稻虾连作稻秸还田下克氏原螯虾养成期稻田肥力变化初步研究

常国亮， 徐建明， 卢彩萍， 丁怀宇， 杨 柳， 姜 珊， 宋玉豪

(1.淮阴师范学院/江苏省特色水产繁育工程实验室，江苏淮安 223300；2.淮安朱高生态农业科技有限公司，江苏淮安 223113)

稻渔综合种养模式是一种稻田、水产种养相结合的生态农业模式。其中，稻-克氏原螯虾(，别称小龙虾)综合种养是其中最主要的模式，该模式因技术容易掌握、效益好，近年来获得快速发展，2020年全国稻-克氏原螯虾综合种养面积已达126.14万hm[《中国小龙虾产业发展报告(2021)》]。稻-克氏原螯虾综合种养模式常见的有稻虾(克氏原螯虾)连作和稻虾(克氏原螯虾)共作2种模式，而稻虾连作是其中主要的养殖模式，这种模式是指在1年的生产周期内，种植1季水稻，随后养殖1季克氏原螯虾。在该养殖模式下，稻田中的有机碎屑、浮游生物、杂草等均可作为克氏原螯虾的食物，而克氏原螯虾摄食后的残饵、粪便及活动对稻田的生态均可产生影响。所以，对稻虾连作的研究除了养殖技术外，目前已有学者开始关注此种养殖模式下克氏原螯虾对稻田生态系统中物质循环、浮游生物和土壤特性等的影响。因稻虾连作模式下除少部分养殖户因担心水稻收获后的稻秸腐烂导致水质难以管理外，大部分养殖户均把稻秸留下返田，不难预料的是这些稻秸肯定会对养殖稻田的肥力产生影响，而这方面的报道并未检索到。因此，本研究调查稻虾连作稻秸还田后克氏原螯虾养成期(2018年11月至2019年6月)稻田土壤pH值、有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、缓效钾含量、硝态氮含量等7个肥力指标的变化，以期为该模式下克氏原螯虾养殖过程中科学地投饵、水草栽培、水质调控等提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验在江苏省金湖县金南镇吴桥村进行，试验稻田面积为1.33 hm，稻田四周开有环沟(宽4 m、深1.2 m)，克氏原螯虾养殖期间稻田与环沟中均种植有伊乐藻()，覆盖面积约40%。取样前栽种水稻品种为徽两优882，水稻栽种前施有机肥1 200 kg/hm，11上旬收割水稻，水稻产为量 9 513 kg/hm。水稻收割时留稻桩高度约40 cm，所有稻秸还田。水稻收割后10 d开始加水，根据水质情况逐步加深水位。克氏原螯虾苗为前1年所留亲本自繁，养殖期间投喂克氏原螯虾专用配合饲料(蛋白含量28%)，克氏原螯虾产量为1 921.95 kg/hm。

土壤样品采集时间分别为2018年11月(水稻已收割，稻田已上水)和2019年2、4、6月(水稻栽种前)，依次设置为试验第1、第2、第3、第4次取样，均采用土壤肥力测定时常用的5点取样法。第1、第4次取样时，对同一个取样点分别取 0～10 cm深度土层土壤(上层土壤)和10～20 cm深度土层土壤(下层土壤)，另外2次取样(第2、第3次取样)因稻田水位较深，只取0～10 cm土层土壤(上层土壤)。土壤肥力指标选取土壤pH值、有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、缓效钾含量、硝态氮含量等7个指标。

