水稻-紅螯螯蝦共作模式對水環(huán)境的影響

何俊 張憲中 蔣造極

摘要：為研究水稻-紅螯鰲蝦共作模式對水環(huán)境的影響，對水稻-紅螯螯蝦共作和紅螯螯蝦傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖2種模式進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測和比較分析。結(jié)果表明，水稻種植水體溶解氧（DO）含量和pH值均高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池;在相近蝦苗放養(yǎng)模式下，水稻種植水體氮、磷含量以及沉積物總磷（TP）、有機(jī)質(zhì)（OM）含量等指標(biāo)均低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池。各監(jiān)測點(diǎn)浮游生物種類數(shù)相近，浮游植物以綠藻門、硅藻門和藍(lán)藻門占優(yōu)勢（占總種數(shù)的78%～83%），浮游動(dòng)物以輪蟲類占優(yōu)勢（占總種數(shù)的50%～60%）;浮游生物種類、密度和生物量隨著時(shí)間呈先升高后下降的趨勢，夏、秋季高于冬、春季;在相近蝦苗放養(yǎng)模式下，水稻種植水體浮游生物密度和生物量略高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池。

關(guān)鍵詞：水稻;紅螯螯蝦;稻蝦共作;水環(huán)境;高稈稻;浮游生物

中圖分類號(hào)：S962.3+5;S181 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號(hào)：1002-1302（2019）22-0213-03

稻漁共作是由水稻種植與水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物養(yǎng)殖組成的互利共生的復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，這種養(yǎng)模式在取得顯著經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也改善了稻田生態(tài)環(huán)境條件[1-3]，其中稻蝦互利共生是稻田生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)不可缺少的主體。紅螯螯蝦（Cherax quadricarinatus）又稱澳洲淡水龍蝦，屬甲殼綱十足目擬鰲蝦科光殼蝦屬。該蝦原產(chǎn)于澳大利亞，是淡水蝦中個(gè)體較大的種類之一，具有食性雜、生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、含肉率高、肉質(zhì)好等特點(diǎn)，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是繼羅氏沼蝦后我國引進(jìn)的又一淡水蝦種。本研究通過水稻-紅螯螯蝦共作和紅螯螯蝦傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖2種模式下水環(huán)境差異性分析，探討水稻-紅螯螯蝦共作對水環(huán)境的影響，旨在為該養(yǎng)模式的后續(xù)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和試驗(yàn)池準(zhǔn)備

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省無錫市錫山區(qū)錫北鎮(zhèn)一家從事紅螯螯蝦育苗和成蝦養(yǎng)殖的養(yǎng)殖場（120°25′51″E、31°39′8″N）。本試驗(yàn)選取2個(gè)水稻-紅螯螯蝦共作模式試驗(yàn)田塊（南2#、南3#），面積分別為9 478、8 937 m2，四周開挖環(huán)溝，上寬8 m，底寬 6 m，坡比1 ∶ 2.5，溝深1.5 m。在該場傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖區(qū)選取1個(gè)紅螯螯蝦傳統(tǒng)養(yǎng)殖池（北1#）作為對照池，池塘面積 3 735 m2，池深1.6 m。

1.2 種養(yǎng)模式與水產(chǎn)品養(yǎng)殖模式

南2#、南3#田塊水稻種植品種為高稈稻（中國水稻研究所漁稻4號(hào)），采用育苗移栽方式進(jìn)行栽種，用種量為3 kg/hm2，4月上旬完成育秧，5月中旬完成移栽，行株距為60 cm×60 cm。南2#田塊和北1#池蝦苗放養(yǎng)模式相近，于2018年6月18日分別放養(yǎng)規(guī)格約為2.5萬尾/kg的澳洲淡水龍蝦苗73 500、79 500尾/hm2。南3#田塊于2018年4月24—26日和6月18日分2批放養(yǎng)規(guī)格為0.18萬、5萬尾/kg的澳洲淡水龍蝦苗57 000尾/hm2。于5—6月期間在養(yǎng)殖環(huán)溝和養(yǎng)殖塘內(nèi)種植輪葉黑藻，水草覆蓋度約為30%。

1.3 種養(yǎng)管理

水稻生長期不施加農(nóng)藥、化肥，一次性施足基肥，水位隨水稻生長而逐步提高，灌漿結(jié)實(shí)期水位控制在1.0～1.2 m。水產(chǎn)養(yǎng)殖期間投喂對蝦顆粒飼料，搭配冰鮮魚、牛肉和玉米片等動(dòng)植物餌料。養(yǎng)殖過程注意水質(zhì)調(diào)節(jié)，每15 d左右加注1次新水，及時(shí)將剩余水草、餌料殘?jiān)鼡瞥觯ㄆ谑褂梦⑸鷳B(tài)制劑改善水質(zhì)。

