稻田杂草是影响水稻生长和产量的主要因素之一^{[1, 2, 3]}，辽宁盘锦地区水稻田的杂草主要包括：水绵、稗、浮萍、野慈姑、鸭舌草、矮慈姑和眼子菜等^[1]。目前对稻田杂草的防治主要采用化学除草剂^{[4, 5]}，较少采用生物防控^[6]。近年来，稻田养蟹在我国北方兴起，河蟹对稻田中大型杂草(野慈姑、眼子菜和鸭舌草等)的生物防治已有相关研究^[7]，但对低等水生植物丝状藻类(水绵)的生物防控未见报道。

丝状藻类是一类低等水生植物的俗称，在分类上，属于孢子植物(Ascosporarum plantarum)、绿藻门(Chlorophyta)，包括水绵属(Spirogyra)、新月藻属(Closterium)、衣藻属(Chlamydomonas)和水网藻属 (Hydrodictyon)等，以水绵属为主^[8]。水绵属主要分布于淡水，作为鱼类和其他水生动物的主要饵料具有重要意义，但大量发生时，影响淡水水生动物养殖和水生植物种植，成为有害生物^[9]。辽宁省盘锦地区的稻田为淡水轻盐环境，适合丝状藻类发生，因此其成为北方稻田影响水稻生产的主要杂草之一^[8]。辽宁省盘锦地区稻田从水稻移栽初期的6月中旬开始发生丝状藻类，如不进行任何处理，7月中旬稻田水体布满青苔，生物量最高^[9]。因此，丝状藻类的危害主要集中在水稻的分蘖期。通常采取喷洒化学药物的方法防治稻田丝状藻类，主要有：无机盐类除草剂，三苯氮类除草剂和复混型除草剂，多数化学除草剂对丝状藻类防除效果良好，但是，化学除草剂易产生副作用，而且对粮食品质也有严重影响^{[10, 11, 12]}。中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)是我国水产养殖最重要的养殖品种之一^{[13, 14]}。本文初探了中华绒螯蟹幼蟹对稻田丝状藻类的影响，旨在获得生物防治稻田丝状藻类最适的河蟹放养密度。

试验地点：试验地点选择在辽宁省盘锦市盘山县坝墙子镇姜家，位于北纬40°40′-41°27′、东经121°31′-122°28′，年平均气温8.4 ℃，无霜期174 d，年降雨量612 mm。全年种植一季水稻，土壤为褐土^[15]，中等肥力(有机质2.51%，全氮143.00 mg/kg，全磷66.47 mg/kg，有效磷14.24 mg/kg，pH为7.27)^[16]。

试验材料：水稻品种为“盐丰456”，4月18日播种育秧，5月26日移栽，水稻生长137 d。试验河蟹大眼幼体为辽宁省盘山县河蟹技术研究所提供的辽河水系中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)，其平均规格为0.005 g/只(20万只/kg)，试验用地选择每年都有大量丝状藻类生长的田块。

试验设计：试验组分为3个处理：处理一(T1)、处理二(T2)和处理三(T3)分别为大眼幼体放养密度60 ind/m²、90 ind/m²和120 ind/m²的养蟹田，对照组为不养蟹的常规稻田(CK)。每个处理设 3个平行，栽培管理方式一致。6月初插秧结束，6月9日将大眼幼体(20万只/kg)按照各处理放养密度放入各试验围隔，此时各田块均未出现丝状藻类。大眼幼体入田初期不进行投喂，7月初当大眼幼体长至三期幼蟹时开始投喂，每天投喂一次，投饵率为幼蟹体重的4%左右。在各处理田距水面0.10 m处设置照度记录仪，监测每天6:00-18:00的光照强度，并且测定整个实验阶段每天9:00各处理组的水温。

