水稻-紅螯螯蝦共作模式對水環境的影響

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境的影響，對水稻-紅螯螯蝦共作和紅螯螯蝦傳統池塘養殖2種模式進行水環境監測和比較分析。結果表明，水稻種植水體溶解氧（DO）含量和pH值均高于傳統養殖池;在相近蝦苗放養模式下，水稻種植水體氮、磷含量以及沉積物總磷（TP）、有機質（OM）含量等指標均低于傳統養殖池。各監測點浮游生物種類數相近，浮游植物以綠藻門、硅藻門和藍藻門占優勢（占總種數的78%～83%），浮游動物以輪蟲類占優勢（占總種數的50%～60%）;浮游生物種類、密度和生物量隨著時間呈先升高后下降的趨勢，夏、秋季高于冬、春季;在相近蝦苗放養模式下，水稻種植水體浮游生物密度和生物量略高于傳統養殖池。

關鍵詞：水稻;紅螯螯蝦;稻蝦共作;水環境;高稈稻;浮游生物

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

稻漁共作是由水稻種植與水產經濟動物養殖組成的互利共生的復合生態農業系統，這種養模式在取得顯著經濟效益的同時也改善了稻田生態環境條件[1-3]，其中稻蝦互利共生是稻田生態系統良性循環不可缺少的主體。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。該蝦原產于澳大利亞，是淡水蝦中個體較大的種類之一，具有食性雜、生長快、適應性強、含肉率高、肉質好等特點，具有較高的經濟價值，是繼羅氏沼蝦后我國引進的又一淡水蝦種。本研究通過水稻-紅螯螯蝦共作和紅螯螯蝦傳統池塘養殖2種模式下水環境差異性分析，探討水稻-紅螯螯蝦共作對水環境的影響，旨在為該養模式的后續研究提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和試驗池準備

試驗地點位于江蘇省無錫市錫山區錫北鎮一家從事紅螯螯蝦育苗和成蝦養殖的養殖場（120°25′51″E、31°39′8″N）。本試驗選取2個水稻-紅螯螯蝦共作模式試驗田塊（南2#、南3#），面積分別為9 478、8 937 m2，四周開挖環溝，上寬8 m，底寬 6 m，坡比1 ∶ 2.5，溝深1.5 m。在該場傳統池塘養殖區選取1個紅螯螯蝦傳統養殖池（北1#）作為對照池，池塘面積 3 735 m2，池深1.6 m。

1.2 種養模式與水產品養殖模式

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），采用育苗移栽方式進行栽種，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#池蝦苗放養模式相近，于2018年6月18日分別放養規格約為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批放養規格為0.18萬、5萬尾/kg的澳洲淡水龍蝦苗57 000尾/hm2。于5—6月期間在養殖環溝和養殖塘內種植輪葉黑藻，水草覆蓋度約為30%。

1.3 種養管理

水稻生長期不施加農藥、化肥，一次性施足基肥，水位隨水稻生長而逐步提高，灌漿結實期水位控制在1.0～1.2 m。水產養殖期間投喂對蝦顆粒飼料，搭配冰鮮魚、牛肉和玉米片等動植物餌料。養殖過程注意水質調節，每15 d左右加注1次新水，及時將剩余水草、餌料殘渣撈出，定期使用微生態制劑改善水質。

1.4 采樣點設置及監測指標

1.4.1 采樣點設置 在各試驗田塊（池）分別設置1個監測點，監測點分別位于養殖環溝和養殖塘內，編號分別為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月底結束。

1.4.2 樣品采集與測定 現場使用塞氏盤法測定水體透明度，用YSL多參數水質監測儀測定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回實驗室測定水體化學指標：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（CODMn，mg/L）。用采泥器采集底泥帶回實驗室測定沉積物化學指標：沉積物總氮含量（%）、沉積物總磷含量（%）、沉積物有機質（OM）含量（%）。根據《淡水浮游生物研究方法》[4]進行浮游生物定量樣品采集、固定、濃縮，并進行種類鑒定和定量分析。

