稻蝦共作模式下沼液施用對(duì)水質(zhì)及稻蝦產(chǎn)量的影響

王飛飛，王澤平，王信海，王夏雯

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所，江蘇 宿遷 223800）

2019 年，全國稻蝦養(yǎng)殖面積11.06 萬m2，占克氏原螯蝦養(yǎng)殖總面積的85.96%[1]。水稻和克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）共作模式，可充分利用稻田生態(tài)空間，實(shí)現(xiàn)資源互補(bǔ)，稻蝦雙收效果[2]。然而，該模式肥料施用問題較為突出，化肥施入稻田后，在脲酶作用下迅速水解，增加了水體的氨氮濃度，影響克氏原螯蝦生長[3]。傳統(tǒng)稻蝦共作施肥方式和肥料種類，難以滿足高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求。

沼液是禽畜糞便經(jīng)厭氧發(fā)酵后的殘留物，富含氮、磷、鉀、蛋白質(zhì)、維生素、氨基酸等養(yǎng)分及多種微量元素和生長因子[4-5]，對(duì)改良土壤，提高土壤養(yǎng)分及農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)都有積極作用[6-11]，水產(chǎn)養(yǎng)殖施用沼液，能夠提高養(yǎng)殖產(chǎn)量和品質(zhì)[12-13]。現(xiàn)開展了稻蝦模式下，施用沼液對(duì)稻田水質(zhì)及稻蝦產(chǎn)量的影響試驗(yàn)，探索最佳沼液代替化肥用量，擬為稻蝦共作模式下沼液資源化利用提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間為2021 年6 月18 日—10 月20 日，地點(diǎn)位于江蘇省宿遷市宿豫區(qū)農(nóng)科院稻蝦基地（33°97′32″N，118°32′30″E）。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為14.1℃，年平均日照時(shí)數(shù)為2 271 h，年均降雨量910 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)4 個(gè)試驗(yàn)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)長20 m、寬10 m、環(huán)溝寬1.5 m、深0.8 m，面積為200 m2。環(huán)溝與田面無田埂，各區(qū)之間相互獨(dú)立。設(shè)置4 個(gè)試驗(yàn)組，分別為沼液替代化肥氮30%（NM30）、40%（NM40）和50%（NM50）3 個(gè)處理組和1 個(gè)單施化肥對(duì)照組（CK），3 次重復(fù)。

各處理組施用等量氮、磷和鉀，施肥量分別為尿素（N）150 kg/hm2（≥46%）、過磷酸鈣[Ca（H2PO4）2]60 kg/hm2（≥12%）、氯化鉀（KCl）80 kg/hm2（≥60%）。沼液為附近豬場生產(chǎn)的豬沼液，沼液主要理化性質(zhì)見表1。各處理組磷肥和鉀肥作為基肥一次性施入，沼液處理組磷鉀不足部分，用Ca（H2PO4）2和KCl 補(bǔ)充。氮肥分2 次施用，分別為基肥60%、蘗肥40%，其中沼液處理組以化肥氮為基肥，不足部分用沼液補(bǔ)充。

表1 沼液主要理化性質(zhì)

1.3 試驗(yàn)方法

6 月18 日施肥整地；6 月20 日移栽水稻，為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院宿遷農(nóng)科所選育的粳稻品種“泗稻301”；7 月5 日施用蘗肥；7 月12 日每667 m2投放25 kg 健康有活力的克氏原螯蝦苗。養(yǎng)殖期間，不投放飼料，試驗(yàn)田不外排水，各試驗(yàn)田管理方式相同。

1.4 采樣與測定

1.4.1 水質(zhì)指標(biāo)

采樣時(shí)間為2021 年7 月15 日—9 月15 日，每15 d，分別于06：00—08：00、16：00—18：00，用WNY-01 直形棒式普通玻璃溫度計(jì)、PHBJ-260 便攜式pH測定儀和YSI DO 200 型便攜式溶解氧測定儀測定水溫、pH 值和溶解氧（DO），取2 次測定的平均值為當(dāng)日測定值，用賽氏圓盤法測量透明度（SD）。每隔15 d，于稻蝦田環(huán)溝固定地點(diǎn)水面下50 cm 處采集1 L 水樣，用于水化學(xué)分析。分析項(xiàng)目為：氯離子（Cl-）、硫酸根離子（SO42-）、重碳酸根離子（HCO3-）、鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）、鈉鉀離子（Na++K+）、總堿度（Alk）、總硬度（HT）、氨態(tài)氮（TAN）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）、硝酸鹽氮（NO3--N）、總氮（TN）、總磷（TP）和高錳酸鉀指數(shù)（IMn），分析方法均按照文獻(xiàn)[14]，在實(shí)驗(yàn)室完成。

1.4.2 水稻產(chǎn)量和品質(zhì)

