張丁月，朱建強(qiáng),，侯俊，杜延全，劉凱文

（1.長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025；2.荊州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，湖北 荊州 434025;3.中化化肥有限公司臨沂農(nóng)業(yè)研發(fā)中心，湖北 臨沂 276000）

稻蝦綜合種養(yǎng)（以下簡(jiǎn)稱稻蝦模式）是以田間工程為紐帶，將中稻種植與克氏原螯蝦（小龍蝦，Procambarus clarkii）養(yǎng)殖結(jié)合在一起的高效農(nóng)作制度。與低湖田中稻單作相比，稻蝦模式可以提高土壤肥力、改善土壤理化性質(zhì)[1,2]，減少化肥農(nóng)藥的使用、降低水稻病蟲(chóng)害發(fā)生[3]和溫室氣體的排放[4]，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益[5]，在湖北省平原地區(qū)迅速發(fā)展。2017 年湖北省實(shí)行稻蝦模式的面積已達(dá)36.3 萬(wàn)hm2[6]，目前已突破40 萬(wàn)hm2。稻蝦模式通常有稻蝦輪作和稻蝦共作兩種：稻蝦輪作是在種植一季中稻后的稻田冬閑期養(yǎng)殖小龍蝦；稻蝦共作是在稻田休閑期養(yǎng)殖小龍蝦后，稻作期繼續(xù)在田間養(yǎng)殖小龍蝦，使小龍蝦與水稻在田間同生共長(zhǎng)，屬于“種養(yǎng)結(jié)合”的生產(chǎn)模式。通常，蝦稻田的養(yǎng)分投入不同于單純的水稻種植和小龍蝦養(yǎng)殖：適當(dāng)施肥為水稻和水體中的浮游生物提供了營(yíng)養(yǎng)，有利水稻和小龍蝦生長(zhǎng)；而不當(dāng)施肥也會(huì)使養(yǎng)殖水質(zhì)惡化。目前，對(duì)稻蝦模式的種養(yǎng)技術(shù)和效益多有研究報(bào)道，而對(duì)稻蝦模式的特殊性，養(yǎng)殖期和稻蝦共作期施肥管理對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)的影響尚缺乏系統(tǒng)研究。因此本研究進(jìn)行稻蝦共作田間試驗(yàn)，以便系統(tǒng)研究對(duì)養(yǎng)殖水質(zhì)的影響，并為今后稻蝦共作提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與試驗(yàn)系統(tǒng)介紹

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖北省荊州市太湖農(nóng)場(chǎng)（30°24'49"N，111°59'55"E）。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16.3 ℃，≥10 ℃活動(dòng)積溫5000～5800℃，無(wú)霜期242～263 d，年降雨量1100～1300 mm。土壤類型為潛育型水稻土，土壤含有機(jī)質(zhì)25.4 g/kg、全氮1.91 g/kg、全磷0.34 g/kg、全鉀3.34 g/kg、堿解氮69.4 mg/kg、有效磷24.1 mg/kg、速效鉀118.7 mg/kg，pH 為7.3。本試驗(yàn)研究的蝦稻田經(jīng)過(guò)田間工程改造后，從2006 年到2018 年已進(jìn)行了12 年稻蝦輪作，2018 年開(kāi)始稻蝦共作。試驗(yàn)地有4 個(gè)完全相同的種養(yǎng)單元，本試驗(yàn)隨機(jī)選取3 個(gè)單元。每個(gè)種養(yǎng)單元占地6667m2，其中，圍埂和蝦溝占地各666.7 m2，可種植面積5333 m2。養(yǎng)殖溝（蝦溝）沿田塊四周開(kāi)挖，底寬1.0m，田面以下溝深1.2 m，邊坡1∶1.5，開(kāi)口寬4.6 m。田埂高度30 cm，頂寬50 cm；圍埂高于田面60 cm，頂寬2.5 m。每個(gè)種養(yǎng)單元設(shè)一進(jìn)水口和排水口，進(jìn)水口底部高于田30 cm，排水口底部低于田面80 cm。養(yǎng)殖溝排水口與田塊附近田間排水的農(nóng)溝相連，由插管式簡(jiǎn)易裝置控制排水。蝦稻田工程配置如圖1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2017 年10 月中旬，水稻收獲后20 d 向田間逐漸加水，冬季田面水達(dá)到最大深度（50～60 cm），隨氣溫回升逐漸降低田面水位，到2018 年3 月下旬田面水深維持在30 cm 左右。由于是連續(xù)種養(yǎng)，本季蝦苗來(lái)源于上一季在養(yǎng)殖池中所留的種蝦。2018年2 月中旬開(kāi)始按小龍蝦體質(zhì)量的3%～5%投飼，從3 月27 日開(kāi)始捕撈商品蝦（體質(zhì)量25g 以上），捕大留小。2018 年4 月2 日—5 月2 日，每5 d 向蝦溝施肥1 次；5 月下旬在小龍蝦基本捕撈結(jié)束后，降低蝦溝水位、排干田面水，進(jìn)行稻田耕整，6 月2 日撒播Y 兩優(yōu)2 號(hào)稻種。水稻直播后30d（7 月1 日），按總無(wú)機(jī)養(yǎng)分相同的原則，向田間撒施尿素（含N 46%）和3 種復(fù)混肥，用量見(jiàn)表1。施肥后15 d 向蝦溝灌水，抬高水位，引導(dǎo)小龍蝦進(jìn)入稻田，開(kāi)始稻蝦共生養(yǎng)殖，7 月30 日—8 月2 日輕度曬田，10 月4日收獲水稻。