1.2 样品处理与分析

新鲜土壤取回后，将样品平铺在干净的塑料箱中，放置在实验室阴凉通风处自然风干。在自然风干过程中每天下午翻动1次样品，以加速土壤干燥。当样品风干至半干时，用铁棒将大块的土壤敲碎。用四分法取适量已风干敲碎的土壤样品，先去除稻秸等土壤以外的侵入物品，再将土壤样品碾碎，使样品能全部通过2 mm孔径的试验筛。用筛子筛后的土壤先充分混匀，再装入洁净的土壤袋，置于样品柜中存放备用。

pH值、有机质含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量、缓效钾含量、硝态氮含量等7个土壤肥力指标均按照中华人民共和国农业行业标准中相关方法进行测定(pH值，NY/T 1377—2007《土壤pH的测定》；有机质含量，NY/T 1121.6—2006《土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定》；全氮含量：NY/T 1121.24—2012《土壤检测 第24部分 土壤全氮的测定自动定氮仪法》；有效磷含量，NY/T 1121.7—2014《土壤检测 第7部分：土壤有效磷的测定》；速效钾、缓效钾含量，NY/T 889—2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》；硝态氮含量，LY/T 1228—2015《森林土壤氮的测定》)。

1.3 数据统计与分析

所有数据均采用“平均值±标准差”表示。试验数据采用SPSS 16.0软件进行统计分析，上层土壤测定指标采用单因子ANOVA对试验结果进行方差分析，Tukey’s-b法进行多重比较；第1次与第4次取样时的下层土壤之间以及2次取样时上下层土壤测定指标对比分析采用-test进行分析；所有分析均取=0.05为差异显著水平。

2 结果与分析

对上层土壤而言，第2、第3次取样时的pH值均低于6.25，显著低于第1、第4次(<0.05)，而第1、第4次取样时pH值无差异，表明水稻收割后上层土壤pH值下降，到2019年6月水稻种植前，pH值恢复到水稻收割时的水平。有效磷含量在第1次取样时(2018年11月)最高，达到(29.96±2.91) mg/kg，至第2次取样时(2019年2月)降至最低，为(8.84±2.16) mg/kg，到第3、第4次取样时(2019年4月、6月)，有效磷含量显著上升，但仍显著低于2018年11月(<0.05)。速效钾含量随取样时间的推迟逐渐上升，至2019年6月第4次取样时达到最高值(173.6±21.8) mg/kg，明显高于前3次取样。而缓效钾含量在第3次取样(2019年4月)时最低，为(346.4±22.2) mg/kg，显著低于另外3次取样(<0.05)，而另外3次取样缓效钾含量无显著差异(>0.05)。有机质、全氮、硝态氮3个土壤肥力指标4次取样时均无显著差异(>0.05)(表1)。

表1 上层土壤肥力指标分析

对下层土壤而言，2018年11月水稻收割后第1次取样时，有机质、有效磷、缓效钾含量显著低于2019年6月第4次取样时(<0.05)，而pH值、全氮含量、速效钾含量、硝态氮含量在2次取样时均无显著差异(>0.05)(表2)。

表2 下层土壤肥力指标分析

对同一取样点上、下层土壤而言，pH值、有机质含量、全氮含量和有效磷含量第1次取样时(2018年11月)，上层土壤值均显著高于下层土壤值(<0.05)，但第4次取样时(2019年6月)，已均无显著差异(>0.05)。速效钾、缓效钾、硝态氮含量2次取样时上、下层土壤均无显著差异(>0.05)(表3)。

