“作物+小龍蝦”不同種養模式對土壤理化性質、作物產量及經濟效益的影響

摘要：以水稻（R）、子蓮（L）、茭白（Z）3種作物單作為對照，研究稻蝦連作（RC）、蓮蝦共作（LC）、茭蝦共作（ZC）對田間土壤理化性質、作物產量和經濟效益的影響，以期為稻蝦連作、蓮蝦共作、茭蝦共作模式的優化提供理論依據。結果表明：（1）與水稻單作相比，RC處理可以在水稻分蘗期和孕穗期顯著提高土壤中堿解氮、速效磷含量。與子蓮單作相比，LC處理可以增加土壤中全鉀養分的含量，顯著提高土壤中速效鉀的含量，LC處理在子蓮立葉期可以顯著提高土壤堿解氮含量。與茭白單作相比，孕茭期ZC處理可以提高土壤堿解氮、速效磷、速效鉀和全鉀的含量。（2）RC較R處理可以顯著提高水稻的每穗粒數，降低水稻的有效穗數，R處理的產量顯著高于RC處理，兩者的結實率和千粒重無明顯差異。L與LC處理的產量及其構成因素均無顯著差異，LC處理的蓮蓬個數較L處理提高了13.99%。ZC處理可以顯著提高茭白（第二季夏茭）的殼茭重與殼茭產量，分別比Z處理提高11.70%、8.45%，并且提高凈茭產量5.10%。（3）RC、LC、ZC這3種種養模式均能提高農田的經濟效益，其中RC處理為最優。綜上可知，RC、LC、ZC種養模式能夠增加土壤肥力，提高作物經濟性狀，提高農田經濟效益。

關鍵詞：水稻；子蓮；茭白；小龍蝦；土壤理化性質；作物產量；經濟效益；稻蝦連作

中圖分類號：S964.9文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）02-0150-07

生態種養是集“一地兩用、一水兩養”的高效立體種養模式，能夠達到農業增效、農民增收的良好效益，可以節約農田資源、提高經濟效益，符合國家提倡的可持續發展戰略。“稻＋”共生生產模式發展迅速，高效利用稻田的土壤和水體環境，通過人工投喂飼料為主，將不同的動物飼養其中，不僅能提高生態系統的穩定性，使水稻穩產增產，還能通過飼養的動物獲取額外的利潤，極大地利用了田間土地資源，具有良好的經濟效益和生態效益。土壤養分水平密切影響著作物的產量和農田資源的循環利用，目前研究發現，稻-綠頭鴨［1］、稻-番鴨［1］、稻-蛙［2］、稻-蟹［3-4］、稻-蝦［5-6］、稻-魚［7-8］、稻-鱔［9］等生態種養模式均能提高土壤的養分含量，使水稻穩產增產，通過飼養動物獲得額外的利潤，提高農民的收入。然而此類生態種養都是單一的與水稻進行綜合種養，極少探究不同作物與動物的種養模式來進行比較，從而優化生產模式，獲得更高的經濟效益和生態效益，僅湯偉等將蓮-蝦、茭-蝦進行生態種養［10］，但都是對田間氮、磷循環進行比較，大部分研究稻蝦連作［11-12］、蓮蝦共作［13-14］、茭蝦共作［15-16］等方面，只對其經濟效益進行簡單對比，關于探討三者間綜合效益的研究極少，因此，有必要比較這3種種養模式較其單作對農田土壤理化性質、作物產量及構成因素和經濟效益的影響，以期為后人改良和優化生態種養模式、資源高效利用、農業綠色可持續發展和選擇最優生產模式提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2022年3—11月在湖南省長沙市望城區烏山鎮徐家橋社區試驗基地（112°44′23″E，28°19′38″N）進行。該區域屬大陸性季風濕潤氣候區，年平均氣溫16.90" ℃，≥10 ℃的有效積溫為 5 505 ℃，年平均總日照時數為1 610.50 h，年平均降水量1 370 mm，全年無霜期270～300 d。種植制度以水稻單作為主；茭白田前茬作物為茭白，蓮田的前茬作物為子蓮，稻田的前茬作物為水稻。各田的土樣基本理化性質見表1。

