不同黃鱔放養密度的稻田水質及生產效果

郭 印,魏 華?,邵乃麟,沈 竑,陳金民

(1上海農林職業技術學院,上海201600;2上海海洋大學水產與生命學院,上海201306;3上海春潤水產養殖專業合作社,上海202179)

近年來,隨著生態文明建設和對水產品的安全需求,發展新的無公害生態養殖模式很有必要,稻田養殖技術就是比較有效的方法之一[1-2]。稻田綜合種養是一種水稻與魚、蝦、蟹等水產經濟動物互利共生的稻田生態養殖模式,有學者2013年對中國4個省份兩種主要稻田種養模式的調查數據顯示,稻田綜合種養具有較好的經濟和生態效益,稻蟹、稻魚兩種種養模式的平均利潤為水稻單作的2.43—3.92倍,同時降低了化肥與農藥成本[3]。本研究所采用的水稻-克氏原螯蝦-黃鱔的種養模式中,水稻和黃鱔作為主打產品,是一對互益的生物,黃鱔產生氮和磷等有機物可為水稻所吸收,促進水稻生長,減少了氮和磷對水體的污染。水稻的水質凈化作用也能為黃鱔生活提供一個高質量的水環境。克氏原螯蝦是對水稻常規農藥很敏感的水生動物,可在水中作為監測農藥的生物指示物,它可以嚴格控制水稻化學農藥的使用,充分保證水稻安全。而且克氏原螯蝦抗病力強,耐低氧,上海本地易采購,除可清理水體的殘餌與黃鱔尸體外,也是黃鱔理想的生物餌料。

該模式有利于節約土地資源、減少化肥使用、保護稻田生態,提高農產品品質。以往稻田養鱔中關于養殖技術研究報道較多[4-6],但對其適宜放養密度的研究報道不多,放養密度不僅會影響稻田水質和黃鱔生長,還可能會對水稻產量產生影響。因此如何達到養殖對象和水稻之間的最佳比例關系,充分利用資源,獲取安全的稻谷和優質的養殖品種是我們進一步要追求的目標。故本研究在稻田生態養殖技術研究的基礎上,設計稻田不同黃鱔投放密度,了解不同密度下稻田環溝水質的變化規律,分析其對水質和稻田生產效益的影響,從而篩選出合適的黃鱔投放密度,為完善稻蝦鱔共作模式提供技術支持和科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在上海市崇明區春潤水產養殖合作社稻田中實施。試驗用水稻選用崇明國家級優質品種‘寒優湘晴’;試驗用黃鱔由當地自然水域捕捉;克氏原螯蝦由崇明沐雨農莊提供種苗。

試驗用肥料為水稻生產常用的化肥,包括尿素、碳酸氫銨、復合肥等。

1.2 試驗設計

稻蝦鱔模式水質試驗設置3個不同黃鱔配比處理:T1、T2、T3,各試驗田具體的處理見表1。

表1 試驗設計Table 1 Experimental design

1.3 試驗日常管理

試驗在稻蝦鱔種養模式標準化試驗田(1 334 m2∕塊)展開,開挖約占稻田面積30%的“L”型環溝(深60 cm,寬400 cm),田埂處采用高50 cm厚質塑料膜圍網防逃,周邊無明顯污染源。5月15—20日為稻田翻耕期,試驗田施放常規水稻一季施肥量的60%(常規水稻一季施肥量折合尿素為55 kg),6月10日前完成機插秧;梅雨前放養克氏原螯蝦,克氏原螯蝦規格為5—10 g∕尾;梅雨季節過后,放養黃鱔,黃鱔規格為25—50 g∕尾。整個試驗期間,下午17:00投喂小雜魚,占試驗田養殖生物投放總重的3%—5%,視天氣進行增減餌料量。水稻、黃鱔、克氏原螯蝦于當年11月底前收獲并統計產量計算收益及凈利潤。