在同一块田，设置12个正方形围隔，每个围隔面积500 m²，在离田埂 0.6 m的周边开挖梯形环沟，环沟上宽0.6 m，底宽0.3 m，深0.3 m，进排水口对角设置，同时加高四周田埂，埂高0.6 m，顶宽0.5 m。在四周田埂用塑料薄膜建立防逃网，高0.5~0.7 m，以防止河蟹窜逃和外来生物进入稻田。水稻种植采用宽窄行种植模式，宽行0.40 m，窄行0.20 m，穴距0.16 m，穴数约199 800穴/hm²，移栽前施有机无机复合肥(稻蟹专用肥，氮、磷、钾总养分含量＞29%)900 kg/hm²作为基肥，不施追肥。水稻生长期间，不使用农药除草、除虫。

6月中旬至8月中旬每隔15天采一次样，共采样5次，每次8：00-9：00采样，用高为0.4 m的薄铁板制成的长×宽×高为1.6 m×0.6 m×0.4 m，截面为1.0 m²采样框，采样时在每个围隔内随机选3个点将采样框下端插入泥中0.05 m，然后取出采样框中的丝状藻类，挑出杂质，除去过多水分，放入烘干箱烘干，称其干重。

用单因素方差分析对数据进行统计分析，采用 LSD 多重比较检验平均值的差异显著性。统计分析软件为 SPSS19.0。

在水稻生长过程中，由于水稻的分蘖和拔节造成稻田光照强度不断降低，可以将光照强度分为三个阶段：第一阶段为6月17日至7月8日，每天的最高照度60 000 lx~66 000 lx，平均照度30 000 lx~40 000 lx；第二阶段为7月8日至7月29日，每天的最高照度50 000 lx~60 000 lx，平均照度32 000 lx ~22 000 lx；第三阶段为7月29日至8月15日，最高照度47 660 lx，平均照度22 000 lx以下(图 1)。

第一阶段处于水稻的分蘖期，随着水稻分蘖数量的增加，叶片对稻田光照的遮挡逐渐增强，稻田的光照强度不断下降；第二阶段处于水稻的拔节中期，随着水稻植株的不断长高，对光照的遮挡愈加增强；第三阶段处于水稻的拔节末期和抽穗扬花期，随着水稻叶片和稻穗的不断增加，对光照的遮挡达到了最大，此时期稻田的光照强度最小。

图 1(Fig. 1)

图 1 水稻的生长对稻田中光照的影响 Fig. 1 The influence of growth of rice on the illumination in the paddy fields

整个试验阶段，养蟹田丝状藻类平均干重显著低于常规稻田(P<0.05,表 1)，说明河蟹对稻田丝状藻类的生长有明显的抑制作用。6月17日各处理已出现一定数量的丝状藻类，CK与T₁丝状藻类的平均干重显著高于另两个处理(P<0.05)；T₃显著低于其他处理(P<0.01)；T₁低于CK，但差异不显著 (P>0.05)。这可能是由于大眼幼体6月9日放入稻田至6月17日经历2~3次脱壳，成活率为65%左右，此时T₁幼蟹的密度为39 ind/m² 左右，数量少且规格较小的幼蟹对丝状藻类的抑制不明显，导致丝状藻类繁殖的速度远超幼蟹对其的摄食速度。T₂和T₃放养密度高于T₁，所以对丝状藻类的抑制效果明显。6月17日至6月28日随着气温的不断升高，各处理丝状藻类的生物量均增加，尤其CK增长量最大，而且各处理间丝状藻类平均干重差异显著(T₃<T₂<T₁< CK，P<0.05)。7月17日各处理丝状藻类平均干重均达到试验阶段的最大值，且各处理间差异显著(T₃<T₂<T₁<CK,P<0.05；T₃<T₁<CK，T₂<T₁<CK,P<0.01)，CK青苔的生物量最大，覆盖面积为65%~75%，平均干重(46.91±5.35)g。7月17日至7月30日由于水稻的分蘖和拔节对水体有一定的遮挡，导致CK丝状藻类的生物量虽有所降低，但仍显著高于养蟹田(CK>T₁，CK>T₂，CK>T₃，P<0.01)；养蟹田由于水稻的遮挡，丝状藻类接受的光强降低，其生长受到影响，而且此时幼蟹个体较大，对丝状藻类摄食量较多，导致丝状藻类生物量迅速减少，但是由于各处理放蟹密度不同，各组丝状藻类生物量产生显著差异(T₂<T₁，P>0.05；T₃<T₂，P<0.05)。7月30日T₃青苔已消失，而CK青苔的平均干重最高，各处理间有显著差异(T₃< CK，T₂< CK，T₁< CK，P<0.01；T₂<T₁，P<0.05)，T₁相对于7月17日青苔减少得并不明显，这是因为河蟹个体不断增大，投喂的饲料量增加，河蟹对食物有一定的选择性，导致对青苔的摄食降低，此外T₁河蟹密度较低，导致7月30日至8月15日T₁青苔生物量减少也并不明显。

