墻子鎮(zhèn)姜家村,供試水稻品種遼星1號(hào),供試的水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)象為中華絨鰲蟹。水稻移栽密度1.33萬(wàn)穴/667 m2,每穴3本,中華絨鰲蟹(蟹苗150只/kg)放養(yǎng)量為500～600只/667 m2。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù),小區(qū)面積40 m×37 m[7]。試驗(yàn)田始于2007年,樣品取自2020年9月,采用5點(diǎn)取樣法,挑除水稻根系等雜物后混勻,一部分風(fēng)干過(guò)1 mm篩用于測(cè)定理化性質(zhì),一部分保存于-20 ℃冰箱用于微生物學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻蟹共作對(duì)水稻土理化性質(zhì)的影響

表1 稻蟹共作對(duì)水稻土部分理化性質(zhì)的影響Table 1 Effect on selected soil physichemical properties under rice-crab co-culture system

2.2 稻蟹共作對(duì)水稻土酶活性的影響

稻蟹共作后,水稻土脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶活性均有所下降(表2),脲酶和磷酸酶活性降幅分別達(dá)到40%和20%,且均達(dá)到顯著水平(p<0.05)。磷酸酶活性降低導(dǎo)致了稻蟹共作土壤中有效磷含量低于對(duì)照處理[12]。

表2 稻蟹共作對(duì)水稻土酶活性的影響Table 2 Effect on soil enzyme activities under rice-crab co-culture system

2.3 稻蟹共作對(duì)土壤微生物群落組成的影響

2種處理下細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)菌門(豐度>5%)均為變形菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)、放線菌門(Actinobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、酸桿菌門(Acidobacteria)(圖1(a))。稻蟹共作后,變形菌門、酸桿菌門相對(duì)豐度分別下降了46.72%和18.55%,導(dǎo)致固氮微生物種群相對(duì)豐度有所降低[13],從而影響土壤脲酶活性[14]。綠彎菌門、放線菌門、擬桿菌門相對(duì)豐度分別增加63.26%,64.55%,48.72%,加快了土壤中有機(jī)物料的分解與吸收[15]。

(a) 細(xì)菌群落組成; (b) 真菌群落組成圖1 稻蟹共作對(duì)水稻土微生物群落組成的影響Fig.1 Effects of rice crab intercropping on microbial community composition in paddy soil

對(duì)照處理真菌的優(yōu)勢(shì)菌門(豐度>5%)為子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、未分類菌門(Fungi_unclassified)、接合菌門(Zygomycota)(圖1(b))。稻蟹共作后,接合菌門(Zygomycota)不再是優(yōu)勢(shì)菌門,子囊菌門相對(duì)豐度則增加了65.53%,有利于螃蟹糞便在其分解作用下充分釋放養(yǎng)分[16]。擔(dān)子菌門相對(duì)豐度減少了27.38%,可有效減少病原菌數(shù)量[17]。

2.4 稻蟹共作對(duì)水稻土微生物多樣性的影響

稻蟹共作后,水稻土細(xì)菌、真菌Chao1指數(shù)分別升高9.46%和28.52%,微生物物種豐富度均有所增加,真菌物種豐富度增加更為明顯;水稻土細(xì)菌Shannon指數(shù)增加了3.06%,細(xì)菌群落的多樣性有所增加;真菌的Shannon指數(shù)減少4.64%,真菌群落多樣性降低,但變化均不顯著(表3)。

表3 稻蟹共作對(duì)土壤微生物多樣性指數(shù)的影響Table 3 Effect on soil microbial Chao1 index and Shannon index under rice-crab co-culture system

2.5 微生物多樣性與水稻土性質(zhì)之間的關(guān)系

土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌、真菌群落構(gòu)成與土壤理化性質(zhì)和酶活性密切相關(guān),土壤環(huán)境因子的變化能引起土壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌和真菌群落構(gòu)成發(fā)生改變[18]。如表4所示,細(xì)菌Chao1指數(shù)與土壤理化性質(zhì)無(wú)明顯相關(guān)性,Shannon指數(shù)與TC呈顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05),表明細(xì)菌群落的多樣性指數(shù)受土壤全碳含量影響。變形菌門與pH、磷酸酶活性顯著正相關(guān)(p<0.05),與TN顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05)。綠彎菌門、放線菌門與pH、磷酸酶活性顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05),與TN顯著正相關(guān)(p<0.05)。擬桿菌門與pH顯著正相關(guān)(p<0.01),與土壤磷酸酶活性顯著負(fù)相關(guān)(p<0.05)。酸桿菌門與pH、土壤磷酸酶活性顯著正相關(guān)(p<0.05)。

表5數(shù)據(jù)表明,真菌Chao1指數(shù)與土壤理化性質(zhì)無(wú)明顯相關(guān)性,Shannon指數(shù)與pH、脲酶活性顯著正相關(guān)(p<0.05),與銨態(tài)氮含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。子囊菌門與土壤pH極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01),子菌門、接合菌門、未分類真菌則與土壤pH極顯著正相關(guān)(p<0.01)。

表4 細(xì)菌α多樣性與門水平上優(yōu)勢(shì)菌群與土壤理化性質(zhì)和酶活性之間的相關(guān)性

表5 真菌α多樣性與門水平上優(yōu)勢(shì)菌群與土壤理化性質(zhì)和酶活性之間的相關(guān)性

3 討論與結(jié)論

致謝感謝沈陽(yáng)師范大學(xué)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(202106027)和沈陽(yáng)師范大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目(202010166021)的支持。