稻蟹共作模式下稻蟹产出与土壤理化性质的研究

    胡宗云　杨培民　李文宽　李敬伟　富丽静　李赫

    

    

    

    摘 要：研究了“稻蟹共作”模式下稻蟹产出以及不同日期土壤的pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等理化指标的变化。结果表明：“稻蟹共作”模式下，养蟹田水稻的实粒数、实粒重、空粒重、单位产量均高于非养蟹田，但二者之间差异不显著；与非养蟹田相比，养蟹田千粒重略小，但水稻的单位产量增加了3.55%。河蟹收获时，体质量由14.9 g增至（84.45±3.62）g，增重倍数接近6；根据当年河蟹收购价格15元/kg，扣除稻田工程、饲料及防逃设施费用，利润可达3 661.5元/hm2。不同日期养蟹田土壤的pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾与非养蟹田无显著性差异。

    关键词：稻蟹共作；土壤理化性质；土壤养分

    稻田种养模式是中国生态农业的主要形式之一[1]。在同一生态系统下，水稻种植和动物养殖有机结合，充分利用了稻田立体空间的光、热、水及生物资源，提高了单位面积种养殖的经济效益[2]。“稻蟹共作”是根据稻蟹互利共生的原理发展形成的一种生态型种养新技术，现有的研究表明，“稻蟹共作”可控制杂草危害[3]，影响稻田底栖动物的多样性[4]和水环境DO、pH、NH3-N等参数[5]。此外，“稻蟹共作”模式下稻田土壤容重、pH、总氮、总磷等参数发生了不同程度的变化[6-7]，这些理论研究为解释“稻蟹双收”提供了科学解释。辽宁省盘山县经过多年的稻蟹种养实践形成了“盘山模式”，并在多个省份进行了推广。为更好地了解这种“稻蟹共作”模式，我们于2013年5-10月在盘山县胡家镇的田家村进行了田间试验，并对稻蟹产出和土壤部分理化指标进行了测量，以期为该模式的应用和推广提供参考。

    1 材料与方法

    1.1 试验概况

    试验选择2个面积为0.6 hm2肥力相近的田块，每个田块均分为4块，沿田块四周距田埂0.6 m开挖环沟（沟宽0.8～1.0 m，深0.4～0.5 m），田埂压实夯牢，埂高和埂宽均大于50 cm。试验蟹种为辽河水系的中华绒螯蟹的扣蟹（规格为14.9 g/ind），放养密度为6 000 ind/hm2（雌雄比例为1∶1）；供试水稻品种为“盐丰456”，水稻种植采用“大垄双行，沟边密植”模式[8]：大垄40 cm，小垄20 cm，穴距16 cm；稻田经测土后一次性施足“缓控施水稻专用肥”作为底肥。

    1.2 试验设计

    试验设置养蟹田和非养蟹组，每个处理设4个平行。养蟹组T：投喂粗蛋白≥25%，粗脂肪≥4%，粗纤维≥6%的配合饲料；对照组CK：除不放养河蟹外，稻田工程和田间管理与养蟹组相同。

    1.3 蟹田管理

    河蟹每日投饵2次（6：00和18：00），日投饵量4-5月为存池蟹质量的1%～3%，6-7月为3%～5%，8-9月为2%～4%；早晨投饵量占全天的30%，傍晚占70%。蟹田7～10 d注换水一次，每次20～30 cm；试验期间稻田内水温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浓度泼洒生石灰一次。

    1.4 样品采集与测量

    1.4.1 河蟹产量统计

    1.4.2 水稻测产 测量实粒数、空粒数、实粒重和空粒重，计算千粒重和理论单位产量，采样方法和测量方法参照张国荣等[9]。

    1.4.3 土壤理化性质测定 在2013年6月8日至10月18日试验期间，每田块按对角线5点法采集0～20 cm深处土壤，每个处理的样品混合为一个土样带回实验室进行晾干、研磨等预处理，测定土壤的pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾5个指标：pH采用电极法测定；有机质采用重铬酸钾-硫酸法；碱解氮采用碱解扩散法；有效磷采用NaHCO3-钼锑抗比色法；速效钾采用NH4OAC浸提火焰光度法[10]。

    1.5 数据统计与分析

    测量指标以mean±sd形式表示，对两个处理的数据进行独立样本T检验，显著水平为0.05。所有数据处理由软件Excel和SPSS13.0完成。

    2 结果

    2.1 河蟹和水稻产量

    表1表明，养蟹田水稻的实粒数、实粒重、空粒重、单位产量均高于非养蟹田，但二者之间差异不显著；与非养蟹田相比，养蟹田千粒重略小，但水稻的单位产量增加了3.55%。河蟹收获时，体质量由14.9g增至（84.45±3.62）g，增重倍数接近6；根据当年河蟹收购价格15元/kg，扣除稻田工程、饵料及防逃设施费用，利润可达3 661.5元/hm2。

    2.2 稻蟹共作对土壤理化性质影响

    2.2.1 pH 如图1所示，pH值在施底肥后15 d左右达到最高值（养蟹田：9.14±0.17；非养蟹田：9.29±0.05），此后逐渐降低，最后趋于稳定；计算可得到养蟹田和非养蟹田的pH值均值为8.93±0.16和8.92±0.16，两地块不同时间测量值无显著差异（P>0.05）。