1.4 采樣點(diǎn)設(shè)置及監(jiān)測指標(biāo)

1.4.1 采樣點(diǎn)設(shè)置 在各試驗(yàn)田塊（池）分別設(shè)置1個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)分別位于養(yǎng)殖環(huán)溝和養(yǎng)殖塘內(nèi)，編號(hào)分別為L1（北1#池，120°25′33″E、31°39′15″N）、L2（南2#田塊，120°25′32″E、31°39′13″N）、L3（南3#田塊，120°25′31″E、31°39′13″N）。于2018年5月至11月下旬，每月采1次樣，其中南3#田塊由于10月已捕撈干池，該田塊采樣至9月底結(jié)束。

1.4.2 樣品采集與測定 現(xiàn)場使用塞氏盤法測定水體透明度，用YSL多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀測定pH值、溶解氧（DO）含量，用柱狀采水器采集表層和底層混合水樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室測定水體化學(xué)指標(biāo)：總氮（TN）含量（mg/L）、總磷（TP）含量（mg/L）、氨氮（NH4+-N）含量（mg/L）、亞硝酸鹽氮（NO2-N）含量（mg/L）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn，mg/L）。用采泥器采集底泥帶回實(shí)驗(yàn)室測定沉積物化學(xué)指標(biāo)：沉積物總氮含量（%）、沉積物總磷含量（%）、沉積物有機(jī)質(zhì)（OM）含量（%）。根據(jù)《淡水浮游生物研究方法》[4]進(jìn)行浮游生物定量樣品采集、固定、濃縮，并進(jìn)行種類鑒定和定量分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 綜合種養(yǎng)模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式水質(zhì)分析

2.1.1 水體水質(zhì)參數(shù) 各監(jiān)測點(diǎn)水體透明度在養(yǎng)殖初期較高，最高時(shí)間均為6月份，水體清澈見底，養(yǎng)殖中后期透明度較低，最低均不足5 cm。由表1可以看出，種稻水體L2、L3點(diǎn)位pH值和DO含量平均值均高于對照池L1點(diǎn)位，且放養(yǎng)密度最低的南3#田塊L3點(diǎn)位最高;水體化學(xué)需氧量（CODMn）平均值以對照池最低，養(yǎng)殖密度高的南2#田塊高于南3#田塊。從時(shí)間上來看，水體pH值和DO含量均在6月最高，高溫季節(jié)7—8月水產(chǎn)動(dòng)物耗氧量大，水體溶解氧含量偏低。

2.1.2 水體N、P和沉積物監(jiān)測指標(biāo) 由表2可知，放養(yǎng)模式相近的南2#田塊和北1#池比較，南2#田塊水體N平均指標(biāo)均低于北1#池，且總氮（TN）含量差異較大。南3#田塊水體TN和亞硝酸鹽氮（NO2--N）含量最高，氨氮（NH4+-N）含量高于南2#田塊，與北1#池接近，可能與放苗時(shí)間早有關(guān)。種稻水體總磷（TP）含量低于對照池，且蝦苗放養(yǎng)密度最低的南3#田塊最低。從時(shí)間上來看，種稻水體TN、NO2--N含量在養(yǎng)殖期間呈先高后低至養(yǎng)殖末期又升高的變化趨勢;各監(jiān)測點(diǎn)水體養(yǎng)殖初期5月TP含量最低，養(yǎng)殖期間夏季7月和秋季10月TP含量較高。種稻田塊沉積物TN平均含量略高于對照池，沉積物TP和有機(jī)質(zhì)（OM）平均含量均低于對照池。

2.2 綜合種養(yǎng)模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式水體浮游生物分析

2.2.1 水體浮游植物分析 由表3可知，本次檢出浮游植物6門（藍(lán)藻門、綠藻門、硅藻門、裸藻門、隱藻門和甲藻門），各點(diǎn)浮游植物種類數(shù)相近（52～55種），均以綠藻門、硅藻門和藍(lán)藻門占優(yōu)勢（占總種數(shù)的80%～84%），各點(diǎn)浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度有差異。浮游植物平均密度和生物量表現(xiàn)為南2#田塊略高于北1#池，南3#田塊最低。養(yǎng)殖期內(nèi)，各點(diǎn)浮游植物種類、密度和生物量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢;夏、秋季高于冬、春季，養(yǎng)殖初期（5—6月）最低。