1.2供試材料

1.2.1供試作物品種子蓮品種為太空蓮3號，茭白品種為雙季茭白浙茭7號，水稻品種為常規稻黃華占。

1.2.2放養動物蝦品種為克氏原螯蝦（以下稱“小龍蝦”）。

1.3試驗設計

1.3.1試驗處理子蓮、茭白、水稻試驗均采取隨機區組設計，設稻蝦連作（RC）、水稻單作（R）、蓮蝦共作（LC）、子蓮單作（L）、茭蝦共作（ZC）和茭白單作（Z）6個處理，每個處理3次重復，共18個小區，每個小區面積72 m2，RC、LC、ZC這3個處理在四周挖溝養蝦，蝦溝深0.8 m，寬1.0 m，田埂上用聚乙烯塑料圍好，利用木棍和竹竿進行加固，做好防逃措施。小龍蝦的投放密度詳見表2。

1.3.2田間管理稻田于2022年6月10號進行直播，9月底收割，播種量為75 kg/hm2，稻蝦連作田于2022年3月25日投放蝦苗，投放規格約9 g/尾的小龍蝦1 250.63 kg/hm2，于4月中下旬開始捕撈成蝦。每日上午、下午分別按蝦苗重量的3%～5%進行投喂飼料，飼料為岳陽市新宏飼料有限公司生產的蝦倍爽，N含量為36.32 g/kg，P含量為 9.32 g/kg（蓮田、茭田處理一致）。稻蝦田前期飼養大量小龍蝦，土壤肥沃不施肥，單作水稻田施復合基肥 150 kg/hm2，于分蘗盛期追加尿素75 kg/hm2。

蓮田于2022年4月2日整地施肥，每個大區施用復合肥600 kg/hm2，4月3日栽植子蓮種莖，行株距分別為2.0、0.8 m，蓮田于4月27日投放蝦苗，投放規格約9 g/尾的小龍蝦416.87 kg/hm2，5月下旬進行捕撈，在蓮生長旺盛期（7月3日）追施復合肥 300 kg/hm2。

茭田于2021年6月20日整地施肥，每個大區施用復合肥600 kg/hm2，6月21日移栽茭白，行株距分別為0.9、0.4 m，茭白田于2022年4月27日投放蝦苗，投放規格約9 g/尾的小龍蝦 416.87 kg/hm2，于5月下旬進行捕撈。在茭白孕茭期（7月3日）追施氯化鉀300 kg/hm2。

1.4測定項目及方法

1.4.1土壤理化性質分別于子蓮的立葉期、盛花期、采收期，茭白的分蘗期、孕茭期、采茭期，水稻的分蘗期、孕穗期、成熟期采集田間0～20 cm的土樣，每個小區采取5點取樣法，取好陰干備用。

1.4.2作（動）物產量及構成因素水稻成熟后，各大區隨機選取9個1 m2的樣方，測定有效穗數；采用5點取樣法，每點選取長勢均勻且具有代表性的連續30穗，帶回室內進行考種，測定穗實粒數、穗空秕粒數，并稱取千粒重，計算結實率。另外，各大區選取有代表性的9個1 m2樣方作為測產區，人工收割、脫粒，曬干，測量樣品重量和含水量，再按標準含水量計算產量。子蓮采收期內，各大區隨機選取9個具有代表性的2 m×2 m區域采收蓮蓬，記錄蓮蓬數，測定蓮子總重量，計算產量。采收后，隨機選取15個具有代表性的蓮蓬，測定每個蓮蓬實粒數、空秕粒數和單粒蓮子重量，計算結實率。茭白成熟（此試驗茭白為第二季夏茭）后，各大區隨機選取30根具有代表性的茭白，測定殼茭重量、凈茭重量、凈茭長和凈茭粗。同時，各大區隨機選取有代表性的9個2 m×2 m區域作為測產區，人工采收后測定殼茭、凈茭產量。試驗結束后，捕撈田間所有的小龍蝦，記錄成蝦總重量。