表 1(Tab. 1)

表 1 不同时期不同养蟹密度处理稻田单位面积丝状藻类的平均干重Tab. 1 In different periods,the unit area of the average dry weight of Spirogyra in different treatment g/m2 T1 T2 T3 CK 注：同行肩标小写英文字母，相同者表示差异不显著(P>0.05)，不同者表示差异显著(P<0.05)。同行肩标大写英文字母，相同者表示差异不显著(P>0.01)，不同者表示差异极显著(P<0.01)。下同 。 Note：Within rows those Spirogyras with different superscripts mean significantly different at P < 0.05 or P<0.01.The same as below. 6月17日 June 17th 11.72±1.37Bc 5.58±2.30Bb 0.44±0.57Aa 13.40±1.56Bc 6月28日 June 28th 16.44±1.72Bc 7.21±2.25Ab 0.83±0.54Aa 22.90±1.23Bd 7月17日 July 17th 37.85±1.45Bc 18.10±1.33Ab 1.13±1.03Aa 46.91±5.35Bd 7月30日 July 30th 13.67±2.59Ab 3.05±1.75Ab 0±0Aa 34.77±5.15Bc 8月15日 August 15th 9.91±2.01Ab 0.71±0.67Aa 0±0Aa 27.75±2.83Bc

表 1 不同时期不同养蟹密度处理稻田单位面积丝状藻类的平均干重 Tab. 1 In different periods,the unit area of the average dry weight of Spirogyra in different treatment

采样初期各处理之间水温差较小，但是随着气温的升高，以及各处理丝状藻类生物量的变化，CK和T₁、T₂、T₃的水温差呈现先逐渐变大而后变小的趋势。6月21日至7月3日T₂、T₃与T₁、CK之间的水温差较大(1.10~1.69 ℃)，T₁与CK之间的水温差较小；7月5日至7月29日随着放蟹密度的增加，养蟹田的水温随之升高(T₁<T₂<T₃)，T₃与CK水温差最大(2.37~2.93 ℃)，T₂与CK水温差次之(0.76~2.19 ℃)，而T₁与CK水温差最小；7月31日至8月15日各处理间水温差相对前一阶段有所降低(图 2)。

图 2(Fig. 2)

图 2 实验阶段养蟹田与CK水温差的变化 Fig. 2 The water temperature difference of rice-crab culture systems and CK in experimental stage

造成以上结果的原因可能是由于不同密度的幼蟹影响稻田丝状藻类的生物量所致。7月5日至7月29日由于各处理丝状藻类生物量的差异(表 1)，造成对水体覆盖面积的差异，进而影响各处理的水温。6月17日至7月8日处于水稻的分蘖期，而此时丝状藻类的生物量呈现增加趋势，当丝状藻类的覆盖面积超过水体50%造成平均水温降低 2~3℃，持续一段时间会造成水稻有效分蘖降低^[8]，最终影响水稻产量。

