不同秸秆还田量对冬春季稻虾田大型底栖动物的影响.pdf

D O I:1 0.1 6 3 7 8/j.c n k i.1 0 0 3-1 1 1 1.2 1 0 6 3第4 2卷第4期2 0 2 3年7月水产科学F I S HE R I E S S C I E N C EV o l.4 2N o.4J u l.2 0 2 3不同秸秆还田量对冬春季稻虾田大型底栖动物的影响孙 颖1,2,3,李 威1,2,3,奚业文4,成永旭1,2,3,李嘉尧1,2,3(1.上海海洋大学,农业农村部稻渔综合种养生态重点实验室,上海2 0 1 3 0 6;2.上海海洋大学,上海水产养殖工程技术研究中心,上海2 0 1 3 0 6;3.上海海洋大学,水产科学国家级实验教学示范中心,上海2 0 1 3 0 6;4.安徽省水产技术推广总站,安徽 合肥2 3 0 0 0 0)摘 要:为探明不同秸秆还田量对冬春季稻虾田大型底栖动物群落结构的影响,于2 0 1 8年1 2月2 0 1 9年7月,采取田间小区试验,共设置3种秸秆还田量(1 5 0 0、3 5 0 0、4 5 0 0k g/h m2)组和1个对照组(还田量0),分析投放克氏原螯虾前后不同还田量处理对大型底栖动物的物种多样性、密度以及生物量的影响。试验结果表明,各组物种多样性指数在克氏原螯虾投放前表现为3 5 0 0k g/h m24 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m20,投放后表现为03 5 0 0k g/h m24 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m2。投放克氏原螯虾前,总密度和生物量与还田量的关系均表现为4 5 0 0k g/h m23 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m2。投放后,还田量1 5 0 0k g/h m2组、3 5 0 0k g/h m2组和4 5 0 0k g/h m2组总密度显著下降。优势度指数计算发现,霍甫水丝蚓、苏氏尾鳃蚓和大脐圆扁螺为投放克氏原螯虾前还田量3 5 0 0k g/h m2和4 5 0 0k g/h m2组主要优势种,在投放后优势度明显下降,表明以上种类可能是克氏原螯虾重要动物饵料,其中还田量3 5 0 0k g/h m2组优势种密度下降幅度明显高于还田量1 5 0 0k g/h m2组和4 5 0 0k g/h m2组。冗余分析结果显示,土壤容重、土壤有机质、土壤总磷是影响大型底栖动物的主要环境因子。在本试验条件下,综合克氏原螯虾投放前后大型底栖动物群落结构变化特点、土壤肥力以及养殖水体指标情况确定,最适秸秆还田量为3 5 0 0k g/h m2。关键词:稻虾种养;秸秆还田;大型底栖动物;群落结构;物种多样性中图分类号:S 9 1 7文献标识码:A文章编号:1 0 0 3-1 1 1 1(2 0 2 3)0 4-0 5 5 6-1 0收稿日期:2 0 2 1-0 4-1 2;修回日期:2 0 2 2-0 3-2 1.基金项目:国家重点研发计划项目(2 0 1 9 Y F D 0 9 0 0 3 0 4);财政部与农业农村部现代农业产业技术体系项目(C A R S-4 8);上海市科委社会发展科技攻关项目(2 1 D Z 1 2 0 1 9 0 0).作者简介:孙颖(1 9 9 4),女,硕士研究生;研究方向:稻虾养殖生态.E-m a i l:2 9 3 3 8 1 4 8 5 5q q.c o m.通信作者:李嘉尧(1 9 8 3),男,副教授;研究方向:稻虾种养模式和虾蟹类营养与饲料.E-m a i l:j y-l i s h o u.e d u.c n.稻-小 龙 虾 克 氏 原 螯 虾(P r o c a m b a r u sc l a r k i i)综合种养模式(以下简称“稻虾种养模式”)是我国长江中下游平原地区一种主流的将种植业和养殖业相结合的新型生态农业模式,近年来发展迅速,获得了较好的效益,2 0 1 9年全国稻虾养殖面积已达1 1 0万h m21-2。