1.4.3經濟效益經濟效益由投入和產出2個部分組成。投入包括作物種植成本（只有水稻處理使用農藥，成本為195元/hm2，計入稻種成本）、小龍蝦養殖成本、機械成本。作物種植成本方面包括種子（苗種）、化肥、租地、整地、人工等費用；小龍蝦飼養成本包括蝦苗和飼料。產出包括作物產量和小龍蝦產量。所有成本和收入均按當年當地物價計算。作物種植成本：稻種450元/hm2，藕種 12 000元/hm2，茭白苗8 850元/hm2，水稻單作處理化肥1 312.5元/hm2，子蓮單作處理化肥 2 947.5元/hm2，茭白單作處理化肥3 558元/hm2，租地4 500元/hm2，人工種植3 000元/hm2，人工投喂飼料300元/hm2；稻蝦連作共計8 250元/hm2，水稻單作共計9 262.5元/hm2，蓮蝦共作共計 22 747.5元/hm2，子蓮單作共計22 447.5元/hm2，茭蝦共作共計20 208元/hm2，茭白單作共計 19 908元/hm2。小龍蝦養殖成本：稻蝦連作蝦苗 9 450元/hm2，飼料19 338元/hm2，共計 28 788元/hm2；蓮蝦、茭蝦共作均為3 150元/hm2，飼料分別為6 417、4 431元/hm2，蓮蝦共計 9 567元/hm2，茭蝦共計7 581元/hm2。機械成本：挖蝦溝25 110元/hm2，整地3 000元/hm2。作物收入：按當地物價稻谷4元/kg，蓮子20元/kg，茭白 8元/kg，小龍蝦成蝦32元/kg進行計算。

1.5數據處理與分析

使用WPS 2023錄入數據，使用SPSS 26.0對數據進行獨立性t檢驗分析，用WPS 2023作圖。

2結果與分析

2.1“作物+小龍蝦”種養模式對土壤理化性質的影響

2.1.1速效養分含量由圖1可知，稻蝦連作模式中，RC和R這2個處理的土壤堿解氮含量在成熟期無顯著差異，但RC處理的土壤堿解氮含量在分蘗期和孕穗期均顯著高于R處理，增幅分別為7.99%、7.64%；蓮蝦共作模式中，LC和L這2個處理的土壤堿解氮含量在盛花期和采收期無顯著差異，但LC處理的土壤堿解氮含在立葉期顯著高于L處理，增幅達10.08%；茭蝦共作模式中，ZC處理的土壤堿解氮含量從分蘗期至采茭期呈上升趨勢，但與Z處理間無顯著性差異。

由圖2可知，水稻2組處理的速效鉀含量在水稻生育期內均沒有顯著差異，但R處理要高于RC處理，在分蘗期、孕穗期和成熟期增幅分別為11.11%、16.67%、29.17%；在蓮蝦共作模式中，LC處理與L處理的速效鉀含量在子蓮的生育期中均有顯著差異，LC處理的速效鉀含量在立葉期、盛花期和采收期增幅分別為30.56%、25.37%、20.75%；在茭蝦共作模式中，ZC和Z這2個處理的土壤速效鉀含量在分蘗期和采茭期無顯著差異，但ZC處理的土壤速效鉀含量在孕茭期顯著高于Z處理，增幅達50.00%。

由圖3可知，在稻蝦連作模式中，RC處理和R處理在成熟期速效磷含量沒有明顯差異，但RC處理的速效磷含量在分蘗期和孕穗期顯著高于R處理；子蓮2組處理的速效磷含量在立葉期和采收期沒有顯著差異，但L處理在盛花期顯著高于LC處理；茭白的速效磷含量在孕茭期和采茭期沒有顯著差異，但Z處理的速效磷含量在分蘗期顯著高于ZC處理。