表3 同一取样点上层、下层土壤肥力对比结果

3 讨论与结论

稻-克氏原螯虾综合种养稻田中，磷元素非常活跃，稻虾共作模式下，土壤中全磷含量显著高于常规种植水稻田，而在稻虾共作、连作2种综合种养模式稻田中，土壤中有效磷的含量均会随着养殖年份的延长而增加。本试验结果表明，从2018年11月水稻收割至2019年6月水稻栽种前的克氏原螯虾养成期间，所测的7个指标中有效磷含量也是最活跃的成分。对上层土壤而言，4次取样中2018年11月时最高，先下降，后上升，再下降，且上层土壤有效磷含量显著高于下层土壤。究其原因，2018年11月时含量最高与其水稻栽培过程中施用磷肥、稻秸还田上水后稻秸腐烂等因素密切相关。室内稻秸在水体内自然腐烂试验结果显示，水稻秸秆用剪刀剪碎，水温约18 ℃，磷酸盐含量2 d内就开始急剧上升，从0上升至0.17 mg/L左右，说明2018年11月土壤中有效磷含量最高与稻秸腐烂有密切的关系。2019年2月最低，是因为上水后随稻秸、杂草等有机物腐烂、养殖水体恶化，养殖户一般会通过加水、放水来调控水质，土壤中的磷迁移至养殖水体后会随放水大量流失。可见，在此期间稻田水质恶化后放至自然水体，可为自然水体带来大量的磷而污染水体。在稻秸返田过程的前2个月内，建议稻虾综合种养户通过将返田稻秸晾晒5 d左右，使稻秸失去大量水分降低上水后的腐烂速度，并通过逐步加水(先上水淹没稻田10 cm左右，再视水质情况逐步缓慢加水)等措施调控水质，尽可能减少稻田内的水外排。2019年4月，土壤中有效磷含量又显著提高，应与克氏原螯虾养殖过程中投喂的饲料有关，一般克氏原螯虾饲料中均会添加磷酸二氢钙等矿质元素，以满足克氏原螯虾生长、蜕壳的需求；6月又稍许下降，这是因为6月时克氏原螯虾已大部分出售，饲料投喂减少，且此时稻田伊乐藻等水生植物和藻类生长对磷的利用增加。对下层土壤而言，2018年11月有效磷含量显著低于2019年6月，推测原因为2018年11月取样前一段时间，未收获的水稻处于生殖生长期，对磷等矿质元素的需求量较大，下层有效磷被水稻利用；而2019年6月第4次取样时上、下层土壤有效磷含量已趋于一致，表明上层土壤中的磷向下层迁移了。

从pH值来看，所有样品均低于7.0，2019年2、4月显著低于2018年11月和2019年6月，推测与稻秸腐烂产生酸性物质有关，4月又是水质变化剧烈时期和克氏原螯虾快速生长阶段，而克氏原螯虾生长的适宜pH值为7.0～8.5，所以此时可考虑适当施用生石灰(75 kg/hm)进行调节，以促进克氏原螯虾蜕壳和快速生长。2018年11月和2019年6月土壤pH值无显著差异，而一些研究结果表明开展稻虾综合种养殖1年后，稻田土壤pH值会显著上升，这与本研究结果并不一致，可能与不同地域的土壤性质、稻田开展稻虾综合种养时间及施肥和生石灰施用等差异管理措施有关。

上层土壤有机质含量在4次取样之间无显著差异，而下层土壤有机质含量在2019年6月取样显著高于2018年11月，且此时上层、下层土壤有机质含量无显著差异。说明2018年11月水稻收割后，上层土壤有机质含量高于下层土壤，但随着时间的延长，下层土壤中有机质含量逐渐增加，至2019年6月水稻栽种前上、 下层土壤中有机质含量趋于一致，表明稻田综合种养模式下，稻秸还田有助于增加水稻根系层有机质，改善土壤通气状况，有利于水稻、伊乐藻等水生植物的生长，这与以前的研究结果一致。

上层土壤速效钾、缓效钾含量变化幅度明显大于下层土壤，表明上层土壤速效钾、缓效钾含量受养殖水体影响较大，且现有研究结果表明，稻虾种养模式稻田土壤中速效钾含量变化并不一致(或上升或下降)，故有关速效钾、缓效钾的变化有待更进一步的研究。

综上，对稻虾连作模式而言，除关注该综合种养模式下土壤养分变化对水稻的影响外，还应关注水稻收获后养殖克氏原螯虾的这段时间内，稻秸还田后土壤有效磷含量、pH值、有机质含量等土壤养分指标的快速变化是否显著影响着养殖水体。建议此时间段内通过栽培伊乐藻等水生植物、微生态水质调控和科学投饵等措施，防止稻田水体恶化引起蓝藻、青苔暴发，从而影响克氏原螯虾的存活和生长。