生物肥對稻田養殖螺螄產量、水質及土壤肥力的影響

李威鋒，鄭炳言，王志強，羅福廣，蔣 明，李艷和

（1.華中農業大學水產學院/水產養殖國家級實驗教學示范中心，武漢 430070；2.廣西柳州市漁業技術推廣站，廣西 柳州 545006；3.中國水產科學研究院長江水產研究所，武漢 430223）

螺螄，此處界定為可作為廣西柳州特色小吃“螺螄粉”原料淡水螺的通稱，隸屬于軟體動物門（Mollusca）腹足綱（Gastropoda），是生活在淡水環境底泥中的底棲濾食性動物，在湖泊、池塘、水田中分布比較廣泛，適合在有機質豐富、顆粒小的淤泥作為底質的水體中生存［1］。可凈化水質、去除池底有機質［2］，為魚類提供餌料以利于生長繁殖等，與水生生物聯合可起到降低水體總氮、總磷含量、化學需氧量的作用［3，4］。

據《中國漁業統計年鑒2020》數據顯示，2019 年中國淡水螺養殖產量達到了92 893 t，相比2018 年減少了2.92%，其中江西省、安徽省、江蘇省分別為23 372、20 475、18 025 t，養殖螺類主要包括圓田螺屬的中華圓田螺和中國圓田螺以及環棱螺屬的方形環棱螺、梨形環棱螺、銅銹環棱螺，養殖方法主要有水泥池精養、小土池精養、池塘精養、網箱養殖、稻田養殖［5］，其中又以稻田養殖最為綠色經濟［6］。螺螄與苦草、伊樂藻、菹草混養可有效緩解水體富營養化［2，7，8］。研究表明，螺螄對養殖池塘中水體及底泥各項理化指標都有影響，其本身作為底棲生物，生活在水相和固相交界處，個體或群體的活動對整個養殖生態系統的元素循環帶來一定的促進作用，又會反向作用于螺螄等底棲動物的生長和繁殖［9］，可見發展螺螄養殖的重要性。現關于螺螄養殖的相關研究集中在螺螄對水體的凈化作用以及對套養生物的影響和施肥對水體、土壤、農作物經濟效應的影響，將施肥措施、螺螄養殖、土壤理化性質結合起來進行分析的實例還較少。

本研究采取野外調查的方式，通過檢測冬季閑置稻田主養螺螄的土壤肥力代表性指標變化，分析施生物肥和投喂飼料等處理對養殖螺類生長及稻田相關理化指標的影響，以期為稻螺輪養綠色養殖模式提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 調查設計

本研究調查地點為廣西柳州里高鎮螺螄養殖基地（圖1），養殖試驗田面積均為667 m2（調查期間為秋冬季節，未種植水稻）。養殖基地所用生物肥購自柳州市環北農業技術有限公司，飼料購自柳州市魚家樂飼料有限公司。生物肥和飼料的主要成分列于表 1 和表 2。

圖1 螺螄養殖試驗基地

表1 生物肥檢測指標

表2 飼料成分

在已有螺螄養殖的試驗田基礎上，進行施肥和投餌處理：①初始螺存量為650 kg/667 m2，投喂飼料+不施肥（CF）；②初始螺存量為650 kg/667 m2，不投飼料+施生物肥（BF）；③初始螺存量為900 kg/667 m2，投喂飼料+施生物肥（BDF）。施生物肥的處理：于2020 年 11 月 2 日施加基肥 400 kg/667 m2，后續每半月追肥110 kg/667 m2。投喂飼料處理：20 kg/3 d。具體采樣時間和采樣情況見表3。

表3 采樣信息

1.2 樣品采集與測定方法

水質指標（氨氮、亞硝鹽、pH、溶解氧、硫化物）采用水博士（北京桑普生物化學技術有限公司）進行實地測量，水質總氮采用堿性過硫酸鉀法測定，總磷采用過硫酸鉀法測定。在養殖稻田中采取多點取樣法采集特定面積螺樣和底泥樣品，并對螺樣品進行清洗，按照大小規格和種類進行劃分；底泥樣品鋪開后完全風干，挑除其中的石子等雜質，用研磨棒研磨至通過80 目篩網，過網后的土樣采用堿性過硫酸鉀法測定總氮含量，過硫酸鉀法測定總磷含量，未研磨的土樣采用灼燒法測定有機質含量。

1.3 數據處理

采用Excel 2003 進行相關數據的統計和計算，采用SPSS 23.0 軟件進行分析，分別運用Person 積矩和ANOVA 單因素方差分析分別檢驗不同指標間的相關性和差異顯著性（P＜0.05），S-N-K 法進行均值比較，顯著性試驗結果采用“平均值±標準差”表示，采用GraphPad prism 8.0.2 繪圖。