2.1.2全量養分含量由表3可知，隨著水稻生長發育的推進，R處理的全氮養分含量呈先升高后下降的趨勢， 而RC處理一直處于下降的趨勢，2組處理在孕穗期差異最大，R處理的全氮含量要比RC處理高23.58%， 但2組處理的差異均不顯著。R與RC的全磷含量在水稻的整個生育時期中變化幅度很小，2組處理的全磷養分含量相差很小并且未達到顯著差異。2組處理的土壤全鉀養分含量在水稻整個生育時期都是呈現出先上升后下降的趨勢，兩者在整個生育期都具有顯著差異，R處理均高于RC處理，在3個時期分別高15.22%、15.77%、15.22%，在孕穗期相差最大，為1.53 g/kg。隨著子蓮生育時期的推進，L處理的土壤全氮含量是一個持續緩慢下降的狀態，LC處理則呈先下降后略微上升的趨勢，2組處理在盛花期達到最大差距，L處理比LC處理高24.00%，但是因為整體含量較小，未達到顯著差異。在子蓮生長的整個生育時期，2組處理的土壤全磷含量變化幅度相差不大，2組處理各個時期也未有明顯差異。L處理的土壤全鉀含量隨著子蓮生育期的推進先下降后小幅上升，而LC處理則是持續的上升，最終在采收期差異達到最大，LC處理顯著高于L處理。隨著茭白生育時期的推進，Z處理的土壤全氮含量呈逐步上升的趨勢，而ZC處理呈先上升后下降的趨勢，2組處理全氮含量差異在茭白的孕茭期出現一個峰值，ZC處理比Z處理高17.65%，但是沒有達到顯著水平。2組處理的土壤全磷含量變化呈現的趨勢完全相反，Z處理全磷含量先小幅度下降后又小幅度升高，ZC處理則是先小幅度上升而后小幅度下降，ZC處理的全磷含量在分蘗期和采茭期顯著低于Z處理。隨著茭白生育期的推進，2組處理的全鉀含量并沒有顯著的差異，兩者在分蘗期含量差異最大，Z處理比ZC處理高19.05%，在采茭期差異最小，ZC處理比Z處理高1.47%。

2.1.3有機質含量由表4可知，R與RC 2組處理的有機質含量差異不顯著，隨著水稻生長發育的推進，2組處理的有機質含量差異越來越大，在孕穗期和成熟期，R處理的有機質含量比RC處理分別高6.20%、10.81%。L與LC這2組處理的土壤有機質含量沒有顯著差異，在子蓮的整個生育期中含量差異最大的時期是盛花期，LC處理比L處理高8.77%。Z與ZC這2組處理土壤的有機質含量在分蘗期有顯著差異，Z處理的有機質含量比ZC處理高24.07%。

2.2“作物+小龍蝦”種養模式對作物產量及其構成因素的影響

由表5可知，R處理與RC處理的產量有顯著差異，R處理較RC處理產量高10.58%。在產量構成因素中，RC處理與R處理相比水稻有效穗數顯著減少14.40%，每穗粒數顯著增加22.14%，2組處理的水稻結實率和千粒重差異很小。 綜上所述，RC處理可以顯著增加每穗總粒數，" 但較R處理顯著降低了水稻的有效穗數。LC處理與L處理蓮子產量差異不顯著，但是L處理比LC處理高6.60%。

在產量構成因素中，2組處理的各項因素均無顯著差異，其中差異較大的為子蓮的蓮蓬個數，LC處理比L處理高13.99%。綜上可得，LC處理雖然得以提高子蓮的蓮蓬個數，但是綜合其他產量構成因素，會導致蓮子的產量有少量的下滑。ZC處理的凈茭產量比Z處理高5.10%，但是兩者的差異不顯著，ZC處理與Z處理的殼茭產量有顯著差異，ZC處理比Z處理高8.45%。2組處理的凈茭長差異很小，ZC處理稍高于Z處理，ZC處理的凈茭粗比Z處理粗10.00%，ZC的凈茭重量比Z處理重8.25%，但是未達到顯著水平，ZC處理的殼茭重量比Z處理重11.70%，達到顯著水平。綜上可知，ZC處理通過凈茭長和凈茭粗的增加而提高了茭白的凈茭產量和殼產量。

