稻虾共作模式下稻田杂草生长和群落多样性的调查徐大兵 贾平安 彭成林 佀囯涵 徐祥玉 袁家富 蒋代铭

摘要：与常规种植相比，稻虾共作模式稻田中丁香蓼、水苋菜、千金子、陌上菜、稗草、通泉草、异型莎草、鲤肠、牛毛毡和铁苋菜频度均有所降低，而水莎草的频度则增加。当稻虾共作2～3年时，稻田杂草总密度、双子叶阔叶和单子叶禾本科杂草密度分别比常规模式降低了52.92%、73.53%和63.26%，当共作年限达到7～8年时，又较共作2～3年回升了67.39%、120.52%和290.66%，但仍比常规模式低。与常规种植模式相比，稻虾共作（2～8年）模式下稻田杂草丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数减少了32.71%～55.78%，而生态优势度则增加了48.37%～60.87%。随着稻虾共作时间的延长，稻田杂草发生和多样性表现出先减少后增加的趋势，并呈现出新的杂草群落结构。

关键词：稻虾共作；水稻常规种植；小龙虾；杂草；多样性

中图分类号：S511；S451.3；S966 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）22-5599-04

Abstracts： Compared with rice conventionally grown， the frequency of Ludwigia prostrata， Ammannia baccifera， Semen Euphorbiae， Lindernia procumbens， Echinochloa caudata， Mazua miquelii， Cyperus difformis， Eclipta prostrata， Eleocharis and Acalypha australis reduced， and the frequency of Juncellus serotinus increased. The density of total weed， Dicotyledon and Gramineae of 2～3 years rice-crayfish symbiosis farming reduced by 52.92%， 73.53% and 63.26% comparing to rice conventionally grown than 2～3 yers rice-crayfish symbiosis farming， and 7～8 years rice-crayfish symbiosis farming increased by 67.39%， 120.52% and 290.66%， respectively. When compared with rice conventionally grown， the weed richness， Shannon-Wiener index， Pielou evenness index and Simpson dominance index of the rice-crayfish symbiosis farming reduced by 32.71%～55.78%， but the ecological dominance of the rice-crayfish symbiosis farming increased by 48.37%～60.87%. As the period of the application of rice-crayfish symbiosis farming extended， the occurrence and diversity of weeds in rice field showed a trend to decrease first and then increase， and presented a new structure of weed community.

Key words： rice-crayfish symbiosis farming； rice conventionally grown； crayfish （Procambarus clarkii）； weed； diversity

近年來，稻田养虾已发展为一种新兴的农业生产模式。通常认为，稻田养虾不仅会减少水稻种植面积，而且虾会破坏水稻生长导致减产，从而影响经济效益。然而实践证明，这种模式下水稻虽然不能获得最大单产，但是稻虾双重经济效益却显著提高。而且在实际生产过程中，水稻和小龙虾（克氏原螯虾）互生互利，一方面小龙虾很好地利用水草，起到为水稻除草并提供有机肥的作用；另一方面稻田水体中溶氧量较高，且动植物物料丰富，为小龙虾提供了良好的栖息、摄食和生长环境[1-4]。

目前，国内稻田养虾主要有稻虾连作、稻虾共作、稻虾轮作等几种生产模式[5]。稻虾共作是利用稻田养虾，达到稻虾双收的目的[6]。与单纯种稻的稻田系统相比，养虾的稻田生态系统大幅度提高能量、水、肥等的利用率，使其稳定性及抗外界冲击的能力得到更大提高，结构与功能更复杂、完善和稳定[7]。然而，这种模式对稻田杂草的影响尚不清楚。因此，本研究从杂草群落生态学的角度，调查了不同年限稻虾共作模式下田间杂草种群的动态变化，为发展基于杂草群落结构调控的稻虾共作模式提供数据支撑，同时为进一步推广稻虾共作模式提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区域选在湖北省潜江市白鹭湖农场，地理坐标为30°11′N、112°43′E，属江汉平原低湖区，冬季静态地下水位40～60 cm，北亚热带季风湿润气候，年均气温16.1 ℃，无霜期246 d，年均降雨量1 100 mm，土壤类型为湖积物发育而成的潮土性水稻土，种植制度为中稻-冬泡。