圖1 稻蝦模式田間工程配置Fig.1 Farmland works configuration of a rice-crayfish model

2018 年春季小龍蝦養(yǎng)殖期，按總無(wú)機(jī)養(yǎng)分相同的原則，向蝦溝撒施2 種肥料：1）有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混菌肥（FA），有機(jī)質(zhì)含量≥40%，N-P2O5-K2O 百分含量為10-4-6，解淀粉芽孢桿菌Bacillus amyloliquefaciens，有效活菌數(shù)0.2 億個(gè)/g，每次用量45kg/hm2；2）有機(jī)肥（OF），有機(jī)質(zhì)≥45%，N-P2O5-K2O百分含量為2.5-0.6-2.9，分次施入蝦溝，每次用量150 kg/hm2。稻作期施用的3 種復(fù)混肥基本情況如下：1）有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥（FB），有機(jī)質(zhì)含量≥15%，N-P2O5-K2O百分含量為18-10-12，含有中微量元素硅鋅，用量450 kg/hm2；2）摻混肥（FC），N-P2O5-K2O百分含量為28-15-5，涂層控氮（涂層氮含量≥15%），用量375 kg/hm2；3）腐殖酸摻混肥（FD），N-P2O5-K2O百分含量為26-10-12，涂層控氮（涂層氮含量≥15%），用量375 kg/hm2。3 個(gè)種養(yǎng)單位元試驗(yàn)處理見(jiàn)表1。

1.3 水樣采集與測(cè)定

春季小龍蝦養(yǎng)殖期施肥試驗(yàn)從4 月2 日開(kāi)始，5 月2 日后不再投肥。試驗(yàn)期間，每5 d 在蝦溝隨機(jī)選3 點(diǎn)，上午10:00 左右采集水面下50 cm 處水樣500 mL，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定氨氮、亞硝態(tài)氮和葉綠素a濃度、細(xì)菌數(shù)和酵母菌數(shù)。用便攜式儀器原位測(cè)定pH、溶解氧（DO）含量、水體透明度等指標(biāo)。

按文獻(xiàn)[7]的方法檢測(cè)養(yǎng)殖水質(zhì)，其中，水體氨氮含量用水楊酸分光光度法，亞硝態(tài)氮含量用N-1-萘基-乙二胺光度法，細(xì)菌分離計(jì)數(shù)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，酵母菌分離計(jì)數(shù)采用PDA 培養(yǎng)基，葉綠素a 用分光光度法；pH 用FG2 型pH 計(jì)測(cè)定，DO用JPB-607A 溶解氧測(cè)定儀測(cè)定，水體透明度用塞氏盤(pán)測(cè)定。

在稻田施肥后10 d 內(nèi)（7 月1 日—10 日）和施肥兩周后（7 月14 日），每天上午10:00 左右分別在蝦溝和田面隨機(jī)取三個(gè)點(diǎn)，用水樣采集器分別取蝦溝水和田面水帶回實(shí)驗(yàn)室，按文獻(xiàn)[7]的方法測(cè)定水樣的氨氮含量；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定蝦溝水（水面下50 cm）和田面水的pH 和DO 含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

用DPS7.05 軟件進(jìn)行方差分析，用最小顯著性檢驗(yàn)（LSD）法比較不同處理間的差異顯著性。下文中標(biāo)不同字母的平均值間在5%顯著性水平上的差異。相關(guān)圖表制作用Excel 2007 軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 小龍蝦養(yǎng)殖期施肥與蝦溝水質(zhì)

（1）養(yǎng)殖溝水體氨氮含量。由圖2-a 可知，養(yǎng)殖溝氨氮含量在0.053～0.22mg/L 之間，符合淡水養(yǎng)殖氨氮含量應(yīng)小于0.5 mg/L 的漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[8]；不同施肥處理下，氨氮含量表現(xiàn)為T(mén)1＞T3＞T2，即撒施有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥FA 的水體氨氮濃度大于撒施有機(jī)肥OF，不施肥組氨氮含量最低，但彼此之間差異不顯著。