2.3 “作物+小龍蝦”種養模式對經濟效益的影響

由表6可知，RC、LC、ZC這3種種養模式的總投入、總產出和純利潤均高于R、L、Z單作模式，較R、L、Z產生的額外收益分別為40 428.3、13 205.2、8 518.5元/hm2，RC處理產生的額外收益最高，且RC處理小龍蝦產量最高，達到 2 970.98 kg/hm2。3種生態種養模式均能提高農田的經濟效益，其中以RC處理為最優。

3討論與結論

3.1“作物+小龍蝦”種養模式對土壤理化性質的影響

土壤中的養分非常重要，它可以極大程度地影響作物的生長發育， 而農田生態種養能夠通過動物的活動來提高土壤中N、P、K的含量，增加土壤養分含量，改善土壤肥力和土壤理化性質。稻田養魚和泥鰍可有效培肥土壤，增加土壤的養分含量［17］，稻、鰍、鱔生態種養可以提高農田中的全量養分和有機質含量［18］，稻蝦種養可以顯著降低土壤容重［19］及15～30 cm土層的土壤緊實度，顯著提高總孔隙度［5，20］，有效改善土壤的理化性質［21］，提高土壤氮、磷的利用率，有利于土壤氮和磷的積累［22］。結果表明，稻蝦連作可以在水稻分蘗期和孕穗期顯著提高土壤中堿解氮、速效磷含量，促進作物對速效鉀和全氮的吸收，這與前人稻蝦生態種養中能夠積累氮素的研究結果［19，22］相一致；蓮蝦共作可以增加土壤中全鉀養分的積累量，顯著提高土壤中速效鉀的含量，在立葉期還可以顯著提高土壤中的堿解氮含量。在茭白的孕茭期，茭蝦共作可以提高土壤堿解氮、速效磷、全鉀的積累量，顯著提高土壤的速效鉀含量。由于小龍蝦每次生長蛻下的殼、殘余的餌料、小龍蝦的糞便被分解后都可以增加土壤中養分的含量，影響田間土壤的肥力水平，所以可以很好改善土壤的理化性質，不同的種養模式影響的時期和肥料水平各不相同，在稻蝦連作中，飼養小龍蝦活動所產生的物質，可以使水稻分蘗期和孕穗期的堿解氮和速效磷含量顯著高于水稻單作，在蓮蝦共作中，小龍蝦的活動能夠有效增加土壤中的全鉀含量，在立葉期顯著提高土壤中速效鉀和堿解氮含量，在孕茭期茭蝦共作較茭白單作則能提高土壤全鉀、堿解氮和速效鉀含量。稻蝦連作、蓮蝦共作、茭蝦共作這3種生態種養模式較單作模式均能夠提高土壤養分水平，增加土壤肥力。

