黑斑蛙养殖模式对稻田土壤肥力、土壤酶活性的影响及其经济效益

2019-09-12李金龙徐永福王冬武伍远安何志刚苏东旭

作物研究 2019年5期

李金龙，徐永福，3，王冬武，2*，伍远安，2，何志刚，苏东旭

（1湖南省水产科学研究所，长沙410153；2水产高效健康生产湖南省协同创新中心，湖南常德415000；3南县丰年生态黑斑青蛙养殖有限公司，湖南南县413200）

黑斑蛙（Rana nigromaculata）是中国分布最广的两栖动物之一［1］，因其肉质细嫩，味道鲜美，营养丰富，是我国重要经济两栖动物之一［2］。但由于过度捕食，农药、化肥、工业污水等环境污染严重破坏其栖息环境，导致其野生资源锐减［3］。为了挽救黑斑蛙自然资源，同时满足市场消费需求，从2014年湖南率先开始大规模人工养殖，截至2018年黑斑蛙的人工养殖面积达4200 hm2，产量达5万吨［4］。

水稻是我国重要的粮食作物。但随着农村劳动人口的减少，大量耕地被荒废，水稻单作经济收益低，农药化肥过度使用影响稻米品质、造成农业污染等一系列问题，迫使传统水稻种植转型升级。在确保粮食安全前提下，追求更优质、高效的新型生态农作方式已成为人们越来越关注的研究方向［5～8］。本文通过对两种黑斑蛙养殖模式即黑斑蛙精养和稻蛙共生的田间对比试验，探讨两种黑斑蛙养殖模式下稻田土壤肥力、生物酶活性的变化，并与水稻单作模式进行经济效益比较，以为稻田生态种养技术的发展提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在湖南省南县丰年生态黑斑蛙养殖有限公司进行。该地区属于亚热带季风湿润气候，年平均气温16.6～16.9℃，无霜期263～276 d，年降雨量1230～1700 mm，土壤为耕型紫潮土。

1.2 试验设计

随机选取6块新建标准蛙池／田，每块面积330 m2左右，设计两种模式即黑斑蛙精养（T1）和稻蛙共生（RF），每个模式设置3个重复，各田块黑斑蛙放养密度、规格和饵料品种均一致。

黑斑蛙精养需定期泼洒EM菌、芽孢杆菌等益生微生物调节水质，定期更换水，以保证养殖池水质清新不恶化。

稻蛙模式水稻移栽规格为20 cm×20 cm，在水稻的整个生育期间不施用农药和除草剂，不施肥，其他管理按水稻高产栽培进行。

1.3 样品采集与测定

水稻收获后，按S形5点采样法，在每块试验单元采集0～25 cm耕作层土壤，制成混合样品，风干后过筛待测。

土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质的测定参考文献［9］进行。全氮采用半微量开氏法，全磷采用H2SO4-HClO4消煮钼锑抗比色法，全钾采用NaOH熔融—火焰光度法，土壤碱解氮采用碱解扩散法，有效磷含量采用Olsen法，速效钾用中性NH4Ac浸提—火焰光度法，土壤有机碳采用重铬酸钾容量法测定。

土壤中性磷酸酶、土壤脱氢酶、土壤脲酶采用南京建成生物工程研究所土壤酶活试剂盒测定。

经济效益分析，按市场价格计算农户的收支状况。投入包括：蛙池改建及防护设施、蛙苗、种子、饲料、人工工资、机耕费、水电费、药品等；产出包括：商品蛙、稻谷。根据当地市场价格统计分析各模式的利润和产投比。

1.4 数据处理与统计

采用Excel2010进行数据计算，采用SPSS19.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同养殖模式对土壤肥力的影响

由表1可知，与黑斑蛙精养模式（T1）相比，稻蛙共生模式（RF）土壤全磷、全钾、碱解氮、速效钾的含量均有所增加，增幅分别为87.5%、28.4%、10.0%、120.7%，而全氮、有效磷、有机质的含量却明显低于T1模式（p＜0.05），分别减少了41.6%、66.7%、41.3%；但两种模式土壤的C／N无明显差异（p＞0.05）。

表1 不同黑斑蛙养殖模式的土壤养分含量Table 1 Soil fertility under different Rana nigromaculata breeding modes