T2和T3水稻产量显著高于CK(P<0.05)，T2和T3也高于T1，但是差异不显著(P>0.05)。由于受到丝状藻类的影响，常规稻田的产量最低，T1的水稻产量也较低，而另两个处理(T2和T3)由于受丝状藻类的影响较小，所以水稻产量较高。幼蟹不同放养密度会影响蟹种的产量和个体规格，T1蟹种产量低于T2和T3，并且差异显著(P<0.05)。T3河蟹的个体平均重量显著低于T1(P<0.05) ，T2高于T3而低于T1，但是差异不显著(P>0.05,表 2)。

表 2(Tab. 2)

表 2 不同处理水稻和河蟹的产量Tab. 2 Yields of rice and crab in different treatments. 项目 item T1 T2 T3 CK 水稻产量/(g/m2)rice yields 0.92±0.02Aab 0.99±0.04Ab 1.00±0.07Ab 0.84±0.05Aa 一龄蟹种产量/(g/m2)crab yields 85.50±0.56Aa 89.96±0.73Ab 92.23±0.73Ab - 一龄蟹种规格/g crab size 9.50±2.66Ab 7.14±0.95Aab 5.49±0.22Aa - 一龄蟹种数量/(只/m2)crab amount 9±1.5 12±2 17±4 -

表 2 不同处理水稻和河蟹的产量 Tab. 2 Yields of rice and crab in different treatments.

稻蟹共作是一种生态型种养新模式，是典型的立体生态农业。其特点是根据水稻和中华绒螯蟹的生物学特性和生长特点，充分利用稻田各种资源，应用现代科学方法，把河蟹养殖业和水稻种植业巧妙地结合起来，形成多物种共存、多级质能循环转化的立体种养新技术，使有限的资源相互配合，实现经济、社会、生态效益的协调统一，“水稻+水产=粮食安全+食品安全+生态安全+农民增收+企业增效，1+1=5”^[17]。本实验结果表明，90 ind/m²(T₂)和120 ind/m²(T₃)的河蟹放养密度能有效控制稻田水体中丝状藻类的生长，提高水稻产量，减少稻田除草农药的使用，为生物防治稻田丝状藻类提供了新方法，为粮食安全和食品安全问题的解决提供了新思路。而河蟹对稻田其他生物的影响还有待于进一步研究。

有研究表明，河蟹的养殖密度对水稻产量的影响较小^{[18, 19]}。而本实验结果显示，无蟹稻田(CK)水稻产量显著低于T₂和T₃。其原因可能有以下四点：第一，由于不同密度的河蟹直接影响丝状藻类的生长，从而间接影响稻田水温，导致各处理水温的差异，尤其在水稻的分蘖期，水温低会影响水稻的有效分蘖数量，最终影响水稻产量^[8]。第二，丝状藻类生长过程会吸收大量氮、磷^{[20, 21]}，所以丝状藻类的大量生长与水稻形成竞争关系，大量吸收稻田的无机盐，从而影响水稻的生长和产量。第三，据报道，丝状藻类体含有大量钙和磷 ^[22]，直至丝状藻类死亡分解后，钙和磷才会被释放。河蟹摄食丝状藻类，一方面抑制其生长，水稻吸收的营养物质相对增加；另一方面河蟹大量摄食丝状藻类后，钙和磷暂时被储存河蟹体内，随着河蟹的代谢这些物质被缓慢排出，被水稻吸收利用，河蟹在此充当了“缓控释肥”的载体。第四，由于养蟹田投喂饲料，残饵分解后成为水稻的肥料，从而增加水稻的营养。

河蟹的产量受放养密度的影响，虽然T1蟹种个体规格最大，但是产量低并且不能有效抑制丝状藻类的爆发性生长；T₃蟹种产量虽然较高，但个体规格最小，不利于翌年成蟹的养殖；T₂的放养密度为90 ind/m²，不但能有效控制丝状藻类的生长，而且蟹种个体规格适中，蟹种的产量和水稻产量适中，使得综合效益最大。根据本实验结果，养蟹稻田大眼幼体的最适放养密度为90 ind/m²，但本试验处理较少，放蟹密度梯度较大，选择最优的放蟹密度和放蟹数量对稻田丝状藻类防治效果的影响还需在以后的试验中逐步完善。