目前在稻虾种养模式的轮作阶段,通常采用秸秆还田的方式来增加土壤肥力,培养稻田生物作为克氏原螯虾的天然饵料3。水稻秸秆富含氮、磷、钾等营养元素,秸秆还田可以将秸秆中的营养元素释放到土壤中,改良土壤结构,提高土壤肥力,同时减少化肥的使用,从而改善稻田生态环境4-5。秸秆还田通过改变土壤有机质、土壤总磷、土壤容重等参数进而影响土壤动物的生长6-9,部分大型底栖动物具备较高营养价值,是虾蟹等水生动物喜食的动物饵料1 0-1 1。有研究表明,秸秆还田处理后的土壤动物种群和多样性明显高于未进行秸秆处理的土壤1 2-1 4。但若还田方法不当,会导致死苗、作物病害,造成土壤和水体污染,进而影响克氏原螯虾的后续生长1 5-1 6。有研究表明,还田量较低,促肥效果不明显,而还田量过大,则会导致土壤微生物与作物幼苗争夺养分,影响作物后续生长1 7。大型底栖动物作为稻虾生态系统的重要组成部分,参与生态系统的物质循环和能量流动1 8。在适宜的生态环境下,大型底栖动物物种数量均匀、物种多样性高;当生态环境恶化时,耐污种大量的生长会导致物种多样性降低1 9-2 1。因此,大型底栖动物的群落结构变化具有较好的环境指示作用,可用于评估秸秆还田及克氏原螯虾放养后的稻田生态环境情况。笔者研究不同秸秆还田量对稻虾田大型底栖动物群落结构的影响,结合环境因子分析,为冬春季稻虾田合理还田提供理论依据,同时也为促进稻虾种养模式的可持续发展提供参考。1 材料与方法1.1 试验设计及养殖管理本试验于2 0 1 8年1 2月2 0 1 9年8月在上海海洋大学崇明基地(N3 1 3 4,E1 2 1 3 3)进行,试验地处上海崇明区竖新镇,属亚热带海洋性季风气候,温和湿润。经检测试验地供试土壤为砂壤土,试验开始前02 0c m土层土壤总氮0.5 9g/k g,土壤总磷0.2 2g/k g,有机质1 0.8 9g/k g,土壤容重1.1 4g/c m3,p H7.6。每个稻虾田块面积1 2 5 m2(1 2.5m1 0.0 m),按田块面积的1 0%在四周开“回”字沟,环沟深度0.6m、上宽0.5m、下宽0.3m,中央为种稻平台。各田块均有独立进排水。2 0 1 8年1 2月2 7日按2 0 0 0k g/h m2的用量采用生石灰对稻虾田进行消毒。试验共设置3个还田量(1 5 0 0、3 5 0 0、4 5 0 0k g/h m2)组和1个对照组(还田量为0),每组3个平行(表1)。将自然风干的秸秆粉碎成35c m的段状,于2 0 1 9年1月2 4日铺盖于土壤表面,氮肥均匀泼洒在水稻种植平台上,各处理组统一深翻1 5c m,还田后当日对稻虾田进行加水,试验期间,每5d补水1次,保持水位在平台以上3 03 5c m。3月 中 旬 在 环 沟 内 种 植 伊 乐 藻(E l o d e an u t t a l l i i)和 空 心 莲 子 草(A l t e r n a n t h e r ap h i l o x e-r o i d e s)约占环沟总面积的3 0%,并及时打捞,控制所占面积。2 0 1 9年4月2 8日,除对照组外,每个稻虾田块投放平均体质量(5.21.2)g的克氏原螯虾6 0 0尾。此后每日1 8:0 0按虾体质量的3%5%投喂商业配合饲料(澳华饲料有限公司),根据天气情况和克氏原螯虾的生长状况灵活调整投喂量。饲料的营养组成:粗蛋白(干质量)2 8.6%、总脂肪(干质量)4.3 4%、水分8.3 6%、灰分(干质量)4.0 4%。表1 试验处理的秸秆和氮肥施用量以及碳氮比 T a b.1 A p p l i c a t i o nr a t e s o f r i c e s t r a wa n du r e a,a n dC/Nr a t i o si nt h ee x p e r i m e n t a l t r e a t m e n t s秸秆还田量/k gh m-2S t r a w尿素/k gh m-2U r e a碳氮比C/Nr a t i o0/1 5 0 07 2.9 81 513 5 0 01 7 0.3 01 514 5 0 02 1 8.9 61 511.2 样品采集及处理在2 0 1 9年1月2 4日、3月4日、4月1日、5月3日、6月1 7日和7月1 8日水温处于稳定上升期的晴天采集土壤大型底栖动物,使用面积为0.0 9m2的索伯网按照对角线布点法在每个田块采样。