2.2 不同养殖模式对土壤生物酶活的影响

在土壤生物酶活性方面，T1模式土壤中的中性磷酸酶、脱氢酶、脲酶等酶活性均显著高于RF模式（p＜0.05），分别提高了43.4%、65.9%、62.6%（表2）。

表2 不同黑斑蛙养殖模式的土壤生物酶活比较Table 2 Enzymatic activities under different Rana nigromaculata breeding modes

2.3 不同养殖模式经济效益分析

与传统水稻单作模式（T0）［10］相比，两种黑斑蛙养殖模式（T1和RF）的经济效益均显著高于水稻单作模式，表现为：T1＞RF＞T0。T1、RF模式的利润分别为297 750、119 250元／公顷，且T1模式显著高于RF模式。在产投比上，也呈现出相同趋势（表3）。

表3 不同黑斑蛙养殖模式经济效益分析元／hm2Table 3 Economic benefit analysis of different breeding models of Rana nigromaculata

3 讨论

3.1 不同黑斑蛙养殖模式对土壤肥力的影响

土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾及有机质等指标常被用来评价土壤的肥力水平，其中碱解氮、有效磷、速效钾则是指土壤中能被植物根系直接吸收利用的氮、磷、钾，其含量水平直接影响着作物生长及产量［11］。土壤有机质可促进水稻秧苗期根茎叶的生长［12］，碳氮比（C／N）既是衡量土壤碳、氮营养平衡状况的指标，又是土壤氮素矿化能力和土壤有机质分解是否受土壤氮限制的重要标志［13～15］。在本试验过程中，黑斑蛙精养模式由于没有水稻为蛙类提供稻飞虱等天然饵料，随着蛙个体的增大，饵料投喂也随之加大。至试验结束，精养模式的饲料投喂量是稻蛙共生的两倍。试验结果显示，黑斑蛙精养模式的土壤全氮和有机质含量要明显高于稻蛙共生模式（p＜0.05），但两种模式土壤中的碱解氮含量和碳氮比（C／N）差异不大（p＞0.05）。原因可能是在黑斑蛙精养过程中需要定期给蛙池泼洒EM菌、芽孢杆菌、光合细菌等益生菌来分解和利用过剩的氮源、有机质进行增殖，抢占生态位，抑制病原微生物的爆发，同时蛙池定期更换养殖水，也会造成部分氮素和有机质的流失，所以土壤沉积的速效氮和碳氮比差异不明显。在全磷与有效磷的表现上，精养模式土壤的全磷含量显著低于稻蛙共生模式（p＜0.05），其原因是土壤中的磷酸盐被精养池中的大量微生物所吸收利用［16］，导致全磷含量较低（p＜0.05）。但在有效磷含量上精养模式却显著高于共生模式（p＜0.05），是因为共生模式中水稻需要吸收有效磷来满足其生长。在蛙饵料配方中，钾作为微量元素来满足蛙类正常生理需求，但其添加量相对于水稻生长的需要量微乎其微，所以在水稻生长过程中需适当追施磷钾肥，导致共生模式中土壤的全钾和有效磷含量均高于精养模式（p＜0.05）。

3.2 不同黑斑蛙养殖模式对土壤生物酶活性的影响

土壤酶活性反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向，在一定程度上能够反映土壤养分循环和转化的动态情况［17］。土壤脱氢酶属于氧化还原酶系，反映出土壤微生物新陈代谢的整体活性；土壤磷酸酶能将有机磷酯水解为可供植物吸收的无机磷；土壤脲酶反映土壤有机态氮向有效态氮的转化能力和土壤无机氮的供应能力［18～20］。在本试验中，所投喂的蛙料为高蛋白饵料（CP 40%），其饵料和排泄的粪便含有大量的氮源和有机物，为土壤微生物增殖提供了充足的养分基础，再加上精养过程中大量泼洒的调水微生物，因此精养模式中土壤各项酶活性均显著高于共生模式（p＜0.05）。

3.3 不同黑斑蛙养殖模式的经济效益

本试验的两种黑斑蛙养殖模式即黑斑蛙精养和稻蛙共生所产生的经济效益均显著高于水稻单作模式，这是由于商品蛙的售价（32元／千克）显著高于稻米（4元／千克），再加之目前较为成熟的黑斑蛙养殖技术，两种模式的商品蛙产量可达18 750 kg／hm2和9000 kg／hm2，虽然前期的设施投入、苗种、饵料、人工等生产成本远高于水稻单作，却可实现较高的利润（297 750、119 250元／公顷）和产投比（1.99、1.60）。