2 結果與分析

2.1 螺螄增產情況

不論是從施基肥后單月來看還是從整個調查期的測產情況（調查期3 次測產時間分別為2020-11-02、2020-11-30 和 2021-04-02）（圖 2）來看，BDF 組的產量是最高的，其中，BDF1 在施基肥單月內呈現減產，整體呈現12.49%的小幅增產。整體來看，施生物肥的稻田要比不施肥的稻田增產率高，而BDF組的稻田增產率高達50.62%～57.86%，整體高于單施生物肥的31.73%～40.90%，單投喂飼料的增產率最低，只有7.52%。

圖2 螺螄產量情況

2.2 水質指標

稻田pH 變化為6.2～9.4，基本維持在中性偏堿性，施基肥后半個月pH 降低，個別試驗田偏酸性，稻田中并未檢測出硫化物，符合漁業水質標準和國家地表水質標準的對應規定。溶解氧含量在施基肥后半個月均達到了較低值，未施肥時7 個稻田的含量都保持在 8 mg/L 以上，BF2、BF3、BDF1 甚至達到了10 mg/L 以上，而施肥后半個月則降到5.2～8.1 mg/L，而后恢復到8.5 mg/L 的水平。亞硝鹽含量在施加基肥后增長至0.010～0.050 mg/L，短時間內快速下降，氨氮長期穩定在0～0.600 mg/L，但在10#采樣的監測中發現，BDF 組都出現了高氨氮含量，分別達到了3.0、2.5、2.5 mg/L（圖3），高溶氧通過氧化氨氮一定程度上緩解了氨氮對螺的毒性。

圖3 常規水質指標變化趨勢

水體總氮的變化幅度要大于總磷，水體總氮含量為0.288～5.966 mg/L（其中3#采樣數據缺失），總磷含量為0.053～1.295 mg/L。施基肥前所有試驗稻田的水體氮磷含量較一致，施肥后呈現不同變化趨勢，CF 組的總氮、總磷含量比較穩定，BF 組在施基肥后單月內出現較高值，而BDF 組則在長期的追肥過程中呈現較高值（圖4），水體總氮和總磷之間呈現極顯著正相關（R2為0.503，P＜0.01）。

圖4 水體氮磷指標變化趨勢

2.3 土壤指標

土壤總氮、總磷、有機質含量在調查期間分別保持在 0.170%～0.461%、0.068%～0.115%，6.577 1%～13.439 1%，其中CF 組較為穩定，在6#及之后的采樣中，其稻田總氮、總磷變化為0.284%～0.349%、0.070%～0.083%。在施基肥后試驗田并未表現出土壤總氮、總磷含量快速升高，而是在首次追肥后呈現升高趨勢，只有BF2 出現了施基肥和追肥后短時間內土壤總氮總磷含量變化相反的趨勢，其余稻田追肥后氮磷含量上升，有機質含量在9#采樣出現較低值，10#采樣回升（圖5）。

圖5 土壤氮磷指標變化趨勢

土壤有機質和土壤總氮、土壤總磷呈極顯著正相關（R2分別為 0.690 和0.451，P均小于0.01），土壤總氮和土壤總磷之間呈極顯著正相關（R2為0.560，P＜0.01）。

通過對肥力相關指標的計算，可得出貢獻率。第1 項主成分的貢獻率高達71.329%（表4），可代表原始數據的大部分信息，進一步計算主成分的特征向量，結果見表5。

表4 稻田土壤肥力指標貢獻率

表5 稻田土壤肥力指標主成分的特征向量

根據土壤肥力指標主成分的特征向量可知，第1 項主成分中，總氮、總磷、有機質的系數都比較高，表明該項成分是3 個肥力指標的綜合反映。將特征向量與對應的指標標準化數據進行求積并相加，可計算出第1 項主成分的得分，即土壤養分狀況綜合得 分F=71.329%×（0.898× 總 氮 +0.852× 有 機 質 +0.779×總磷），土壤肥力指標綜合得分穩定在4.18～8.52（圖 6）。

圖6 土壤肥力綜合得分

不同試驗稻田的土壤指標都隨著生物肥的施入和飼料的投入產生不同程度的波動，但是除了BF 和BDF相對CF組土壤總磷含量顯著提升（P＜0.05），其余土壤肥力相關指標均無顯著變化（P＞0.05，圖7）。

