稻蝦鳙綜合種養(yǎng)對稻田水環(huán)境的影響研究

張圓圓， 賈 滔， 李 泓

（1.河南省水產(chǎn)科學(xué)研究院， 河南鄭州 450044； 2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院， 上海 201306）

稻漁綜合種養(yǎng)是我國當(dāng)前生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主要模式之一，該模式在常規(guī)種植水稻的基礎(chǔ)上，將水稻和水產(chǎn)動物養(yǎng)殖進(jìn)行耦合，利用水體、土壤、雜草、水生動物、昆蟲等自然資源，發(fā)揮水稻和水產(chǎn)動物之間的互惠效應(yīng)[1]。目前我國稻漁綜合種養(yǎng)開展的主要模式包括稻-蝦（克氏原螯蝦）、稻-蟹、稻-鰍、稻-鱉、稻-魚、稻-螺、稻-蛙7種。 稻蝦綜合種養(yǎng)因操作簡單、收益較高，已成為我國最受歡迎、應(yīng)用面積最大、總產(chǎn)量最高的稻漁綜合種養(yǎng)模式，也是我國小龍蝦的主要養(yǎng)殖方式[2]。但傳統(tǒng)的稻蝦綜合種養(yǎng)面臨種養(yǎng)技術(shù)粗放、產(chǎn)量和效益難以提升的問題。 對養(yǎng)殖技術(shù)和模式進(jìn)行優(yōu)化、 提高稻蝦綜合種養(yǎng)的產(chǎn)量和品質(zhì)、降低養(yǎng)殖死亡率和養(yǎng)殖風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，是目前產(chǎn)業(yè)亟需解決的問題。 本試驗(yàn)在傳統(tǒng)的稻蝦共作基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性的引入功能性水產(chǎn)動物鳙，對不同鳙魚放養(yǎng)密度下稻蝦鳙共生系統(tǒng)水環(huán)境條件進(jìn)行研究，探討系統(tǒng)最佳狀態(tài)下的合理放養(yǎng)密度，為實(shí)現(xiàn)稻蝦綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的模式升級和可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2020年～11月，試驗(yàn)在信陽市羅山縣小龍山省級稻漁綜合種養(yǎng)示范基地（東經(jīng)114°29′25.50″，北緯32°8′7.41″），設(shè)置大小相等的試驗(yàn)田10個(gè)，每個(gè)面積200 m2。 每塊田四周均開挖環(huán)形溝，溝深1.5 m，溝面寬1 m，坡比1：1.5，溝面積占稻田總面積10%。 田塊四周用塑料網(wǎng)布建設(shè)防逃墻，防止小龍蝦逃逸。

試驗(yàn)于7月15日移栽水稻， 水稻種植密度為30 cm×30 cm，8月20日投放鳙魚苗種和小龍蝦苗種，鳙魚苗種規(guī)格為10～20 g/尾， 小龍蝦苗種規(guī)格為5～10 g/尾， 所有田塊按照1000尾/200 m2投放小龍蝦苗種。 試驗(yàn)共設(shè)置1個(gè)對照組（1#） 和3個(gè)試驗(yàn)組 （3#～10#）， 每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。 1#田為稻蝦共作組（對照組DX），2#～4#為稻蝦-鳙試驗(yàn)組1（DXY500），鳙魚投放密度500尾/200 m2；5#～7#為稻蝦-鳙試驗(yàn)組2（DXY1000）， 鳙魚投放密度1000尾/200 m2；8#～10#為稻蝦-鳙試驗(yàn)組3（DXY1500），鳙魚投放密度1500尾/200 m2。投放結(jié)束后，每個(gè)試驗(yàn)田按鳙魚體重2%每天投喂鳙魚粉料，直到試驗(yàn)結(jié)束。 試驗(yàn)用小龍蝦來自當(dāng)?shù)兀~苗種來自羅山縣小龍山良種繁育場。 整個(gè)試驗(yàn)過程不施肥，無排水，水質(zhì)符合《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 11607-1989）》要求。

1.2 數(shù)據(jù)測定

試驗(yàn)開始后，分別于8月22日（孕穗期）、9月6日（抽穗期）、9月24日（乳熟期）、10月11日（成熟期）、10月25日（收割期）采集稻田環(huán)溝上、下層水樣進(jìn)行水溫（T）、pH值、溶解氧（DO）、總氮（TN）、總磷（TP）、銨態(tài)氮（NH4+-N）、 硝酸鹽氮（NO3--N）、 亞硝酸鹽氮（NO2--N）測定。 其中水溫、pH值和DO在現(xiàn)場用手持測定儀測定，分別取上、下層水樣測定后取平均值；其他指標(biāo)將上、 下層水樣混勻后低溫帶回實(shí)驗(yàn)室測定。 TP、TN 含量測定參照GB/T11893-1989、GB/T11894-1989，NH4+-N 含量測定參照GB/T7479-1987，NO2--N、NO3--N 含量測定參照GB/T7493-1987、HJ/T346-2007。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和處理， 數(shù)值用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 17.0對不同鳙魚放養(yǎng)密度下稻田水環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行多重比較和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水體水溫、DO和pH值的影響