（2）養(yǎng)殖溝亞硝態(tài)氮含量。試驗(yàn)中亞硝態(tài)氮在0.004～0.022 mg/L 之間，符合養(yǎng)殖水質(zhì)亞硝態(tài)氮應(yīng)在0.1 mg/L 以下的標(biāo)準(zhǔn)[8]，施肥可以增加亞硝態(tài)氮濃度，但不同處理之間含量差異不顯著。

（3）養(yǎng)殖溝水體葉綠素a 含量。3 個(gè)試驗(yàn)單元葉綠素a 含量呈現(xiàn)T1＞T3＞T2 的趨勢(shì)（圖2-b），彼此差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。說(shuō)明施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混菌肥FA 培育水體浮游生物的效果最好，施用有機(jī)肥OF 次之，不施肥的最低。施肥與否和施用肥料種類，影響?zhàn)B殖溝葉綠色a 的含量及浮游生物量。

表1 種養(yǎng)單元試驗(yàn)處理描述Tab.1 Experimental treatments for each farming unit

圖2 小龍蝦養(yǎng)殖期蝦溝水質(zhì)Fig.2 Water quality in the ditches of crayfish during the period of crayfish farming

（4）養(yǎng)殖溝水體的透明度。水體透明度在20～35 cm 之間，屬于正常范圍。不施肥的單元（T2）的水體透明度最大，撒施FA（T1）和OF 的（T3）比較接近。T2 與T1、T3 相比，水體透明度的差異顯著（P＜0.05）（圖2-c）。

（5）養(yǎng)殖溝中細(xì)菌與酵母菌特征。隨著施肥次數(shù)增加，T1 與T3 相對(duì)于T2 細(xì)菌數(shù)量顯著增多（P＜0.05），而酵母菌數(shù)量減少。在4 月12 日，T1 與T3 蝦溝中細(xì)菌數(shù)比T2 增加約59%；4 月21 日，T1蝦溝中細(xì)菌數(shù)是T2 的9.5 倍，而酵母菌數(shù)量卻比T2 顯著減少了28%（P＜0.05），即T1 與T3 單元的處理能顯著提高蝦溝水體細(xì)菌的數(shù)量，降低酵母菌的數(shù)量（圖2-e，2-f）。

2.2 稻蝦共作期施肥后的水質(zhì)

（1）氨氮變化特征。由圖3-a 可知，稻田表施基肥后，田面水氨氮濃度先升高后降低。施肥后前3d T2 的氨氮降幅最大（59%），之后降幅逐漸減慢；施肥后第1d，T2 的氨氮顯含量著低于T1、T3（P＜0.05）。前8d T3 降幅比較穩(wěn)定，之后降幅迅速減小。15d 后3 種處理下田面水氨氮濃度都降到3mg/L 左右，但遠(yuǎn)高于小龍蝦養(yǎng)殖所要求的氨氮閾值（0.5mg/L）。施肥后蝦溝水中氨氮濃度與田面水氨氮濃度變化相一致，施肥1d 后T2 蝦溝氨氮濃度比T1 與T3 低，且差異顯著（P＜0.05）；8d 后，T 氨氮最低，T3 最高，但都降到0.5mg/L 以下，滿足小龍蝦安全養(yǎng)殖需要（圖3-d）。

（2）溶氧含量特征。稻蝦共作期施肥后田面水的溶氧量均高于3 mg/L，符合小龍蝦養(yǎng)殖要求。肥后第6 d，T1 蝦溝中溶氧量低于小龍蝦安全值，直到第10d 才達(dá)到3 mg/L 以上；施肥后T2 的溶氧量一直保持在3 mg/L 以上，只有第8 d 才低于3 mg/L（圖3-b，3-e）。

（3）水體的pH。施肥后田面水和養(yǎng)殖溝水體的pH 一直在允許范圍內(nèi)波動(dòng)。與田面水相比，蝦溝水的pH 波動(dòng)較?。▓D3-c，3-f）。

圖3 稻蝦共作期施肥后田面水和蝦溝水的水質(zhì)變化Fig.3 Water quality changes in farmland surface water and crayfish-ditch water after base fertilizer applied into paddy field in the symbiotic period of rice and crayfish

3 討論

3.1 養(yǎng)殖期施肥對(duì)蝦溝水質(zhì)的影響

氨氮和亞硝態(tài)氮含量是影響?zhàn)B殖甲殼類生長(zhǎng)、生存和生理機(jī)能的主要限制因素之一[9-11]，將水體中氨氮和亞硝態(tài)氮含量控制在較低水平具有較好的預(yù)防疾病作用。程建平等[12]研究表明，增施微生物營(yíng)養(yǎng)料對(duì)稻蝦共作養(yǎng)殖水體水質(zhì)有一定影響。本試驗(yàn)施肥條件下，養(yǎng)殖溝氨氮含量變化在0.053～0.22 mg/L 之間、亞硝態(tài)氮含量變化在0.004～0.022 mg/L 之間，符合淡水養(yǎng)殖水質(zhì)要求。

