不同空心菜覆蓋率對(duì)稻蝦鱔共作稻田環(huán)溝水質(zhì)的影響

郭 印，魏 華*，邵乃麟，沈 竑，陳金民

(1.上海農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，上海201600;2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海201306;3.上海春潤(rùn)水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社，上海202179)

隨著我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)的不斷深入以及漁業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新步伐的加快，稻田養(yǎng)殖呈現(xiàn)出加快發(fā)展的新趨勢(shì)［1］。目前，稻田養(yǎng)鱔模式已經(jīng)成為一種新型的農(nóng)業(yè)生態(tài)種養(yǎng)模式［2－4］。其中，稻蝦鱔模式是利用水稻、黃鱔和克氏原螯蝦之間的共生關(guān)系構(gòu)建起來(lái)的一種種養(yǎng)殖結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)。水稻為黃鱔提供豐富的天然餌料和良好的棲息環(huán)境，鱔蝦覓食在一定程度上消滅了許多潛在的害蟲(chóng)和雜草，殘餌與排泄物也為稻田提供肥力，并利用克氏原螯蝦對(duì)農(nóng)藥的敏感性來(lái)控制農(nóng)藥使用。該模式有利于節(jié)約土地資源、減少化肥使用、保護(hù)稻田生態(tài)和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。養(yǎng)殖黃鱔稻田為靜態(tài)小環(huán)境水體，殘餌和糞便等物質(zhì)的積累易導(dǎo)致有害物質(zhì)增加，對(duì)黃鱔的生存環(huán)境以及外界水體造成負(fù)面影響。夏季高溫時(shí)節(jié)，稻田水體較淺，受環(huán)境的影響較大，需為黃鱔營(yíng)造可以躲避高溫的蔭涼環(huán)境。

空心菜又名水蕹菜，可以一次栽種、多次收割，可以有效凈化水體而不致造成二次污染［5］。空心菜除莖葉能為黃鱔遮蔭外，根部還能吸收分解水體中的有害物質(zhì)，為黃鱔的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造良好的自然生態(tài)環(huán)境，其發(fā)達(dá)的根系也可以滿足黃鱔洞穴棲息和護(hù)卵的習(xí)性。近年來(lái)，研究表明空心菜對(duì)養(yǎng)殖污水、生活污水以及河道景觀水體均有良好的凈化效果［6－10］。但是，稻田環(huán)溝水體中空心菜適宜的種植密度研究目前尚未見(jiàn)報(bào)道。因此，2014～2015年筆者于上海市崇明縣春潤(rùn)水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社進(jìn)行空心菜浮床改善稻蝦鱔共作稻田環(huán)溝水質(zhì)的試驗(yàn)，探討稻蝦鱔模式中不同空心菜覆蓋率對(duì)環(huán)溝水質(zhì)的影響，并對(duì)不同種植面積下的環(huán)溝水體水質(zhì)進(jìn)行分析，探討適宜的種植密度，旨在為水稻－黃鱔－克氏螯蝦種養(yǎng)模式的發(fā)展與改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 試驗(yàn)用水稻選用崇明國(guó)家級(jí)優(yōu)質(zhì)品種“寒優(yōu)湘晴”;試驗(yàn)用黃鱔由當(dāng)?shù)刈匀凰虿蹲?克氏原螯蝦和空心菜均由上海春潤(rùn)水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社提供;試驗(yàn)用肥料選用水稻常規(guī)化肥(尿素、碳酸氫銨、復(fù)合肥等);塑料浮床購(gòu)自浙江，價(jià)格30元/塊，按照使用年限折舊分?jǐn)偝杀尽?/p>

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)置1個(gè)對(duì)照組和浮床面積分別占環(huán)溝水體面積10%、20%和30%的3個(gè)試驗(yàn)組(表1)，每個(gè)組3個(gè)重復(fù)。