1.4 試驗方法

1.4.1 水質采集、測定

試驗期間,早晨7:00采集水樣,兩周一次,水樣采樣及處理參照GB∕T 12999—1991標準執行[7]。檢測水質指標包含酸堿度、溶解氧、氨氮、亞硝酸氮,其中酸堿度用YSI-B4型便攜式酸堿度計測定;溶解氧采用YSI溶氧儀現場測定;水體中的氨氮(TAN)、亞硝酸氮含量(NO2-N)含量采用奈氏試劑法[8]、鹽酸萘乙二胺比色法[8]測定。

1.4.2 數據處理與分析

數據進行標準化處理,使用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 水質

2.1.1 水體酸堿度

如圖1所示,T1和T2的水體酸堿度在7月份時間里逐漸升高,在8月2日達到峰值8.13±0.05、8.39±0.18后快速降低;T3的水體酸堿度在7月18日即升至峰值7.78±0.04后降低,8月份之后呈現緩慢升高的趨勢。整個養殖時期測得環溝水體酸堿度均值:T1＞T2＞T3,分別為7.95±0.11、7.91±0.30、7.69 ±0.08。

2.1.2 水體溶解氧

盡管本次試驗養殖對象黃鱔具有較強的耐低溶氧能力[9],然而水中溶氧值仍是衡量養殖水體水質優劣的一個重要指標。如圖2所示,T1、T2、T3水體溶解氧含量緩慢提升,在末期達到最大值(7.07±0.15)mg∕L、(4.10 ±0.10)mg∕L、(6.20 ±0.36)mg∕L;溶解氧均值分別為(3.76 ± 1.85)mg∕L、(2.86 ± 0.84)mg∕L、(2.65±2.00)mg∕L,T1的溶解氧均值明顯高于T2和T3。

圖1 水體酸堿度動態變化Fig.1 The pH variation of rice field water with time

圖2 水體溶解氧動態變化Fig.2 Dissolved oxygen concentration of rice field water with time

對水體溶氧含量進行顯著性分析與多重比較,結果顯示(表2):T1組水體DO在7月3日明顯優于T2、T3(P＜0.05),8月2日溶解氧含量T1＞T2＞T3,三者差異極顯著(P＜0.01),8月17日三者無顯著差異(P＞0.05),末期測得T2溶氧含量明顯低于其他組,但維持在4 mg∕L以上。結果表明:T1在整個養殖期間維持了較好的溶氧水平,在7月中旬到8月上旬間T3溶氧水平顯著低于其他兩組,僅有1.5—1.8 mg∕L。本試驗期間T1水體溶氧含量優于T2和T3。

表2 不同黃鱔密度對水體DO的影響Table 2 Influence of releasing density on dissolved oxygen concentration in rice field water mg·L-1

2.1.3 水體氨氮

氨氮是養殖水體中重要的污染物之一,如果氨氮濃度積累過高,就會影響水產動物的生長,甚至造成死亡。如圖3所示,養殖過程中,試驗組T1、T2、T3水體的氨氮初期均處于較高的水平,之后快速下降;8月17 日升高至最大值(0.976 ±0.097)mg∕L、(1.733 ±0.079)mg∕L、(3.427 ±0.046)mg∕L;之后則快速下降。稻蝦鱔模式水體中的氨氮均值 T3＞T2＞T1,分別為(1.434±0.310)mg∕L、(0.817±0.531)mg∕L、(0.553 ±1.200)mg∕L。

圖3 水體氨氮動態變化Fig.3 Ammonia nitrogen concentration of rice field water with time

由表3中水體氨氮含量分析與比較結果來看,整個養殖過程中T1水體氨氮含量明顯低于T3組含量,存在極顯著的差異(P＜0.01)。T1在7月18日前與T2無顯著差異,8月2日與8月17日三者間出現極顯著差異(T3＞T2＞T1),T1氨氮含量9月1日遠低于T2、T3,最終T2氨氮與T3氨氮間無顯著性差異。結果表明:高密度黃鱔組在養殖期間氨氮均遠高于T1組。T2氨氮含量在初期與T1無顯著差異,到末期與T3無顯著差異,均遠高于T1組。