2 結果與分析

2.1 綜合種養模式與傳統養殖模式水質分析

2.1.1 水體水質參數 各監測點水體透明度在養殖初期較高，最高時間均為6月份，水體清澈見底，養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點位pH值和DO含量平均值均高于對照池L1點位，且放養密度最低的南3#田塊L3點位最高;水體化學需氧量（CODMn）平均值以對照池最低，養殖密度高的南2#田塊高于南3#田塊。從時間上來看，水體pH值和DO含量均在6月最高，高溫季節7—8月水產動物耗氧量大，水體溶解氧含量偏低。

2.1.2 水體N、P和沉積物監測指標 由表2可知，放養模式相近的南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，可能與放苗時間早有關。種稻水體總磷（TP）含量低于對照池，且蝦苗放養密度最低的南3#田塊最低。從時間上來看，種稻水體TN、NO2--N含量在養殖期間呈先高后低至養殖末期又升高的變化趨勢;各監測點水體養殖初期5月TP含量最低，養殖期間夏季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和有機質（OM）平均含量均低于對照池。

2.2 綜合種養模式與傳統養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（藍藻門、綠藻門、硅藻門、裸藻門、隱藻門和甲藻門），各點浮游植物種類數相近（52～55種），均以綠藻門、硅藻門和藍藻門占優勢（占總種數的80%～84%），各點浮游植物優勢種及優勢度有差異。浮游植物平均密度和生物量表現為南2#田塊略高于北1#池，南3#田塊最低。養殖期內，各點浮游植物種類、密度和生物量呈現先升高后下降的趨勢;夏、秋季高于冬、春季，養殖初期（5—6月）最低。

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

3 討論與結論

3.1 高稈稻特點

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

3.2 稻蝦共作對水質的影響

水質分析結果顯示，高稈稻種植水體DO含量和pH值均高于傳統養殖池。相近蝦苗放養模式下，高稈稻種植水體TN、TP、NH4+-N、NO2--N含量以及沉積物TP、OM等富營養化元素含量低于傳統養殖池，結果表明，高稈稻種植對水體N、P及沉積物TP、OM吸收轉化能力強于水草，水草對水體有機質的吸收轉化能力要優于高稈稻。

水環境因子對養殖生產有重要影響。環境pH值變化可影響甲殼類存活率、生長、離子調節和外骨骼的礦化作用[5]，過高或過低的pH值可能導致甲殼類大量死亡[6]。DO含量對水產動物攝食率、餌料利用率和增質量率有很大影響，同時還具有凈化水質的作用[7]。氨氮對甲殼動物的毒害機制主要體現在生長、滲透調節、代謝等方面[8-10];亞硝酸鹽含量過高會使養殖對象血液中血紅蛋白分子失去載氧能力，導致組織缺氧、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殖末期又升高的變化趨勢，可能因為種養初期開始施基肥，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含量呈現較快的下降趨勢。水稻拔節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，本試驗期間各點位水體pH值、DO指標符合GB 11607—1989《漁業水質標準》要求;水體pH值、N、P、有機質指標達到DB 32/T 1705—2018《太湖流域池塘養殖水排放要求》一級排放標準。

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生產者，為整個稻田水體食物網提供最初營養和能量來源[13]。種養前、中期，水體浮游植物密度呈上升趨勢，這段時期處于水稻分蘗和拔節期，由于稻田施肥，導致水體N、P營養鹽充足;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，可能與浮游動物對浮游植物的脅迫以及稻田水環境綜合因素變化有關。

浮游動物是水體生態系統重要的組成部分，其種類構成和數量的變化可反映水體的環境質量變化。水溫是控制浮游動物密度和生物量變化的重要環境因素[14]，在一定范圍內，溫度越高，對浮游動物的生長和發育越有利[15]。水稻分蘗和拔節期，水面光照、水溫均有利于浮游動物增殖。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，抑制了浮游動物生長。同時浮游植物數量的變化也影響浮游動物數量變化。水中磷濃度對淡水浮游動物的食物質量有較大影響，進而會影響種群大小[16]，輪蟲群落構成與水體初級生產力有關，而初級生產力隨水體磷濃度的增大而增加。試驗結果也顯示，在7月和10月水體磷濃度和浮游動物密度均呈現2個峰值。

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