3.2“作物+小龍蝦”種養模式對作物產量及其構成因素的影響

作物產量的形成受到環境中多個方面的因素影響，不僅受到養分及氣候的影響，還會受到病蟲草害的影響。羅雨聰等研究發現，“稻-黑斑蛙”共生能夠減少農田蟲草害，穩定水稻的產量［23］。吳曼等研究發現，蓮蝦種養模式可以降低蓮田中病害的發生［24］。稻雞共生模式能夠提高水稻的結實率，有利于水稻的穩產和增產［25］，壟廂溝稻田在稻與雞和魚的養殖模式中，可以增加土壤的有機質含量，提高作物的產量［26-27］，稻螺模式可以通過提升水稻總穗數和穗粒數，進而提升水稻產量［28］。馮尚宗等研究發現，稻鴨共作可以促進水稻根系的生長，通過對水稻的每穗粒數及千粒重的調控來提高作物產量［29］。張印等研究的稻鴨共生則是通過顯著增加水稻的有效穗數和結實率來提高水稻的產量［30］。可能是在不同的地區，由于水稻和鴨的品種各不相同，造成兩者稻鴨共生模式對水稻產量構成因素有差異。總而言之，農田的生態種養不光能增強作物對病蟲害的抵抗能力，還能有效控制田間雜草的生長，增加作物的產量［31］。本試驗研究發現，稻蝦連作較水稻單作可以顯著提高水稻的每穗粒數，這與前人的研究結果［20］一致，但是會降低水稻的有效穗數，水稻單作的產量要顯著高于稻蝦連作，但除去蝦溝的面積后，稻蝦連作與水稻單作的產量差異很小，兩者的結實率和千粒重無明顯差異；子蓮2組處理的產量及其構成因素均無顯著差異，但是通過蓮蝦共作模式田間的蓮蓬個數提高了13.99%，這可能是由于小龍蝦的活動減少了田間的病蟲草害的原因，使蓮蓬個數較單作更多；茭蝦共作較茭白單作可以顯著提高茭白的殼茭重與殼茭產量，分別比茭白單作提高11.70%、8.45%，并且凈茭產量提高了5.10%。蓮蝦共作與常規子蓮的產量沒有顯著差異，茭蝦共作可以顯著提高殼茭的產量及重量，同時提高凈茭的產量。說明蓮蝦共作能夠穩定作物的產量，茭蝦共作能夠提高作物的產量，兩者都可以通過飼養小龍蝦增加額外收入。稻蝦連作、蓮蝦共作、茭蝦共作這3種綜合種養模式小龍蝦的產量分別為2 970.98、1 604.17、1 107.74 kg/hm2，以稻蝦連作處理最高，蓮蝦共作次之，茭蝦共作產量最低，由于稻蝦連作在飼養小龍蝦時沒有種植水稻，所以放養小龍蝦的密度比其他2個共作的處理要高2倍，能夠最大程度地利用農田土地資源，所以產量比另外2組處理高很多，蓮蝦共作小龍蝦的產量高于茭蝦共作，這說明子蓮的農田環境比茭白的更適合養殖小龍蝦，可能是由于在蓮生態系統中密集的荷葉可以有效防止太陽的直射，既降低了田間水體的水溫又提高了小龍蝦活動的隱蔽性。這3種綜合模式均能不同程度地改善作物的農藝性狀，促進作物的生長和發育，利于作物穩產增產。

3.3“作物+小龍蝦”種養模式對經濟效益的影響

生態種養模式是非常具有發展前景的一種生產方式，它相較于作物的單作不僅可以提高農田的生態效益和經濟效益，還能減少田間的病蟲草害和化肥、農藥的施用，非常符合國家提倡的綠色生態可持續發展模式。在種養模式中，稻蝦共作模式有很多人進行了試驗研究，它可以提高稻田的利用率，且畝產收益要遠高于單作，具有良好的生態效益和經濟效益［32-35］，這歸根于小龍蝦的高利潤，但是水稻產量會明顯下降［36］，這可能是由于蝦溝占用水稻地種植面積導致的。蓮蝦［25，37-38］、茭蝦共作［39］同樣也有較高的生態效益和經濟效益，不僅可以減少化肥農藥的施用，推動產業的綠色發展，還能創收增收，一舉兩得。本試驗結果表明，稻蝦連作、蓮蝦共作、茭蝦共作這3種生態種養模式均能不同程度地提高農田的經濟效益，較單作模式提升了 40 428.3、13 205.2、8 518.5元/hm2，其中以稻蝦連作處理為最優，蓮蝦共作和茭蝦共作可以通過穩定蓮子、茭白的產量及增加小龍蝦的收益來提高農田的經濟效益，稻蝦連作由于蝦溝不能種植水稻，導致稻米的產量顯著少于水稻單作，但是產出的小龍蝦為其產生了大量的經濟，所以其總體的收益要遠高于水稻單作。

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