2.2.2 水體浮游動(dòng)物分析 由表4可知，各點(diǎn)水體浮游動(dòng)物種類數(shù)相近（28～30種），種類包括原生動(dòng)物、輪蟲、枝角類和橈足類。各點(diǎn)均以輪蟲類占優(yōu)勢（占總種數(shù)的47%～54%），優(yōu)勢種均為萼花臂尾輪蟲和剪形臂尾輪蟲。浮游動(dòng)物密度和生物量表現(xiàn)為南2#田塊略高于北1#池，南3#田塊浮游動(dòng)物密度最高，生物量最低。養(yǎng)殖期內(nèi)，各點(diǎn)水體浮游動(dòng)物種類、密度和生物量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，夏、秋季高于冬、春季。

3 討論與結(jié)論

3.1 高稈稻特點(diǎn)

高稈稻（漁稻）系列水稻品種是針對稻漁共作技術(shù)的發(fā)展需求選育的適宜養(yǎng)殖水體（養(yǎng)殖池塘、 養(yǎng)殖稻田等）種植的特異專用新品種，其中漁稻4號(hào)屬于粳型品種，適宜在蝦蟹養(yǎng)殖稻田種植。該品種植株高大，株高可達(dá)1.8 m左右，可在水深 1.2 m 以下養(yǎng)殖水域種植，莖稈粗壯，不易倒伏，根系發(fā)達(dá)，水稻生長期間不施農(nóng)藥、化肥，一次性施足基肥，主要依靠養(yǎng)殖池塘中的殘餌、糞便等產(chǎn)生營養(yǎng)。

3.2 稻蝦共作對水質(zhì)的影響

水質(zhì)分析結(jié)果顯示，高稈稻種植水體DO含量和pH值均高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池。相近蝦苗放養(yǎng)模式下，高稈稻種植水體TN、TP、NH4+-N、NO2--N含量以及沉積物TP、OM等富營養(yǎng)化元素含量低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池，結(jié)果表明，高稈稻種植對水體N、P及沉積物TP、OM吸收轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)于水草，水草對水體有機(jī)質(zhì)的吸收轉(zhuǎn)化能力要優(yōu)于高稈稻。

水環(huán)境因子對養(yǎng)殖生產(chǎn)有重要影響。環(huán)境pH值變化可影響甲殼類存活率、生長、離子調(diào)節(jié)和外骨骼的礦化作用[5]，過高或過低的pH值可能導(dǎo)致甲殼類大量死亡[6]。DO含量對水產(chǎn)動(dòng)物攝食率、餌料利用率和增質(zhì)量率有很大影響，同時(shí)還具有凈化水質(zhì)的作用[7]。氨氮對甲殼動(dòng)物的毒害機(jī)制主要體現(xiàn)在生長、滲透調(diào)節(jié)、代謝等方面[8-10];亞硝酸鹽含量過高會(huì)使養(yǎng)殖對象血液中血紅蛋白分子失去載氧能力，導(dǎo)致組織缺氧、代謝紊亂等。氮對水稻生長起著重要作用，高稈稻生長期水體TN、NO2--N含量呈先高后低至養(yǎng)殖末期又升高的變化趨勢，可能因?yàn)榉N養(yǎng)初期開始施基肥，水中氮含量較高，水稻對其吸收慢，大部分溶解于水中，隨著水稻生長，尤其是分蘗期對氮素需求量大[11]，NO2--N含量呈現(xiàn)較快的下降趨勢。水稻拔節(jié)后期對氮素影響明顯減小，成熟期停止對氮素的吸收[12]。整體來看，本試驗(yàn)期間各點(diǎn)位水體pH值、DO指標(biāo)符合GB 11607—1989《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求;水體pH值、N、P、有機(jī)質(zhì)指標(biāo)達(dá)到DB 32/T 1705—2018《太湖流域池塘養(yǎng)殖水排放要求》一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 稻蝦共作對水體浮游生物的影響

浮游植物是水體的初級(jí)生產(chǎn)者，為整個(gè)稻田水體食物網(wǎng)提供最初營養(yǎng)和能量來源[13]。種養(yǎng)前、中期，水體浮游植物密度呈上升趨勢，這段時(shí)期處于水稻分蘗和拔節(jié)期，由于稻田施肥，導(dǎo)致水體N、P營養(yǎng)鹽充足;其次，水稻生長高度較低、密度較小，水面覆蓋有限，給浮游植物提供了充足的光照，這2點(diǎn)均有利于浮游植物生長與繁殖。9月以后，隨著水稻對水面覆蓋面積的加大，稻田光照減弱以及水溫降低，抑制了浮游植物生長。南3#田塊水體浮游植物密度和生物量偏低，可能與浮游動(dòng)物對浮游植物的脅迫以及稻田水環(huán)境綜合因素變化有關(guān)。