将样品用水洗净,除去可见杂质后,在实验室内进行物种鉴定、计数及质量计算。样品的鉴定参照 淡水微型生物与底栖动物图谱2 2,样品的数量及质量按照1m2进行密度(个/m2)及生物量(m g/m2)的换算。1.3 环境因子的测定采用“5点法”收集土壤表层土(02 0c m)装入自封袋带回实验室,剔除可见杂质。室内自然阴干后粉碎,过0.4 2 5mm筛网,用于土壤理化性质的测定。用环刀采集土壤,放入烘箱,1 0 0烘干至恒等质量,利用土壤湿质量与干质量差值计算土壤容重。在稻田环沟四周每条边的中心点进行水样的采集,用1L采水器在每个点距离水面3 0c m处采集水样进行水化分析,一部分水样进行水体总氮、总磷的测定,一部分水样混匀经0.2 2m的微孔滤膜过滤后用于氨氮、硝态氮、亚硝态氮和磷酸盐含量的测定。水体溶解氧水平、p H、水温采用哈希多参数水质测量仪测定。土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定,土壤总氮采用凯式定氮法测定,土壤总磷采用酸溶-钼锑抗分光光度法测定。水体总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(G B1 1 8 9 48 9)测定,水 体 总 磷 采 用 钼 酸 铵 分 光 光 度 法(G B1 1 8 9 38 9)测定、水体氨氮含量采用纳氏试剂分光光度法(G B7 4 7 98 7)测定,硝态氮含量采用紫外分光光度法(H J/T3 4 62 0 0 7)测定,亚硝态氮含量采用分光光度法(G B7 4 9 38 7)测定,磷酸盐含量采用钼锑抗分光光度法(G B1 1 8 9 38 9)测定。试验中所用试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。土壤样品的采集及处理参照 土壤农业化学分析方法2 3。1.4 数据分析采用香农-维纳多样性指数(H)以及优势度指数(Y)分析不同采样月的大型底栖动物物种多样性及优势种2 4-2 5,各参数计算公式如下:H=-Pil o g2Pi(1)Y=Pifi(2)式中,Pi为第i种的个数与总个数的比值,fi为物种i出现的频率。Y0.0 2时,该种为优势种。试验结果用平均值标准差表示。利用S P S S2 0.0软件对密度、生物量、多样性指数、土壤和水质指标进行单因素方差分析,利用邓肯法进行组间差异性分析,P0.0 5为差异显著。利用t检验进行755第4期孙 颖等:不同秸秆还田量对冬春季稻虾田大型底栖动物的影响相同处理不同时间段差异性分析,P3 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m2,投放克氏原螯虾后,6月各组均有下降,下降幅度依次为3 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m24 5 0 0k g/h m20。7月对照组已显著高于其他组(P0.0 5)。大型底栖动物生物量变化见图1 b,整体也呈先升后降趋势。其中还田量4 5 0 0k g/h m2组提升生物量作用明显。还田量4 5 0 0k g/h m2组在3月已显著高于其他处理组(P3 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m2。投放克氏原螯虾后,各处理组在6月开始下降,下 降幅度依次 为3 5 0 0k g/h m21 5 0 0k g/h m24 5 0 0k g/h m20。7月对照组有所下降,还田量1 5 0 0、3 5 0 0、4 5 0 0k g/h m2组小幅度上升。图1 大型底栖动物总密度和生物量F i g.1 M a c r o b e n t h i cd e n s i t ya n db i o m a s s0k g/h m2.秸秆不还田不施氮肥;1 5 0 0k g/