生物肥对稻田养殖螺蛳产量、水质及土壤肥力的影响

李威锋，郑炳言，王志强，罗福广，蒋 明，李艳和

（1.华中农业大学水产学院/水产养殖国家级实验教学示范中心，武汉 430070；2.广西柳州市渔业技术推广站，广西 柳州 545006；3.中国水产科学研究院长江水产研究所，武汉 430223）

螺蛳，此处界定为可作为广西柳州特色小吃“螺蛳粉”原料淡水螺的通称，隶属于软体动物门（Mollusca）腹足纲（Gastropoda），是生活在淡水环境底泥中的底栖滤食性动物，在湖泊、池塘、水田中分布比较广泛，适合在有机质丰富、颗粒小的淤泥作为底质的水体中生存［1］。可净化水质、去除池底有机质［2］，为鱼类提供饵料以利于生长繁殖等，与水生生物联合可起到降低水体总氮、总磷含量、化学需氧量的作用［3，4］。

据《中国渔业统计年鉴2020》数据显示，2019 年中国淡水螺养殖产量达到了92 893 t，相比2018 年减少了2.92%，其中江西省、安徽省、江苏省分别为23 372、20 475、18 025 t，养殖螺类主要包括圆田螺属的中华圆田螺和中国圆田螺以及环棱螺属的方形环棱螺、梨形环棱螺、铜锈环棱螺，养殖方法主要有水泥池精养、小土池精养、池塘精养、网箱养殖、稻田养殖［5］，其中又以稻田养殖最为绿色经济［6］。螺蛳与苦草、伊乐藻、菹草混养可有效缓解水体富营养化［2，7，8］。研究表明，螺蛳对养殖池塘中水体及底泥各项理化指标都有影响，其本身作为底栖生物，生活在水相和固相交界处，个体或群体的活动对整个养殖生态系统的元素循环带来一定的促进作用，又会反向作用于螺蛳等底栖动物的生长和繁殖［9］，可见发展螺蛳养殖的重要性。现关于螺蛳养殖的相关研究集中在螺蛳对水体的净化作用以及对套养生物的影响和施肥对水体、土壤、农作物经济效应的影响，将施肥措施、螺蛳养殖、土壤理化性质结合起来进行分析的实例还较少。

本研究采取野外调查的方式，通过检测冬季闲置稻田主养螺蛳的土壤肥力代表性指标变化，分析施生物肥和投喂饲料等处理对养殖螺类生长及稻田相关理化指标的影响，以期为稻螺轮养绿色养殖模式提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 调查设计

本研究调查地点为广西柳州里高镇螺蛳养殖基地（图1），养殖试验田面积均为667 m2（调查期间为秋冬季节，未种植水稻）。养殖基地所用生物肥购自柳州市环北农业技术有限公司，饲料购自柳州市鱼家乐饲料有限公司。生物肥和饲料的主要成分列于表 1 和表 2。

图1 螺蛳养殖试验基地

表1 生物肥检测指标

表2 饲料成分

在已有螺蛳养殖的试验田基础上，进行施肥和投饵处理：①初始螺存量为650 kg/667 m2，投喂饲料+不施肥（CF）；②初始螺存量为650 kg/667 m2，不投饲料+施生物肥（BF）；③初始螺存量为900 kg/667 m2，投喂饲料+施生物肥（BDF）。施生物肥的处理：于2020 年 11 月 2 日施加基肥 400 kg/667 m2，后续每半月追肥110 kg/667 m2。投喂饲料处理：20 kg/3 d。具体采样时间和采样情况见表3。

表3 采样信息

1.2 样品采集与测定方法

水质指标（氨氮、亚硝盐、pH、溶解氧、硫化物）采用水博士（北京桑普生物化学技术有限公司）进行实地测量，水质总氮采用碱性过硫酸钾法测定，总磷采用过硫酸钾法测定。在养殖稻田中采取多点取样法采集特定面积螺样和底泥样品，并对螺样品进行清洗，按照大小规格和种类进行划分；底泥样品铺开后完全风干，挑除其中的石子等杂质，用研磨棒研磨至通过80 目筛网，过网后的土样采用碱性过硫酸钾法测定总氮含量，过硫酸钾法测定总磷含量，未研磨的土样采用灼烧法测定有机质含量。

1.3 数据处理

采用Excel 2003 进行相关数据的统计和计算，采用SPSS 23.0 软件进行分析，分别运用Person 积矩和ANOVA 单因素方差分析分别检验不同指标间的相关性和差异显著性（P＜0.05），S-N-K 法进行均值比较，显著性试验结果采用“平均值±标准差”表示，采用GraphPad prism 8.0.2 绘图。

