稻蟹共作模式下稻蟹產出與土壤理化性質的研究

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”模式下稻蟹產出以及不同日期土壤的pH、有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀等理化指標的變化。結果表明：“稻蟹共作”模式下，養蟹田水稻的實粒數、實粒重、空粒重、單位產量均高于非養蟹田，但二者之間差異不顯著；與非養蟹田相比，養蟹田千粒重略小，但水稻的單位產量增加了3.55%。河蟹收獲時，體質量由14.9 g增至（84.45±3.62）g，增重倍數接近6；根據當年河蟹收購價格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。不同日期養蟹田土壤的pH、有機質、堿解氮、有效磷和速效鉀與非養蟹田無顯著性差異。

關鍵詞：稻蟹共作；土壤理化性質；土壤養分

稻田種養模式是中國生態農業的主要形式之一[1]。在同一生態系統下，水稻種植和動物養殖有機結合，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殖的經濟效益[2]?！暗拘饭沧鳌笔歉鶕拘坊ダ采脑戆l展形成的一種生態型種養新技術，現有的研究表明，“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]和水環境DO、pH、NH3-N等參數[5]。此外，“稻蟹共作”模式下稻田土壤容重、pH、總氮、總磷等參數發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。遼寧省盤山縣經過多年的稻蟹種養實踐形成了“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月在盤山縣胡家鎮的田家村進行了田間試驗，并對稻蟹產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（規格為14.9 g/ind），放養密度為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

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

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 河蟹產量統計

1.4.2 水稻測產 測量實粒數、空粒數、實粒重和空粒重，計算千粒重和理論單位產量，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、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 數據統計與分析

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

2 結果

2.1 河蟹和水稻產量

表1表明，養蟹田水稻的實粒數、實粒重、空粒重、單位產量均高于非養蟹田，但二者之間差異不顯著；與非養蟹田相比，養蟹田千粒重略小，但水稻的單位產量增加了3.55%。河蟹收獲時，體質量由14.9g增至（84.45±3.62）g，增重倍數接近6；根據當年河蟹收購價格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（養蟹田：9.14±0.17；非養蟹田：9.29±0.05），此后逐漸降低，最后趨于穩定；計算可得到養蟹田和非養蟹田的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 如圖2所示，養蟹田與非養蟹田的有機質在試驗期間整體呈“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日出現了次高值（>0.90%）。試驗期間養蟹田有機質含量均值為（088±0.18）%，略高于非養蟹田的（0.85±012）%，但兩地塊不同時間的有機質含量無顯著差異（P>0.05）。

2.2.3 堿解氮 試驗期間，養蟹田和非養蟹田堿解氮變化趨勢相同：先升高后趨于穩定（圖3）。兩塊試驗田的堿解氮最高值均出現在7月24日，此時養蟹田堿解氮含量最大（53.56±15.81 g/kg），略高于非養蟹田（46.34±12.45 g/kg）；試驗期間，養蟹田和非養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 測量結果表明，養蟹田和非養蟹田土壤有效磷含量均表現先降低后升高的趨勢。在試驗初始和結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，其中最低值出現在8月23日（見圖4）：養蟹田和非養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，養蟹田和非養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，養蟹田有效鉀含量為（39.95±3.55）g/kg，略高于非養蟹田（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 稻蟹共作對水稻產量的影響

水稻的產量性狀是水稻遺傳基因和多種環境因素共同作用的結果，影響產量的因素多而復雜[11]；有效穗數、穗粒數和千粒重是水稻產量構成的3個基本因素，直接影響水稻的最終產量，有效穗數易受生長環境影響，其變化相對較大；千粒重一般與水稻種質有關，受外在環境影響較小，數值相對穩定；而穗粒數則介于兩者之間[12-14]。本研究中發現，在水稻品種和栽培模式一致的前提下養蟹田的千粒重略小于非養蟹田，而養蟹田的產量則略高于非養蟹田，這可能因為養蟹田的河蟹覓食活動加快了土壤有機質的分解，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和穗粒數。

3.2 稻蟹共作對土壤理化性質的影響

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]。本研究中養蟹田和非養蟹田土壤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定。這種變化規律可能與6-8月高溫期間，土壤中的氨揮發加快帶走了游離的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。

有機質是衡量土壤肥力的主要標志之一，一方面土壤有機質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含量高有助于土壤中酶活性的發揮，加速土壤養分分解、轉化合成，促進作物生長[19]。本研究中養蟹田和非養蟹田有機質動態變化趨勢一致：先升高后降低再升高的波浪狀變化；這與徐敏等[19]研究結果相近。

土壤中N、P和K是植物生長必需的營養元素。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。本研究中發現，水稻對堿解氮的吸收高峰主要發生在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生在7月9日至9月8日期間（拔節期-抽穗期-成熟期），而速效鉀的吸收高峰發生在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。比較養蟹田和非養蟹田三個參數動態變化發現：放養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；比較養蟹田和非養蟹田三個參數均值發現：養蟹田除有效鉀均值略高于非養蟹田外，其它兩參數均值都略小于非養蟹田。這與汪清等[6]和徐敏等[19]研究結果不一致，其原因有待進一步研究。

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（收稿日期：2015-03-16修回日期：2015-03-23）