表1 各組放養(yǎng)配比

試驗(yàn)在上海春潤(rùn)水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)合作社標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)田(0.13 hm2/塊)中開(kāi)展，田中開(kāi)挖約占整體面積20%的“L”型養(yǎng)殖環(huán)溝(深60 cm，寬400 cm)，田埂處用高50 cm的厚質(zhì)塑料膜圍網(wǎng)防逃，試驗(yàn)田周邊無(wú)明顯污染源。5月25日至5月30日的稻田翻耕期間，投放常規(guī)稻一季施肥量的60%(常規(guī)稻一季施肥量507.7 kg/hm2)作為基肥;6月10日進(jìn)行水稻(間距20 cm×30 cm)機(jī)插秧;6月20日前完成克氏原螯蝦(5～10 g/尾)的投放工作;6月25日前完成黃鱔(25～50 g/尾)的投放工作;7月1日完成不同覆蓋率空心菜浮床(空心菜投放面積占環(huán)溝水面面積的百分比)的投放工作，隨后在浮床孔內(nèi)種植空心菜植株，每孔3～5株，植株莖部均與水體接觸。種植初期在浮床框架設(shè)下襯網(wǎng)(網(wǎng)眼直徑為1.0 cm)，用于防止克氏原螯蝦攝食空心菜的幼根。將空心菜浮床均勻、整齊排列在池塘四周。試驗(yàn)期間，每天下午17:00投喂小雜魚(yú)，占鱔蝦投放總重的3% ～5%，視天氣進(jìn)行增減餌料量。試驗(yàn)期間不使用增氧措施。

1.3 樣品采集與測(cè)定方法 試驗(yàn)于2014年7月11日開(kāi)始，9月30日結(jié)束。試驗(yàn)期間，早晨7:00采集水樣，每15 d采樣1次，水樣采樣及處理參照GB/T12999－91標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行［11］。檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)包含pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸氮，其中pH使用YSI－B4型便攜式酸堿度計(jì)測(cè)定;溶解氧采用YSI溶氧儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定;水體中的總氨氮(TAN)和亞硝酸氮含量(NO2-N)的測(cè)定分別采用奈氏試劑法［12］和鹽酸萘乙二胺比色法［12］。

1.4 數(shù)據(jù)處理 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使用Excel 2010和SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)環(huán)溝水體pH的影響 良好的水環(huán)境是保證魚(yú)類健康生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而pH是衡量魚(yú)池水質(zhì)的主要指標(biāo)之一，它對(duì)魚(yú)類的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖等有著直接或間接的影響［13］。從圖1可以看出，8月8日T1水體pH略低于T0、T2、T3，存在顯著差異。8月24日各試驗(yàn)組水體pH均緩慢上升，其中T0組極顯著高于其他組(P＜0.01)。在此期間，T0與T1上升幅度最大。9月9日，各試驗(yàn)組水體pH整體下降，T0和T1水體pH較接近，顯著高于T2和T3。9月 25日，T0水體 pH 極顯著高于 T1、T2、T3(P＜0.01)。該試驗(yàn)中 T0的水體 pH(7.30 ±0.19)顯著高于T1、T2、T3。T1、T2、T3的水體 pH 相近，其中 T1水體 pH 的變化幅度較大。

2.2 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)環(huán)溝水體溶解氧的影響 盡管此次試驗(yàn)養(yǎng)殖對(duì)象黃鱔具有較強(qiáng)的耐低溶氧能力［14］，然而水中溶氧值仍是衡量養(yǎng)殖水體水質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一，與植物光合作用以及水體污染物等因素密切相關(guān)。從圖2可以看出，T0、T1、T2和 T3處理的溶解氧含量分別為 (3.38 ±1.49)、(3.62 ±0.71)、(4.85 ±1.42)和(5.04 ±1.25)mg/L。

在試驗(yàn)過(guò)程中，T0水體溶解氧均顯著低于其他3組(P＜0.05)，T0水體溶解氧含量與 T2、T3差異極顯著(P ＜0.01)。T0水體溶氧含量與其氨氮、亞硝酸氮含量均存在顯著負(fù)相關(guān)(P ＜0.05)，而 T1、T2、T3則未呈現(xiàn)此變化規(guī)律。隨著空心菜密度的增加，其養(yǎng)殖水體溶解氧含量逐漸提高。

圖1 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)試驗(yàn)水體p H的影響

圖2 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)試驗(yàn)水體溶解氧含量的影響

2.3 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)環(huán)溝水體氨氮含量的影響 如果養(yǎng)殖水體中氨氮濃度積累過(guò)高，就會(huì)影響水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)，甚至造成死亡。國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者對(duì)多種魚(yú)類［15－18］進(jìn)行了氨氮的毒理試驗(yàn)，試驗(yàn)表明水體氨氮濃度對(duì)魚(yú)類生長(zhǎng)有不同的影響，而黃鱔是否對(duì)氨氮有較強(qiáng)的耐受性則有待進(jìn)一步研究。從圖3可以看出，T0、T1、T2和T3處理間的氨氮含量分別為(1.029 ±0.908)、(0.669 ±0.450)、(0.525 ±0.339)和(0.527±0.356)mg/L。T2和T3的氨氮含量差異不大。