2 结果与分析

2.1 螺蛳增产情况

不论是从施基肥后单月来看还是从整个调查期的测产情况（调查期3 次测产时间分别为2020-11-02、2020-11-30 和 2021-04-02）（图 2）来看，BDF 组的产量是最高的，其中，BDF1 在施基肥单月内呈现减产，整体呈现12.49%的小幅增产。整体来看，施生物肥的稻田要比不施肥的稻田增产率高，而BDF组的稻田增产率高达50.62%～57.86%，整体高于单施生物肥的31.73%～40.90%，单投喂饲料的增产率最低，只有7.52%。

图2 螺蛳产量情况

2.2 水质指标

稻田pH 变化为6.2～9.4，基本维持在中性偏碱性，施基肥后半个月pH 降低，个别试验田偏酸性，稻田中并未检测出硫化物，符合渔业水质标准和国家地表水质标准的对应规定。溶解氧含量在施基肥后半个月均达到了较低值，未施肥时7 个稻田的含量都保持在 8 mg/L 以上，BF2、BF3、BDF1 甚至达到了10 mg/L 以上，而施肥后半个月则降到5.2～8.1 mg/L，而后恢复到8.5 mg/L 的水平。亚硝盐含量在施加基肥后增长至0.010～0.050 mg/L，短时间内快速下降，氨氮长期稳定在0～0.600 mg/L，但在10#采样的监测中发现，BDF 组都出现了高氨氮含量，分别达到了3.0、2.5、2.5 mg/L（图3），高溶氧通过氧化氨氮一定程度上缓解了氨氮对螺的毒性。

图3 常规水质指标变化趋势

水体总氮的变化幅度要大于总磷，水体总氮含量为0.288～5.966 mg/L（其中3#采样数据缺失），总磷含量为0.053～1.295 mg/L。施基肥前所有试验稻田的水体氮磷含量较一致，施肥后呈现不同变化趋势，CF 组的总氮、总磷含量比较稳定，BF 组在施基肥后单月内出现较高值，而BDF 组则在长期的追肥过程中呈现较高值（图4），水体总氮和总磷之间呈现极显著正相关（R2为0.503，P＜0.01）。

图4 水体氮磷指标变化趋势

2.3 土壤指标

土壤总氮、总磷、有机质含量在调查期间分别保持在 0.170%～0.461%、0.068%～0.115%，6.577 1%～13.439 1%，其中CF 组较为稳定，在6#及之后的采样中，其稻田总氮、总磷变化为0.284%～0.349%、0.070%～0.083%。在施基肥后试验田并未表现出土壤总氮、总磷含量快速升高，而是在首次追肥后呈现升高趋势，只有BF2 出现了施基肥和追肥后短时间内土壤总氮总磷含量变化相反的趋势，其余稻田追肥后氮磷含量上升，有机质含量在9#采样出现较低值，10#采样回升（图5）。

图5 土壤氮磷指标变化趋势

土壤有机质和土壤总氮、土壤总磷呈极显著正相关（R2分别为 0.690 和0.451，P均小于0.01），土壤总氮和土壤总磷之间呈极显著正相关（R2为0.560，P＜0.01）。

通过对肥力相关指标的计算，可得出贡献率。第1 项主成分的贡献率高达71.329%（表4），可代表原始数据的大部分信息，进一步计算主成分的特征向量，结果见表5。

表4 稻田土壤肥力指标贡献率

表5 稻田土壤肥力指标主成分的特征向量

根据土壤肥力指标主成分的特征向量可知，第1 项主成分中，总氮、总磷、有机质的系数都比较高，表明该项成分是3 个肥力指标的综合反映。将特征向量与对应的指标标准化数据进行求积并相加，可计算出第1 项主成分的得分，即土壤养分状况综合得 分F=71.329%×（0.898× 总 氮 +0.852× 有 机 质 +0.779×总磷），土壤肥力指标综合得分稳定在4.18～8.52（图 6）。

图6 土壤肥力综合得分

不同试验稻田的土壤指标都随着生物肥的施入和饲料的投入产生不同程度的波动，但是除了BF 和BDF相对CF组土壤总磷含量显著提升（P＜0.05），其余土壤肥力相关指标均无显著变化（P＞0.05，图7）。