1.2 稻虾共作模式和常规种植

稻虾共作模式：在稻田四周挖宽2～3 m、深1.5 m的“回”形虾沟，第一年8～9月在中稻收割前投放亲虾300～450 kg/hm2，以后每年此时根据实际情况补投适量亲虾。水稻收获时稻草全量还田，然后泡水养虾，次年4月中旬至5月下旬水稻种植前收获第一批成虾，同时适量补投幼虾，5月底、6月初排水后幼虾进入虾沟，整田、插秧，待晒田控蘖后复水，幼虾再进入稻田活动，8、9月收获第二批成虾，如此循环轮替的过程。稻虾共作模式中籼稻的平均施肥量为79.5 kg/hm2 N、18.3 kg/hm2 P2O5和33.4 kg/hm2 K2O。

常规种植：中稻收获后，冬干，不养虾，稻草不还田。平均施肥量为129.0 kg/hm2 N、24.3 kg/hm2 P2O5和36.6 kg/hm2 K2O。

1.3 杂草调查及数据分析

2014年在白鹭湖农场临近区域分别选择稻虾共作模式种养7～8年、稻虾共作模式种养2～3年和常规种植水稻田块，每个模式至少选择3个田块。于水稻分蘖期在每个田块选择5个样方，每个样方0.25 m2，计算各样方内的杂草种类和数量，并将每个样方中杂草称重，同时测定干物质量。

杂草频度（%）=某种杂草出现的样方数/调查总样方数。杂草密度为每平方米的杂草数量，物种多样性选用物种丰富度指数、Margalef物种丰富度指数、物种多样性指数、均匀度指数和生态优势度[8，9]。

物种丰富度指数为单位面积内物种数（S）。

上述公式中，ni为种i的株数，N为种i所在样方各个种的株数。

试验数据处理采用 Execl 2003和SPSS 13.0统计分析软件。不同处理间的显著性采用Duncan法检验。

2 结果与分析

2.1 稻虾共作模式对稻田杂草密度和干物质量的影响

表1表示在稻虾共作模式和常规种植模式下杂草频度分析情况。与常规种植相比，稻虾共作模式稻田中丁香蓼、水苋菜、千金子、陌上菜、稗草、通泉草、异型莎草、鲤肠、牛毛毡和铁苋菜频度均有所降低，而水莎草的频度则增加。此外，在稻虾共作模式中不会出现牛毛毡和铁苋菜。随着稻虾共作模式的推进，丁香蓼、水苋菜、陌上菜和稗草的频度呈现出先降低后增加的变化趋势。

表2表示稻虾共作模式下杂草的密度。随着稻虾共作年限的增加，稻田杂草总密度、双子叶阔叶和单子叶禾本科杂草密度呈先降后升的趋势，当稻虾共作2～3年时，分别比常规模式降低了52.92%、73.53%和63.26%，当共作年限达到7～8年时，又较共作2～3年回升了67.39%、120.52%和290.66%，但仍比常规模式低。而单子叶莎草密度随着共作年限延长而增加，稻虾共作7～8年时密度最大，比常规种植模式增加了48.65%。对于双子叶阔叶杂草而言，稻虾共作模式以陌上菜为主，而常规种植以丁香蓼为主。虾稻共作模式下单子叶禾本科杂草主要是千金子，而常规模式是以千金子和稗草为主。然而对于单子叶莎草而言，不同模式间的主要杂草密度各异。

从表3可以看出，稻虾共作模式下稻田杂草干物质量变化趋势与密度基本一致。当稻虾共作2～3年时，稻田杂草总密度、双子叶阔叶和单子叶禾本科干物质量分别比常规模式降低了51.50%、90.07%和58.44%，当共作年限达到7～8年时，又较共作2～3年回升了37.71%、138.93%和77.39%，但较密度上升幅度小。单子叶莎草干物质量稻虾共作2～3年时最大，比常规种植模式增加了6.08倍，当共作年限达到7～8年时较共作2～3年降低了38.68%，但仍比常规模式高3.34倍，差异均未达到显著水平。