如表1所示， 試驗(yàn)期間水體水溫為16.7～39.5℃，隨著時(shí)間推移呈顯著下降趨勢， 其中乳熟期采樣當(dāng)天因下雨氣溫驟降，導(dǎo)致水溫較成熟期低。 多重比較結(jié)果顯示，在同一生長期內(nèi)，不同組別間水體水溫均無顯著性差異（P>0.05）。

試驗(yàn)期間水體DO為2.83±0.87～7.98±0.17 mg/L，如表1所示，水體DO呈先降低后升高的趨勢，收割期各組水體DO均高于初始水體DO，但不存在顯著性差異（P>0.05）。 多重比較結(jié)果顯示，在水稻生長的各個(gè)時(shí)期內(nèi)， 抽穗期DX組水體DO顯著高于DXY500 （P<0.05），極顯著高于DXY1000和DXY1500（P<0.01）。其他時(shí)期水體DO均表現(xiàn)為DXY1000組最低，DXY500組最高，但組間均無顯著性差異（P>0.05）。

表1 不同組別各生長期水體水溫、溶解氧、pH值

2.2 對水體TN的影響

試驗(yàn)過程中各組水體TN含量為 （0.708±0.15～1.471±0.52）mg/L， 符合 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》規(guī)定的Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)。 如圖1所示，各組水體TN總體呈先上升后下降的趨勢， 表現(xiàn)為乳熟期最高， 成熟期最低， 乳熟期顯著高于成熟期（P<0.05）。 多重比較結(jié)果顯示，水稻生長的同一時(shí)期內(nèi)，各組水體TN 均表現(xiàn)為DXY1000 >DXY500 >DXY1500。 DX 組在孕穗期和乳熟期顯著低于DXY1000（P<0.05），其他時(shí)期與其它組無顯著性差異（P>0.05）。

圖1 不同生長期各組TN含量

2.3 對水體TP的影響

如圖2所示， 試驗(yàn)期間水體TP為 （0.038±0.01～0.171±0.17）mg/L， 符合 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》規(guī)定的Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。 各組水體TP隨時(shí)間變化呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，并具有顯著性差異（P<0.05），但不同組別出現(xiàn)峰值的時(shí)期不一致，DX和DXY1000組在抽穗期水體TP含量最高，DXY500組在收獲期水體TP含量最高，DXY1500組在乳熟期水體TP含量最高。多重比較結(jié)果顯示：同一水稻生長期內(nèi)，抽穗期DX組水體TP顯著高于DXY500、DXY1500組（P<0.05）， 乳熟期DXY1500組顯著高于其他3組（P<0.05），成熟期DXY500組顯著高于其他3組（P<0.05），孕穗期和收割期各組無顯著性差異。各組水體TP均在收割期降到最低且顯著低于其他時(shí)期（P<0.05）。

圖2 不同生長期各組TP含量

2.4 對水體NO3--N的影響

試驗(yàn)期間水體NO3--N為（0～0.152±0.03）mg/L。 如圖3所示， 各組水體的NO3--N含量呈先上升后下降趨勢，并存在極顯著性差異（P<0.01），成熟期水體NO3--N含量極顯著高于孕穗期、抽穗期和乳熟期（P<0.01），高于收割期但不存在顯著性差異（P>0.05）。 多重比較結(jié)果顯示，在同一生長時(shí)期內(nèi)，孕穗期DX500組NO3--N含量顯著高于其他3組 （P<0.05）， 其他時(shí)期水體NO3--N含量均表現(xiàn)為DX5000.05）。

圖3 不同生長期各組NO3--N含量

2.5 對水體NO2--N的影響

試驗(yàn)期間水體NO2--N為（0.001～0.013±0.003）mg/L。 如圖4所示，各組水體NO2--N隨著時(shí)間變化呈現(xiàn)下降趨勢，并存在極顯著性差異（P<0.01）。 DX組成熟期和收割期水體NO2--N顯著低于其他時(shí)期，DXY500、DXY1000、DXY1500成熟期和收割期水體NO2--N極顯著低于其他時(shí)期。 同一水稻生長期內(nèi)，DX組水體NO2--N在初期較低，成熟期到收割期均高于不同密度鳙魚投放組；在不同鳙魚密度試驗(yàn)組中，DX1500組初始水體和終末水體相比NO2--N含量下降幅度最大。