水稻成熟期每試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)普查50 穴，考察每穴有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率。各試驗(yàn)區(qū)全部收割曬干計(jì)產(chǎn)。收獲時(shí)各試驗(yàn)區(qū)取1 kg 稻谷，用網(wǎng)袋裝好，自然風(fēng)干3 個(gè)月后，按照《優(yōu)質(zhì)稻谷》（GB/T 17891—2017），測定糙米率、整精米率、堊白粒率、堊白度等。

據(jù)了解，截至目前共爭取援助項(xiàng)目資金1042.01萬元。其中基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目共投入資金759.46萬元，貸款貼息項(xiàng)目共投入資金180.38萬元，幫扶救助項(xiàng)目共投入資金13.57萬元，培訓(xùn)項(xiàng)目共投入資金58.6萬元，救災(zāi)補(bǔ)助項(xiàng)目共投入資金30萬元。□

1.4.3 克氏原螯蝦產(chǎn)量和生長特性

7 月12 日，蝦苗投放前隨機(jī)取50 只蝦苗，測量體質(zhì)量，取平均值，作為克氏原螯蝦初始體質(zhì)量。9 月15 日，每試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)挑選50 只，測量體質(zhì)量，取平均值作為該區(qū)克氏原螯蝦終末體質(zhì)量，各試驗(yàn)區(qū)捕撈完后稱質(zhì)量，計(jì)算蝦產(chǎn)量。總養(yǎng)殖天數(shù)為65 d，根據(jù)初始體質(zhì)量、終末體質(zhì)量和養(yǎng)殖天數(shù)，計(jì)算質(zhì)量增加率（WGR）和特定生長率（SGR）。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果用（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）表示；顯著水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)主要理化指標(biāo)

稻蝦田圍溝內(nèi)水溫、SD、DO 和pH 值見表2 。由表2 可見，試驗(yàn)期間，各組水溫平均值為27.6 ℃；NM30、NM40、NM50 組的SD 相比于CK 組分別降低5.6%、13.9 和11.1%；DO 分別比CK 組增加12.3%、20.0%和16.9%，均呈先升后降趨勢(shì)，但各處理組間差異不顯著；pH 值略低于對(duì)照組，各組間差異不顯著。

表2 稻蝦田圍溝內(nèi)水質(zhì)指標(biāo)①

由表2 可見，NM30、NM40、NM50 組中的Ca2+質(zhì)量濃度相比于CK 組分別下降13.9%、23.1%、11.0%；Mg2+質(zhì)量濃度分別下降15.0%、23.9%、16.5%；HT 分別降低17.8%、20.1%、13.0%。隨著沼液施用量的增加，Ca2+、Mg2+和HT 呈先上升后降低趨勢(shì)，組間差異不顯著。沼液各處理組Cl-略高于CK 組，SO42-、HCO3-和Alk 低于CK 組，各處理組間差異不顯著。稻蝦田圍溝內(nèi)主要離子濃度、Alk 和HT 見表3。

表3 稻蝦田圍溝內(nèi)主要離子濃度、Alk 和HT① mg/L

表4 稻蝦田圍溝內(nèi)氮、磷和有機(jī)質(zhì)含量① mg/L

2.2 水稻性狀及產(chǎn)量

不同處理組泗稻301 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較見表5。由表5 可見，NM30、NM40、NM50 組水稻有效穗數(shù)比CK 組分別增加7.9%、9.6%和4.1%；每穗實(shí)粒數(shù)分別增加9.8%、12.6%和7.7%；千粒質(zhì)量分別增加12.7%、13.7%和3.7%；水稻產(chǎn)量分別增加7.2%、8.3%和2.9%。沼液處理組株高、每穗總粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均高于CK 組，但差異不顯著，隨著沼液代替量的增加各指標(biāo)均呈先升后降的趨勢(shì)。不同處理組泗稻301 品質(zhì)性狀比較見表6。由表6 可見，NM30、NM40、NM50 組整精米率比CK 組分別增加8.6%、9.5%和4.7%；堊白粒率比CK 組分別降低5.5%、12.1%和10.9%；堊白度比CK 組分別增加10.0%、14.6%和12.1%。沼液各處理組水稻外觀品質(zhì)均好于CK 組，其中NM40 組表現(xiàn)最優(yōu)。

表6 不同處理組泗稻301 品質(zhì)性狀比較① %

2.3 克氏原螯蝦生長特性

稻蝦田克氏原螯蝦生長性狀及產(chǎn)量見表7。由表7 可見，NM30、NM40、NM50 組克氏原螯蝦終末體質(zhì)量比CK 分別增加27.1%、34.1%和14.4%；WGR 比CK 組分別提高33.9%、42.9%和18.0%；特定生長率比CK 組分別增加14.9%、18.3%和8.2%；產(chǎn)量比CK 組分別增加17.1%、20.9%和9.8%，沼液處理組間差異不顯著。