2.2 稻虾共作模式对稻田杂草多样性的影响

图1显示，虾稻共作模式及共作年限对稻田杂草多样性有不同程度的影响。稻虾共作模式下稻田杂草丰富度指数和Margalef/D丰富度指数低于常规种植模式，但随种植年限延长而有所回升，稻虾共作2～3年时丰富度指数和Margalef/D丰富度指数分别较常规模式降低了55.78%和52.91%，且处理间差异达到显著水平。稻虾共作7～8年时却较2～3年时分别回升了52.17%和40.67%。稻虾共作模式降低了稻田杂草的Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数，但共作年限對其影响不大。稻虾共作7～8年、稻虾共作2～3年模式的3个指数分别比常规种植模式减少51.05%、50.31%和45.61%，49.99%、47.27%和45.61%，但是Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数差异均不显著。稻虾共作模式提高了稻田杂草生态优势度，并呈随共作年限延长而上升的趋势。稻虾共作2～3年和稻虾共作7～8年杂草生态优势度分别比常规种植模式增加了48.37%和60.87%，但差异未达到显著。

3 小结与讨论

通过调查发现，稻虾共作模式及其年限能不同程度影响稻田杂草的发生和多样性。与常规种植相比，稻虾共作模式稻田中丁香蓼、水苋菜、千金子、陌上菜、稗草、通泉草、异型莎草、鲤肠、牛毛毡和铁苋菜频度均有所降低，而水莎草的频度则增加。随着虾稻共作年限的增加，稻田杂草总密度、双子叶阔叶和单子叶禾本科杂草密度呈先降后升的趋势，当稻虾共作2～3年时，分别比常规模式降低了52.92%、73.53%和63.26%，当共作年限达到7～8年时，又较共作2～3年回升了67.39%、120.52%和290.66%，但仍比常规模式低。与常规种植模式相比，稻虾共作2～8年模式下稻田杂草丰富度指数减少了32.71%～55.78%，Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和Simpson优势度指数均减少了约一半，而生态优势度则增加了48.37%～60.87%。

结果表明，稻虾共作模式可以减少田间杂草的发生，使得李氏禾和异型莎草的数量减少，同时也降低了稻田杂草的丰富度、多样性和均匀度。Cardina等[10]认为不同的杂草管理措施通过形成特殊的环境生态条件，能够对田间杂草群落的物种组成进行筛选，起着过滤杂草的功能。在稻虾共作模式中，可能是由于小龙虾的活动抑制了杂草萌发和生长。然而，随着稻虾共作年限的延长，稻田大部分杂草发生呈现先降后增的变化和生态优势度逐步上升的趋势，这可能是由于随着虾稻共作时间的延长，部分稻田杂草逐步适应稻虾共作环境，形成新的杂草生态系统，从而导致杂草发生和生态优势度略有回升。

参考文献：

[1] 宋 亮，张建平，韩晓嘉，等.克氏原鳌虾养殖现状及对策[J].常熟理工学院学报（自然科学），2011，25（2）：85-87，91.

[2] 刘 军，谢祥林，严维辉，等.克氏原鳌虾稻田高效生态养殖试验总结[J].水产养殖，2011（5）：37-38.

[3] 金全永，朱梅芳，金红永.水稻-小龙虾-蔬菜多元化复合生态种养试验[J].渔业致富指南，2009（21）：56-58.

[4] 王传慧，王 忠.小龙虾与直播水稻连作种养技术[J].渔业致富指南，2010（16）：27-29.

[5] 何玉明，张天虎.我国克氏原螯虾稻田养殖发展现状及对策[J].科学养鱼，2011（3）：1-2.

[6] 陶忠虎，周 浠，周多勇，等.虾稻共生生态高效模式及技术[J].中国水产，2013（7）：68-70.

[7] 程慧俊.克氏原螯虾稻田养殖生态学的初步研究[D].武汉：湖北大学，2014.

[8] 陈飞鹏，暨淑仪，汪殿蓓，等.海南南红稻田杂草群落物种多样性指数的测定及评价[J].华中农业大学学报，2001，20（5）：438-441.

[9] 魏守辉，强 胜，马 波，等.稻鸭共作及其它控草措施对稻田杂草群落的影响[J].应用生态学报，2005，16（6）：1067-1071.

[10] CARDINA J， HERMS C P， DOOHAN D J. Crop rotation and tillage system effects on weed seedbanks[J]. Weed Science，2002，50（4）：448-46.

（责任编辑 蔡端午）