水體中葉綠素a 含量反映了浮游植物生長(zhǎng)情況[13]，而一些浮游植物可以作為小龍蝦直接或間接餌料，所以浮游植物的種類和數(shù)量對(duì)于小龍蝦養(yǎng)殖具有重要意義。吳阿娜等[14]研究指出，水中葉綠素a濃度與磷含量呈顯著正相關(guān)。本研究中，與不施肥的對(duì)照池相比，養(yǎng)殖期施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥與有機(jī)肥能顯著增加浮游植物數(shù)量（圖2-b），隨著肥料中磷的投入增加葉綠素含量顯著增加，這與吳阿娜等的結(jié)果一致。

養(yǎng)分投入影響水體中懸浮物增加，降低透明度，合理的養(yǎng)分投入能夠改善養(yǎng)殖水質(zhì)[15]。本試驗(yàn)條件下，水體透明度在小龍蝦養(yǎng)殖期處于合理范圍（圖2-c）。相對(duì)于不施肥，養(yǎng)殖期T1 與T3（有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥與有機(jī)肥）隨著施肥次數(shù)增加，蝦溝中細(xì)菌數(shù)量顯著增加，酵母菌數(shù)顯著減少（圖2-e，2-f）。

有益菌可以為浮游生物提供營(yíng)養(yǎng)元素，促進(jìn)水體生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)和能量流動(dòng)[16,17]。季英杰等[18]研究發(fā)現(xiàn)，施入有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥可以提高草魚(yú)Ctenopharyngodon idellus 養(yǎng)殖水體中細(xì)菌豐度以及有益菌比例。本研究中，與不施肥的對(duì)照池相比，施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混菌肥和有機(jī)肥后均可顯著增加養(yǎng)殖水體的細(xì)菌數(shù)量，但對(duì)其中有益菌數(shù)量未進(jìn)行檢測(cè)，需要結(jié)合稻蝦模式特點(diǎn)進(jìn)一步深化研究。

以上分析表明，本試驗(yàn)所用的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混菌肥和有機(jī)肥有益于小龍蝦養(yǎng)殖期肥水培藻。

3.2 稻蝦共作期施肥對(duì)水質(zhì)的影響

有研究表明[19]，在蝦稻共作期施肥后田面水的氨氮會(huì)迅速升高，然后逐漸下降。本試驗(yàn)中，筆者也觀察到，田間施肥后田面水和蝦溝水的氨氮含量亦呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，說(shuō)明田埂不能完全阻止肥料隨水進(jìn)入蝦溝，蝦溝水質(zhì)仍會(huì)受到施肥的影響。在本試驗(yàn)條件下，將水稻生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分在水稻直播后30 d 一次性施入田間15 d 后，田面水氨氮濃度仍然較高，不能滿足小龍蝦健康安全養(yǎng)殖，表明不宜抬高蝦溝水位來(lái)引導(dǎo)小龍蝦入田。為了使小龍蝦在稻作期盡快進(jìn)田與水稻共生，應(yīng)在插秧或直播前將水稻所需的肥料養(yǎng)分施入土壤中，避免在水稻生長(zhǎng)期大量施肥造成田面水氨氮濃度長(zhǎng)時(shí)間偏高，不宜小龍蝦進(jìn)田的狀況發(fā)生。施肥也會(huì)影響水體pH[20]。在本試驗(yàn)條件及施肥水平下，田面水與蝦溝水的pH 均在7.8 左右，適宜小龍蝦生長(zhǎng)。

3.3 結(jié)論

（1）在春季小龍蝦養(yǎng)殖期適量施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混菌肥和有機(jī)肥，水質(zhì)滿足小龍蝦生長(zhǎng)要求。養(yǎng)殖溝主要水質(zhì)指標(biāo)值為：氨氮0.053～0.22 mg/L、亞硝態(tài)氮0.004～0.022 mg/L、水體透明度20～35 cm、pH7.8 左右。水體浮游生物量顯著高于不施肥池，肥水培藻效果以施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混菌肥為佳。

（2）稻蝦共作條件下，在水稻插秧或直播前不施基肥而將大量肥料在水稻返青分蘗期撒施于田間，這嚴(yán)重影響?zhàn)B殖水質(zhì)，導(dǎo)致小龍蝦進(jìn)入田間活動(dòng)的時(shí)間滯后15 d 以上。須在水稻插秧或直播前將肥料施入土壤，增加小龍蝦在田間與水稻共生的時(shí)間。