    2.2.2 有机质 如图2所示，养蟹田与非养蟹田的有机质在试验期间整体呈“波浪”状变化，其中7月9日至8月8日期间维持在较高水平（>090%），8月23日至9月8日期间在0.60%～0.80%波动，随后在9月23日出现了次高值（>0.90%）。试验期间养蟹田有机质含量均值为（088±0.18）%，略高于非养蟹田的（0.85±012）%，但两地块不同时间的有机质含量无显著差异（P>0.05）。

    2.2.3 碱解氮 试验期间，养蟹田和非养蟹田碱解氮变化趋势相同：先升高后趋于稳定（图3）。两块试验田的碱解氮最高值均出现在7月24日，此时养蟹田碱解氮含量最大（53.56±15.81 g/kg），略高于非养蟹田（46.34±12.45 g/kg）；试验期间，养蟹田和非养蟹田不同时间段碱解氮平均含量分别为（40.07±6.01）g/kg和（41.18±384）g/kg，统计表明两地块不同时间的碱解氮含量无显著差异（P>0.05）。

    2.2.4 有效磷 测量结果表明，养蟹田和非养蟹田土壤有效磷含量均表现先降低后升高的趋势。在试验初始和结束阶段土壤的有效磷含量较高，而在水稻生长期间有效磷含量维持在20 g/kg以下水平，其中最低值出现在8月23日（见图4）：养蟹田和非养蟹田有效磷含量分别降至（9.78±1.21）g/kg和（12.26±3.79）g/kg。试验期间，养蟹田和非养蟹田不同时间段有效磷含量均值分别为（16.94±4.95）g/kg和（17.37±3.81）g/kg，统计表明两地块不同时间的有效磷含量无显著差异（P>0.05）。

    2.2.5 速效钾 试验初期土壤速效钾含量动态变化见图5。两地块土壤速效钾变化趋势均呈“先升后降再升”波浪趋势。试验开始1个月时土壤速效钾含量增至40 g/kg 以上，7.24日至8月23日期间，速效钾含量低于40 g/kg，此后土壤有效钾含量又增至40 g/kg 以上。试验期间，养蟹田有效钾含量为（39.95±3.55）g/kg，略高于非养蟹田（38.17±4.04）；除8月23日两地块速效钾含量差异显著（P<0.05）外，两地块其它时间速效钾含量均无显著差异（P>0.05）。

    3 讨论

    3.1 稻蟹共作对水稻产量的影响

    水稻的产量性状是水稻遗传基因和多种环境因素共同作用的结果，影响产量的因素多而复杂[11]；有效穗数、穗粒数和千粒重是水稻产量构成的3个基本因素，直接影响水稻的最终产量，有效穗数易受生长环境影响，其变化相对较大；千粒重一般与水稻种质有关，受外在环境影响较小，数值相对稳定；而穗粒数则介于两者之间[12-14]。本研究中发现，在水稻品种和栽培模式一致的前提下养蟹田的千粒重略小于非养蟹田，而养蟹田的产量则略高于非养蟹田，这可能因为养蟹田的河蟹觅食活动加快了土壤有机质的分解，促进了水稻根部的通透性和改善稻田通气条件[15]，利于水稻的生长和分蘖，从而增加了有效穗数和穗粒数。

    3.2 稻蟹共作对土壤理化性质的影响

    土壤酸碱性是土壤的重要属性，也是影响土壤肥力的一个重要因素[16]。本研究中养蟹田和非养蟹田土壤pH均在施底肥后两周左右pH值增加至最高值，随后降低最后趋于稳定。这种变化规律可能与6-8月高温期间，土壤中的氨挥发加快带走了游离的OH-，使得H+量增加，从而降低了土壤的pH有关[17]。本研究中的地块在试验期间土壤pH值在8.5以上，明显高于同一区域其它试验地块（7.0～8.1）[6，18-19]，这可能与试验地点和测量方法存在差异有关。

    有机质是衡量土壤肥力的主要标志之一，一方面土壤有机质含有大量植物生长所必需的大量元素和微量元素，另一方面土壤有机质含量高有助于土壤中酶活性的发挥，加速土壤养分分解、转化合成，促进作物生长[19]。本研究中养蟹田和非养蟹田有机质动态变化趋势一致：先升高后降低再升高的波浪状变化；这与徐敏等[19]研究结果相近。

    土壤中N、P和K是植物生长必需的营养元素。碱解氮、有效磷和速效钾是指可被植物短期吸收利用的氮、磷和钾的组份，是反映土壤肥力的重要指标。本研究中发现，水稻对碱解氮的吸收高峰主要发生在8月8日至9月8日期间（抽穗期-成熟期），有效磷的吸收高峰发生在7月9日至9月8日期间（拔节期-抽穗期-成熟期），而速效钾的吸收高峰发生在7月24日至8月23日期间（抽穗期）。吸收高峰期间三个参数的测量值均维持在较低水平，高峰期前后测量值均有不同程度的升高。比较养蟹田和非养蟹田三个参数动态变化发现：放养河蟹不能显著改变稻田土壤碱解氮、有效磷和速效钾的组成；比较养蟹田和非养蟹田三个参数均值发现：养蟹田除有效钾均值略高于非养蟹田外，其它两参数均值都略小于非养蟹田。这与汪清等[6]和徐敏等[19]研究结果不一致，其原因有待进一步研究。

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    （收稿日期：2015-03-16修回日期：2015-03-23）