浮游動(dòng)物是水體生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，其種類構(gòu)成和數(shù)量的變化可反映水體的環(huán)境質(zhì)量變化。水溫是控制浮游動(dòng)物密度和生物量變化的重要環(huán)境因素[14]，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，對浮游動(dòng)物的生長和發(fā)育越有利[15]。水稻分蘗和拔節(jié)期，水面光照、水溫均有利于浮游動(dòng)物增殖。到灌漿期之后，溫度逐漸降低，光照逐漸減弱，水稻對水面的覆蓋度加大，抑制了浮游動(dòng)物生長。同時(shí)浮游植物數(shù)量的變化也影響浮游動(dòng)物數(shù)量變化。水中磷濃度對淡水浮游動(dòng)物的食物質(zhì)量有較大影響，進(jìn)而會(huì)影響種群大小[16]，輪蟲群落構(gòu)成與水體初級(jí)生產(chǎn)力有關(guān)，而初級(jí)生產(chǎn)力隨水體磷濃度的增大而增加。試驗(yàn)結(jié)果也顯示，在7月和10月水體磷濃度和浮游動(dòng)物密度均呈現(xiàn)2個(gè)峰值。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊 勇，張洪程，胡小軍，等. 稻漁（蟹）共作系統(tǒng)中水稻安全優(yōu)質(zhì)高效栽培的研究 Ⅰ. 不同稻作方式的特性與應(yīng)用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（2）：7-9.

[2]楊 勇，張洪程，楊鳳萍，等. 稻漁（蟹）共作系統(tǒng)中水稻安全優(yōu)質(zhì)高效栽培的研究 Ⅱ. 稻蟹生育與季節(jié)優(yōu)化同步模式[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（3）：14-17.

[3]胡小軍，楊 勇，張洪程，等. 稻漁（蟹）共作系統(tǒng)中水稻安全優(yōu)質(zhì)高效栽培的研究 Ⅲ. 適宜品種的選擇與應(yīng)用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004（4）：14-17.

[4]章宗涉，黃祥飛. 淡水浮游生物研究方法[M]. 北京：科學(xué)出版社，1991：88-186.

[5]Allan G L，Maguire G B. Effects of pH and salinity on survival，growth and osmoregulation in Penaeus monodon Fabricius[J]. Aquaculture，1992，107（1）：33-47.

[6]趙曉紅，金送笛. 低溫、降鹽度及pH對中華絨螯蟹幼體變態(tài)的影響[J]. 大連水產(chǎn)學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，16（4）：249-256.

[7]李 健，孫修濤，趙法箴. 水溫和溶解氧含量對中國對蝦攝食影響的觀察[J]. 水產(chǎn)學(xué)報(bào)，1993，17（4）：333-336.

[8]Reddy-Lopata K，Auerswald L，Cook P. Ammonia toxicity and its effect on the growth of the South African abalone Haliotis midae Linnaeus[J]. Aquaculture，2006，261（2）：678-687.

[9]Rebelo M F，Santos E A，Monserrat J M. Ammonia exposure of Chasmagnathus granulate （Crustacea，Decapoda）Dana，1851：accumulation in haemolymph and effects on osmoregulation[J]. Comparative Biochemistry and Physiology A（Molecular and Integrative） Physiology，1999，122（4）：429-435.

[10]Racotta I S，Hernández-Herrera R. Metabolic responses of the white shrimp，Penaeus vannamei，to ambient ammonia[J]. Comparative Biochemistry and Physiology A：Molecular and Integrative Physiology，2000，125（4）：437-443.

[11]王 昂，王 武，馬旭洲，等. 養(yǎng)蟹稻田水環(huán)境部分因子變化研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，50（17）：3514-3519.

[12]焦 峰，吳金花，張興梅，等. 不同氮肥水平影響下的水稻根系吸氮率特性分析[J]. 土壤通報(bào)，2009，40（6）：1353-1355.

[13]韓博平，韓志國，付 翔. 藻類光合作用機(jī)理與模型[M]. 北京：科學(xué)出版社，2003.

[14]李 靜，陳非洲. 太湖夏秋季大型枝角類（Daphnia）種群消失的初步分析[J]. 湖泊科學(xué)，2010，22（4）：552-556.

[15]Rinke K，Vijverberg J. A model approach to evaluate the effect of temperature and food concentration on individual life-history and population dynamics of Daphnia[J]. Ecological Modeling，2005，186（3）：326-344.

[16]Jürgen B，Johannes K，Thomas M，et al. Temperature impact on the midsummer decline of Daphnia galeata：an analysis of long-term data from the biomanipulated Bautzen Reservoir[J]. Freshwater Biology，2001，46（2）：199-211.