表3 不同黃鱔密度對水體氨氮的影響Table 3 Influence of releasing density on ammonia nitrogen concentration in rice field water mg·L-1

2.1.4 水體亞硝酸氮

亞硝酸氮是生態系統中氮循環的一個重要組成成分,自然環境中亞硝酸氮過高對水生動物有一定的毒性。如圖4所示,養殖過程中,7月3日測得的亞硝酸氮含量較高,7月18日下降,8月2日再次升高,之后呈現下降趨勢。測得亞硝酸氮均值分別為(0.033±0.013)mg∕L、(0.024±0.012)mg∕L、(0.022±0.007)mg∕L,T3組的亞硝酸氮均值高于T2、T1。

圖4 水體亞硝酸氮動態變化Fig.4 Nitrate nitrogen concentration of rice field water with time

由表4可知,T1、T2組水體亞硝酸氮含量在整個養殖階段低于T3,T1與T3間存在極顯著差異(P＜0.01),T2水體亞硝酸氮含量在8月17日與9月1日與T3差異極顯著(P＜0.01),高密度組T3亞硝酸氮含量較高。這與黃鱔放養密度的增加以及溶氧不足有關。

表4 不同黃鱔密度對水體亞硝酸氮的影響Table 4 Influence of releasing density on nitrate nitrogen concentration in rice field water mg·L-1

2.2 效益

2.2.1 效益計算

11月份,對水稻進行收割與稱重,捕撈黃鱔與克氏原螯蝦,并按以下公式進行計算利潤。

每667 m2投入=人工費用+肥料成本+秧苗成本+土地租用成本+飼料成本+黃鱔667 m2放養量×70元(人民幣,下同)∕kg+克氏原螯蝦667 m2放養量×16元∕kg

每667 m2產值=水稻總產量×6元∕kg+黃鱔總產量×80元∕kg+克氏原螯蝦總產量×25元∕kg

每667 m2利潤=每667 m2產值-每667 m2投入

通過最終的產量統計與利潤計算,由表5可知,稻蝦鱔共作模式下,T1組的克氏原螯蝦產量高于T2和T3,水稻與黃鱔產量隨黃鱔投放密度逐漸上升,對應的產出效益和利潤逐漸增加。具體產值及效益的統計見表6。

表5 每667 m2試驗田投入均值Table 5 Average input costs in 667 m2rice field

表6 每667 m2試驗田產值、利潤均值Table 6 Average output values and profits per 667 m2rice field

本試驗中,隨著黃鱔密度增加,產值與利潤隨之升高。稻蝦鱔共作模式中,水稻、黃鱔和克氏螯蝦產量相互影響,T3組黃鱔產量和水稻產量相對較高,盡管T3克氏原螯蝦產量低于T1、T2,但三者之間產值為T3＞T2＞T1,T3總體利潤最高,達到了5 967.0元,表明在一定范圍內適量增加黃鱔數量可以有效提高經濟效益。

3 討論

黃鱔可用口腔呼吸,鰓部退化,與水體接觸表面積小,皮膚黏液豐富,對酸堿度具有較強的抵抗能力[10]。本次試驗過程中試驗組水體pH均保持在黃鱔正常生長的范圍內。但pH升高,易導致水體中的氨氮的毒性增加,故可通過調控pH以降低水體氨氮毒性。黃鱔具有較強的耐低溶氧能力,張硌等[9]研究表明10 d時間里,溶解氧含量在1.7—8.2 mg∕L時對黃鱔最大攝食率和特定生長率沒有顯著影響,但水體溶解氧若含量過低,黃鱔攝食異常,出現浮頭或吐食現象,嚴重時黃鱔會窒息死亡[11]。另外,溶解氧含量對水底化學性質和生物學性質有重要影響,通過水生植物的光合作用提高水體溶氧量有利于水體的物質循環和能量轉換,給黃鱔的攝食和生長創造良好的環境條件[12]。