表7 稻蝦田克氏原螯蝦生長性狀及產(chǎn)量①

3 討論

水質(zhì)是影響魚類生長的重要因素，克氏原螯蝦生長的適宜水溫為18～31 ℃，最適水溫22～30 ℃，本試驗(yàn)各處理組平均27.6 ℃，適宜克氏原螯蝦生長[15]。DO 是水生動(dòng)物生存和正常生理活動(dòng)的基本保證，高的DO 有利于水體中有機(jī)物的分解和硝化作用的發(fā)生，促進(jìn)水體中的物質(zhì)循環(huán)[16]。本試驗(yàn)中，沼液處理組DO 均顯著高于CK 組，主要是因?yàn)檎右褐械臓I養(yǎng)物質(zhì)與植物生長調(diào)節(jié)劑等，有助于浮游植物生長繁殖，大量生長的浮游植物進(jìn)行光合作用，提高了水體的DO 含量[17]。由于浮游生物的大量繁殖降低了水體SD，因此沼液組的SD 低于對(duì)照組。試驗(yàn)期間，各處理組pH 值均值為7.33～7.55，符合水稻和水生動(dòng)物正常生長的要求[18]，隨著沼液施用量的增加水體pH 值略微上升，主要是因?yàn)檎右撼嗜鯄A性，隨著施用量的增加，導(dǎo)致pH 值上升。

Ca 是甲殼類動(dòng)物的重要營養(yǎng)元素[19]，克氏原螯蝦的生長主要是通過蛻殼來實(shí)現(xiàn)，在蛻殼過程中會(huì)損耗大量鈣等礦物元素[20-21]，本試驗(yàn)顯示，沼液處理組Ca2+質(zhì)量濃度顯著高于CK 組，主要是由于沼液處理組克氏原螯蝦生長快，產(chǎn)量高，消耗Ca2+離子較多所致。沼液處理組Mg2+離子顯著低于CK組，雖然水體的低Mg2+質(zhì)量濃度對(duì)蝦類的成活影響不大[22-23]，但是Ca2+質(zhì)量濃度低會(huì)抑制其Na-K-ATP酶活性，妨礙進(jìn)行正常的水分和離子調(diào)節(jié)[24-25]，因此在施用沼液的稻蝦田應(yīng)注意鈣元素的投放。

水體中的TAN 和NO2--N 含量，是影響甲殼類動(dòng)物生長、生存和生理機(jī)能的主要限制因素[26]。本實(shí)驗(yàn)沼液各處理組TAN 和NO2--N 顯著低于對(duì)照組，主要是因?yàn)檎右旱牡囟鄶?shù)為速效氮，易于被水稻和浮游植物吸收[27]，同時(shí)施用沼液使得水體中的硝化細(xì)菌、放線菌等細(xì)菌等微生物大量繁殖[28]，通過微生物分解來降低了氨氮和NO2--N 含量。本試驗(yàn)沼液各處理組TN 和TP 含量顯著低于CK 組，主要是施用沼液能夠提高肥料利用效率[29]，促進(jìn)水稻和浮游生物吸收，降低了水體氮磷的積累。本試驗(yàn)IMn隨沼液施用量的增加呈上升趨勢(shì)。研究表明[30]，IMn的變化與沼液的施加量有直接關(guān)系，施加沼液，會(huì)導(dǎo)致水體IMn含量增多，主要原因是沼液中含有很多耗氧的復(fù)雜有機(jī)質(zhì)。

研究認(rèn)為[31]，有效穗數(shù)和千粒質(zhì)量是影響不同肥力稻田水稻產(chǎn)量差異的主要因素。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，NM30 和NM40 組的有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒質(zhì)量顯著高于對(duì)照組。稻田氨揮發(fā)量占施用沼液氮量的13%以上[32]，隨著沼液替代量的增加，沼液中的氮因?yàn)閾]發(fā)損失加大，導(dǎo)致氮肥不足，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量，本試驗(yàn)隨著沼液替代比例的提升，水稻產(chǎn)量先增后降，說明適量施用沼液能夠提高產(chǎn)量，但過量施用則會(huì)降低產(chǎn)量，這與黃繼川等[29]研究結(jié)果一致。沼液組稻米外觀品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于對(duì)照組，說明施用沼液施用能夠改善稻米品質(zhì)。這與曲兆凱等[12]研究稻沼漁模式下水稻品質(zhì)檢測結(jié)果一致。

沼液可以為水中浮游生物提供營養(yǎng)，豐富魚類餌料，利于養(yǎng)殖產(chǎn)量的提高，而過量施用可能會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，破壞魚類生存環(huán)境，不利于其生長發(fā)育[33-36]，本研究沼液處理組克氏原螯蝦終末體質(zhì)量、質(zhì)量增加率、特定生長率和產(chǎn)量均高于CK組，隨著沼液施用量的增加，呈先增后降趨勢(shì)，說明適量施用沼液能夠提高克氏原螯蝦生產(chǎn)性能和產(chǎn)量，過量則會(huì)降低其生產(chǎn)性能和產(chǎn)量。

綜合來看，稻蝦模式下，沼液代替30%～40%化肥，有利用改善稻蝦田水質(zhì)，提高水稻和克氏原螯蝦產(chǎn)量，提升水稻外觀品質(zhì)。