图7 不同处理下的土壤肥力相关指标

3 讨论

调查期间水体常规指标异常主要出现在氨氮和溶解氧指标，李波等［10］发现高溶解氧可以影响亚硝态氮进入鱼体血液的数量，提高鱼体的血液载氧能力和对NH3的代谢能力进而降低毒性，推测BDF 组中BDF1 的螺蛳大量死亡的原因为低溶氧和高氨氮联合效应，螺死亡后分解产生更多的氨氮进而污染水体，调查前期的氨氮升高可以通过稻田土的吸附缓解，但随着有效吸附位点的减少以及吸附型和水体中铵根离子的静电斥力导致水体氨氮在后期难以去除［11］。水体中的总氮、总磷在施肥后升高，一段时间后下降。大部分养殖塘中施肥和投饵占据水体氮磷输入的 80% 以上［12］，BDF 组相比 BF 组在追肥后9～12 d 更易出现水体氮磷的峰值，可能是因为残饵的分解，吕元蛟等［13］发现添加饲料的试验组短期内上覆水总氮含量先降低后升高，总磷释放通量在投饵后1 d 达到最高值，后逐渐降低。调查中期位于秋冬季节，水温较低，影响水体中微生物的活性，残饵的分解和氨氮的再生速率较低，气温回升后效应逐渐显现，此时在BDF 组出现的厌氧环境加快了底泥中氨氮的释放，温度升高、螺蛳活力增强导致生物扰动均有利于底泥中的颗粒再悬浮和有机物的矿化，适宜的 pH 有利于总氮的释放［14］。骆加伟［15］发现梨形环棱螺的扰动会降低沉积物中总氮、总磷的含量，螺可能通过提高硝酸还原酶的活性避免底泥中氮的累积。在人工湿地系统中，底栖动物通过摄食作用降低了沉积物中TOC（Total organic carbon，总有机碳）的含量［16］，Hou 等［17］的试验也出现了同样的趋势，环棱螺还可以通过提高沉积物的氧化还原电位进而提供高能电子受体，提高细菌多样性和呼吸作用来促进有机物质分解，避免有机物质累积在底质中。环棱螺分解会产生大量的溶解性有机物质（Dissolved organic matter，DOM），厌氧条件的创造和DOM 的释放相结合就会促进“水-泥”交界面P 元素的释放，一段时间后DOM 减少，进而出现pH 的回升和溶解氧含量的增加［18］。龚梦丹等［19］发现多个淡水湖泊中沉积物剖面有效磷铁的同步释放和浓度显著正相关性，Yang 等［20］分析螺生物扰动带来的底泥中磷元素的释放主要是由于氢氧化铁的还原和溶解作用，缺氧状态下铁的还原会导致磷的释放。

生物肥的施入是氮磷钾等营养元素的主要汇入途径，长期施肥有利于稻田土壤活性有机碳、氮的增加，而活性有机氮与土壤全氮与氮的累积速率密切相关［21］，长期有机肥施入有助于稻的干物质积累和稻田表层土壤的养分含量和肥力［22］。调查分析显示，虽然土壤的肥力相关指标都存在不同程度的变化，但是3 个不同处理间除了土壤总磷，其余指标之间并无显著差异，按照农业农村部制定的国家行业标准，试验基地选择的生物肥水分（鲜样）的质量分数偏高，肥料组分绝对含量较低，虽降低了生产成本，却未达到土壤所需的肥力要求，所以在初次施加基肥后的多次追肥过程中，稻田水质短时间内就会变得澄清，可能与投料过少或与肥料肥力本身较低有关。此外，水体中氮磷含量的增加说明稻田土壤氮磷流失可能比较严重，N∶P2O5∶K2O 是肥料需要关注的指标，杨益新［23］发现水稻专用配方肥（N∶P2O5∶K2O=25∶13∶8）有效减少了17.32%和10.88%的总氮和总磷径流损失量，增加水稻收获后的土壤养分含量，不同的养殖塘找到适宜的配比才不会造成营养元素的流失。在施肥时采取的表面施肥方式也会导致营养元素易溶于稻田水中，而无法进一步向下迁移造成氮磷的损失［24］。

发酵后的粪肥以200～600 kg/667 m2的基肥量和100～200 kg/667 m2的追肥量投入，并进行日投饵或隔天投饵，主养田螺的池塘在每667 m2放养100～200 kg 螺种的前提下可达到800～1 500 kg/667 m2的高产量［25］，腐熟的有机粪肥（200 kg/667 m2）做基肥并以2～3 d/次的频率投饵，在稻螺综合种养的稻田中水稻和田螺11 个月平均产量分别为561.2 kg/667 m2和 351 kg/667 m2［26］。 在 里 高 镇 试验基地，BF、BDF 处理组也分别达到了206.27～265.84 kg/667 m2、455.62～520.73 kg/667 m2的 增 产量，但是对于土壤肥力而言仍需要改进。此外，调查期间并非水稻的种植季节，若在种植水稻期间则还需综合螺的生长指标、水稻的生长情况、稻田环境的物质循环和能量流动，以期寻找适宜螺养殖稻田的最优方案。

4 小结

在利用秋冬季闲置稻田养殖螺蛳的模式中，“施生物肥+投喂饲料”的稻田比单施生物肥或单投饵的稻田增产更明显。施生物肥和投饵联合对土壤肥力指标除总磷含量外无显著影响（P＞0.05），需要通过增加施肥和投饵的量或减少螺养殖密度、改变施肥方式等在保证增产率的前提下提高池塘生态系统对外来营养源的储存。