試驗(yàn)期間，除9月25日外，T0氨氮含量均極顯著高于其他組(P＜0.01)。9月25日T1氨氮含量略高于T0，且顯著高于T2與T3。

圖3 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)試驗(yàn)水體氨氮含量的影響

2.4 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)環(huán)溝水體亞硝酸氮含量的影響 亞硝酸鹽是生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)的重要組成成分之一，并且對(duì)動(dòng)物有一定的毒性。實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中，水體溶解氧偏低往往容易造成亞硝酸鹽濃度急劇升高，高溫夏日或雨前低氣壓情況下更容易因?yàn)閬喯跛猁}毒性升高從而導(dǎo)致大規(guī)模死亡［19］。高溫季節(jié)稻田養(yǎng)鱔中，應(yīng)密切監(jiān)控水體中的亞硝酸氮含量。從圖4可以看出，T0、T1、T2和T3處理間的亞硝酸氮含量分別為(0.033 ±0.022)、(0.026 ±0.014)、(0.014 ±0.002)和(0.010±0.004)mg/L，這表明空心菜浮床對(duì)養(yǎng)殖水體亞硝酸氮均有顯著的降解作用。20%和30%的高密度處理對(duì)亞硝酸氮的降解作用顯著高于10%的低密度處理。

圖4 不同覆蓋率空心菜浮床對(duì)試驗(yàn)水體亞硝酸氮含量的影響

3 討論與結(jié)論

有學(xué)者對(duì)不同pH下黃鱔的生長(zhǎng)情況進(jìn)行研究，結(jié)果表明黃鱔在pH范圍6.0～7.5內(nèi)較為適宜，當(dāng)pH從7.5上升至8.0時(shí)生長(zhǎng)率呈負(fù)增長(zhǎng)［20］。該試驗(yàn)中空心菜浮床水體pH均維持在此范圍內(nèi)，而對(duì)照組均維持在相對(duì)較高水平，并在9月25日pH達(dá)到7.59。空心菜浮床能有效穩(wěn)定水體酸堿度，這對(duì)黃鱔生長(zhǎng)是有利的。該試驗(yàn)中隨著覆蓋率的增加，溶解氧也隨之增加，呈現(xiàn)正相關(guān)。這表明空心菜浮床能提高養(yǎng)殖水體溶解氧，可能與空心菜根系對(duì)水體污染物的吸收有關(guān)。

水體中氨氮和亞硝酸氮濃度過(guò)高不僅對(duì)魚(yú)類有直接的毒性，而且會(huì)引起魚(yú)類免疫力下降，為病原菌的入侵提供方便的渠道［21－22］。因此，控制水體氨氮和亞硝酸氮水平一直是水產(chǎn)養(yǎng)殖日常管理的重要環(huán)節(jié)，尤其是夏季的稻田小水體環(huán)境，更應(yīng)注意控制二者的含量。對(duì)照組水體溶解氧與氨氮、亞硝氮呈現(xiàn)極顯著的負(fù)相關(guān)，種植空心菜的各組水體溶氧較低時(shí)氨氮與亞硝酸氮含量并未出現(xiàn)過(guò)高的情況，說(shuō)明空心菜浮床對(duì)水體有一定的調(diào)節(jié)作用。該試驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)空心菜的浮床栽培稻田環(huán)溝水體中氨氮的水平控制在1.00 mg/L以下，亞硝酸氮水平則控制在0.03 mg/L以下，其中20%與30%覆蓋率的水體氨氮和亞硝酸氮含量相差不大。綜上所述，適當(dāng)提高空心菜浮床的覆蓋率對(duì)凈化水質(zhì)有利。T2與T3處理pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸氮含量均比較接近。采用浮床栽培空心菜能夠?qū)⑺w氨氮與亞硝酸氮水平均控制在一個(gè)較低的水平。考慮到浮床成本，空心菜浮床覆蓋率為20%時(shí)綜合效果較佳。

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