本次研究中水體中不同形態氮的濃度變化主要受到氣象因素、水文因素、土壤因素、施肥水平及施肥時間等多個因素的影響,土壤和水體中氮的主要存在形態和濃度是動態變化的,試驗初期化肥使用量較大,能夠顯著增加土壤肥力,之后稻田長期處于淹水狀態,淹水后土壤中的氮緩慢進入水體[13]。

若養殖水體中氨氮濃度積累過高,就會影響水產動物的生長,甚至造成死亡。國內眾多學者對黑鯛[14]、中華鱘稚魚[15]、白斑狗魚[16]、梭魚[17]等多種魚類進行了氨氮的毒理實驗,證明了水體氨氮濃度的確對魚類生長有不同的影響,但關于黃鱔的氨氮毒性試驗尚比較少見,因此黃鱔是否對氨氮有較強的耐受性有待進一步研究。本次試驗中水體氨氮、亞硝酸氮含量普遍較高的主要原因包括施肥與投餌,進入水體中氮素一方面被土壤固定、水稻吸收,另一方面黃鱔與克氏原螯蝦的活動增強了土壤通氣性能,有利于硝化作用的進行。在水體氧氣充足的情況下氨氮可經硝化作用轉化為硝態氮,本次試驗中氧氣含量較低故導致亞硝酸氮含量較高。

亞硝酸氮是生態系統中氮循環的一個重要組成成分,并且對動物有一定的毒性。徐勇等[18]與曲克明等[19]的研究表明:高溶氧存在的條件下,半滑舌鰨和大菱鲆對于亞硝酸氮的耐受能力得到了明顯的提高。而在實際養殖生產過程中,亞硝酸氮濃度急劇升高往往是由于水體溶解氧低下導致的,如高溫夏日或者雨前低氣壓等,在這種情況下,亞硝酸氮的毒性更高,也更容易導致大規模的死亡[20]。因此,在高溫季節稻田養鱔中,應該密切監控水體中的亞硝酸氮含量。

稻蝦鱔共作系統中,養殖生物的殘餌、糞便分解可提高水體肥力,補充化肥的作用。而當氧氣含量較低的情況下,黃鱔密度增加會降低水體溶氧,提升氨氮、亞硝酸氮含量。說明高密度養殖情況下在高溫季節更要關注水質變動并采取相應措施調控水質。在生產中應適當控制黃鱔的投放量。試驗結果顯示克氏原螯蝦產量較低,原因在于本次試驗黃鱔作為養殖主體,在食物不足時小個體的克氏原螯蝦被黃鱔作為餌料捕食。在本試驗中,隨著黃鱔增加,水質有所下降,但并未影響到生產量和最終效益,且黃鱔密度高的組效益最好。

T3組黃鱔密度最大,所產生的糞便可供應水稻生長,達到黃鱔與水稻雙提升。生產效益看,T3是一個可選的模式,但其排出的水體水質有可能污染水源。如要保持生態環境,則T2是一個較好的選擇,既有較高效益,也可減小水環境污染。

4 結論

綜合水質和利潤來看,T2處理較合適,既能獲得較高水稻產量322.3 kg∕667 m2,又能保持水體處于中度富營養化的狀態,同時保障了黃鱔123.2 kg∕667 m2、克氏原螯蝦46.2 kg∕667 m2的安全生產,創造了凈利潤5 260.7元∕667 m2的良好效果。如采取T3養殖密度,會有水質變差的風險,應加強人工管理,及時關注水質變化,并采取及時換水、定期潑灑微生物制劑或種植水生植物等手段去調控水質。

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