圖7 不同處理下的土壤肥力相關指標

3 討論

調查期間水體常規指標異常主要出現在氨氮和溶解氧指標，李波等［10］發現高溶解氧可以影響亞硝態氮進入魚體血液的數量，提高魚體的血液載氧能力和對NH3的代謝能力進而降低毒性，推測BDF 組中BDF1 的螺螄大量死亡的原因為低溶氧和高氨氮聯合效應，螺死亡后分解產生更多的氨氮進而污染水體，調查前期的氨氮升高可以通過稻田土的吸附緩解，但隨著有效吸附位點的減少以及吸附型和水體中銨根離子的靜電斥力導致水體氨氮在后期難以去除［11］。水體中的總氮、總磷在施肥后升高，一段時間后下降。大部分養殖塘中施肥和投餌占據水體氮磷輸入的 80% 以上［12］，BDF 組相比 BF 組在追肥后9～12 d 更易出現水體氮磷的峰值，可能是因為殘餌的分解，呂元蛟等［13］發現添加飼料的試驗組短期內上覆水總氮含量先降低后升高，總磷釋放通量在投餌后1 d 達到最高值，后逐漸降低。調查中期位于秋冬季節，水溫較低，影響水體中微生物的活性，殘餌的分解和氨氮的再生速率較低，氣溫回升后效應逐漸顯現，此時在BDF 組出現的厭氧環境加快了底泥中氨氮的釋放，溫度升高、螺螄活力增強導致生物擾動均有利于底泥中的顆粒再懸浮和有機物的礦化，適宜的 pH 有利于總氮的釋放［14］。駱加偉［15］發現梨形環棱螺的擾動會降低沉積物中總氮、總磷的含量，螺可能通過提高硝酸還原酶的活性避免底泥中氮的累積。在人工濕地系統中，底棲動物通過攝食作用降低了沉積物中TOC（Total organic carbon，總有機碳）的含量［16］，Hou 等［17］的試驗也出現了同樣的趨勢，環棱螺還可以通過提高沉積物的氧化還原電位進而提供高能電子受體，提高細菌多樣性和呼吸作用來促進有機物質分解，避免有機物質累積在底質中。環棱螺分解會產生大量的溶解性有機物質（Dissolved organic matter，DOM），厭氧條件的創造和DOM 的釋放相結合就會促進“水-泥”交界面P 元素的釋放，一段時間后DOM 減少，進而出現pH 的回升和溶解氧含量的增加［18］。龔夢丹等［19］發現多個淡水湖泊中沉積物剖面有效磷鐵的同步釋放和濃度顯著正相關性，Yang 等［20］分析螺生物擾動帶來的底泥中磷元素的釋放主要是由于氫氧化鐵的還原和溶解作用，缺氧狀態下鐵的還原會導致磷的釋放。

生物肥的施入是氮磷鉀等營養元素的主要匯入途徑，長期施肥有利于稻田土壤活性有機碳、氮的增加，而活性有機氮與土壤全氮與氮的累積速率密切相關［21］，長期有機肥施入有助于稻的干物質積累和稻田表層土壤的養分含量和肥力［22］。調查分析顯示，雖然土壤的肥力相關指標都存在不同程度的變化，但是3 個不同處理間除了土壤總磷，其余指標之間并無顯著差異，按照農業農村部制定的國家行業標準，試驗基地選擇的生物肥水分（鮮樣）的質量分數偏高，肥料組分絕對含量較低，雖降低了生產成本，卻未達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過程中，稻田水質短時間內就會變得澄清，可能與投料過少或與肥料肥力本身較低有關。此外，水體中氮磷含量的增加說明稻田土壤氮磷流失可能比較嚴重，N∶P2O5∶K2O 是肥料需要關注的指標，楊益新［23］發現水稻專用配方肥（N∶P2O5∶K2O=25∶13∶8）有效減少了17.32%和10.88%的總氮和總磷徑流損失量，增加水稻收獲后的土壤養分含量，不同的養殖塘找到適宜的配比才不會造成營養元素的流失。在施肥時采取的表面施肥方式也會導致營養元素易溶于稻田水中，而無法進一步向下遷移造成氮磷的損失［24］。

發酵后的糞肥以200～600 kg/667 m2的基肥量和100～200 kg/667 m2的追肥量投入，并進行日投餌或隔天投餌，主養田螺的池塘在每667 m2放養100～200 kg 螺種的前提下可達到800～1 500 kg/667 m2的高產量［25］，腐熟的有機糞肥（200 kg/667 m2）做基肥并以2～3 d/次的頻率投餌，在稻螺綜合種養的稻田中水稻和田螺11 個月平均產量分別為561.2 kg/667 m2和 351 kg/667 m2［26］。 在 里 高 鎮 試驗基地，BF、BDF 處理組也分別達到了206.27～265.84 kg/667 m2、455.62～520.73 kg/667 m2的 增 產量，但是對于土壤肥力而言仍需要改進。此外，調查期間并非水稻的種植季節，若在種植水稻期間則還需綜合螺的生長指標、水稻的生長情況、稻田環境的物質循環和能量流動，以期尋找適宜螺養殖稻田的最優方案。

4 小結

在利用秋冬季閑置稻田養殖螺螄的模式中，“施生物肥+投喂飼料”的稻田比單施生物肥或單投餌的稻田增產更明顯。施生物肥和投餌聯合對土壤肥力指標除總磷含量外無顯著影響（P＞0.05），需要通過增加施肥和投餌的量或減少螺養殖密度、改變施肥方式等在保證增產率的前提下提高池塘生態系統對外來營養源的儲存。