圖4 不同生長期各組NO2--N含量

2.6 對水體NH4+-N的影響

試驗(yàn)期間水體NH4+-N 為 （0.316±0.01～0.801±0.09）mg/L。如圖5所示，各組隨著時(shí)間變化水體NH4+-N呈先上升后下降趨勢并具有顯著性差異（P<0.05），乳熟期各組水體NH4+-N含量最高。 在同一生長時(shí)期內(nèi)，DX組水體NH4+-N在初期為各組最高，末期降為各組最低，降幅最大。DX1000組水體NH4+-N在初期為各組最低，末期為各組最高。

圖5 不同生長期各組NH4+-N含量

3 討論

3.1 對水體水溫和pH值的影響

與傳統(tǒng)的稻蝦共作模式技術(shù)粗放、 品種單一、種質(zhì)退化、經(jīng)濟(jì)效益不穩(wěn)定相比，現(xiàn)代化的稻蝦綜合種養(yǎng)更注重于技術(shù)升級、模式優(yōu)化、品質(zhì)提升、糧漁雙贏[3]。 本研究結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的稻蝦共作模式，不同密度鳙魚放養(yǎng)并未顯著改變水環(huán)境中的水溫和pH值，但夏季高溫季節(jié)水體水溫、pH值均高于水稻和水生動物生長要求的最適范圍，這可能因?yàn)樵谏L過程中，小龍蝦多次蛻殼形成了大量含有鈣質(zhì)較多的殼灰、貝殼粉進(jìn)入水體所致[4]。

3.2 對水體溶解氧和三態(tài)氮的影響

本研究中，稻蝦共作和稻蝦鳙共作均顯著改變了水稻不同生長時(shí)期水體的DO、NO3--N、NH4+-N 和NO2--N。 試驗(yàn)期間，各組水體溶氧均呈現(xiàn)先降低后增高的趨勢。 DXY1000組的水體溶氧在各組中始終最低，結(jié)合水體TN、TP 和NH4+-N數(shù)據(jù)表明，推測該組小龍蝦和鳙魚存活率應(yīng)為各組最高，而DXY1500組從養(yǎng)殖初期因密度過高造成應(yīng)激反應(yīng)， 養(yǎng)殖現(xiàn)存量低于DXY1000組。易芙蓉等[5]的研究表明，稻蝦共作提高了水體pH值，降低了溶解氧的含量，與本研究結(jié)論并不一致，但因其采樣時(shí)間為6月，且僅有一次采樣，不能準(zhǔn)確反應(yīng)整個(gè)養(yǎng)殖過程水體的變化規(guī)律。

3.3 對水體總氮、總磷的影響

氮是組成有機(jī)體蛋白質(zhì)的主要成分， 也是動植物必需的營養(yǎng)元素，磷是動植物體內(nèi)核酸、核蛋白、磷脂的主要組成成分，是生長、發(fā)育、繁殖所必需的營養(yǎng)元素，缺P會影響細(xì)胞的分裂和分化。 在傳統(tǒng)稻蝦共作產(chǎn)量低、效益差的背景下，現(xiàn)在多數(shù)種養(yǎng)戶采取增加飼料投喂量、 加大養(yǎng)殖密度等方式提高產(chǎn)量和效益。 李鳳博等[6]的研究表明，飼料中僅有約1/3氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)被水產(chǎn)動物同化吸收， 大多以殘餌和糞便等形式殘留水體和底泥中， 不僅導(dǎo)致池塘水質(zhì)惡化，而且加劇了周邊水體的富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)。有研究表明，稻魚系統(tǒng)中，投入的飼料被系統(tǒng)吸收利用的僅有42.9%， 約57.1%直接或間接流入環(huán)境中。 本研究中，DX1000組終末水體TN、TP較初始水體下降幅度最大，分別為23.1%、41.7%，表現(xiàn)出較好的N、P循環(huán)效率。 綜上所述， 當(dāng)鳙魚投放密度為1000尾/200m2時(shí)， 系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)量和較好的水體物質(zhì)循環(huán)通路。

4 結(jié)論

綜上所述， 將鳙魚投入稻蝦共生系統(tǒng)未顯著改變水體的水溫和pH值。當(dāng)每200m2投放1000尾鳙魚苗種時(shí)， 小龍蝦和鳙魚存活率最高， 但水體DO較低，NH4+-N和NO2--N積累較多。 生產(chǎn)過程尤其是夏季高溫季節(jié)水體溶氧含量低不利于水環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)和水生動物代謝活動的進(jìn)行，需采取合理增氧、加注新水等措施及時(shí)調(diào)節(jié)水質(zhì)，促進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)N、P循環(huán)，減少共生系統(tǒng)水體負(fù)擔(dān)。 而稻蝦鳙復(fù)合系統(tǒng)對水體和土壤的浮游生物、微生物菌群的影響，還有待于進(jìn)一步研究。