“稻-漁”工業化生態循環水養殖試驗

林海，張曉偉，潘建林，王姝涵，唐建清，李佳佳，陳友明

（江蘇省淡水水產研究所，江蘇 南京 210017）

傳統水產養殖依靠高換水量、高投餌量和高漁藥投入量換來高產，養殖尾水中含大量飼料殘餌和代謝產物，對江河、湖泊等水環境造成較大的環境負荷。循環經濟要求從傳統經濟的“資源—產品—污染排放”單向流動的線性經濟向“資源—產品—再生資源”的反饋式流程轉變[1-2]。該試驗本著“養殖廢棄物是放錯地方的資源”的理念構建“稻漁綜合種養+生態循環水”系統，兼顧綠色健康養殖和高密度養殖，實現全程種養殖外源性藥物零投入、飼料減量化使用，有效提高了農產品品質和經濟效益，實現養殖零排放，符合當前國家提出的循環經濟、節能減排、轉變經濟增長方式的戰略需求。現將本系統和種養殖生產試驗初步效果做如下介紹、分析。

1 材料與方法

1.1 工廠化水槽系統

池塘工業化循環水養殖系統核心框架由6條不銹鋼水槽和吸污排污系統構成，面積600 m2，養殖水槽規格為（外尺寸）長×寬×高=22 m×5 m×2.5 m，養殖水槽長、寬、高之比約為 8.8∶2∶1，該系統在每個水槽的進水口外側架設有功率2.2 kW潛水推水增氧機以推動水流，以養殖用水凈化后循環利用為核心特征。每個養殖水槽前端配備投餌機，投餌機餌料出口前方設有扇形擋板、在扇形擋板上方設有長方形擋板，使飼料從下方出口精準到水槽內部，防止投餌機將飼料拋出水槽外導致浪費。水槽吸污排污系統，包括集污槽，集污槽用于收集殘餌、魚類排泄物，通過高壓排污泵吸、排入稻田系統，用作肥料。

1.2稻漁綜合種養系統

稻蝦綜合種養系統由稻田和環溝系統組成（圖1），面積比為 5∶1。水稻品種選擇“南粳 46”，每667 m2面積使用7.5 kg稻種，采用純生態法種植，生長期從6月至同年11月底。水稻種植區的兩側是環溝即蝦蟹區，小龍蝦的放養量為21 kg/667 m2，規格規格200尾/kg。

表1水槽放養情況

1.3 水槽放養及管理情況

圖1 系統及水質采樣點分布示意

養殖管理如下：4月在每個水槽投放單一魚種，魚種為黃顙魚、草魚，其中黃顙魚規格40～60尾/kg，草魚規格 8～10 尾/kg,日投喂2 次，10：00 和 15：00，每次投餌間隔5 s，時長10 min，長期開啟增氧保持水槽中溶解氧6～7 mg/L，投飼蛋白含量≥32%的膨化飼料。每日早、晚定時進行排污，采用“低溫用碘、高溫用氯”的消毒方式，每10～15 d消毒1次。

1.4 測試分析

水質采樣分暢水緩沖區、水槽高密度養殖區、環溝區前段、環溝區后端4個點位（圖1），每月上、中、下旬各采集、測定水質1次，測定指標有：總氮（以 N 計）、總磷（以 P計）、氨氮（NH3H），按照相應國標方法測定。

2 結果與分析

2.1 水槽循環水高密度養殖情況分析

表2 池塘工業化水槽養殖產出情況

黃顙魚按市場價格23.6元/kg估算，草魚按市場價格11.0元/kg估算。

2.2 稻蝦綜合種養產出情況分析

水稻種植全程未施用任何化學肥料和農藥，單位面積產量360.5 kg/667 m2。小龍蝦放養量為21 kg/667 m2規格苗種，養殖面積 115×667 m2，總銷售量8 980 kg，平均單產78.1 kg/667 m2。本系統產綠色稻米按市價10元/kg、小龍蝦按均價50元/kg、常規水稻按國家保護收購價3.0元/kg測算（常規水稻產量700 kg/667 m2），該系統稻蝦綜合種養較常規水稻種植增加產出9 015元/667 m2，經濟效益顯著、環境效益突出。

2.3 水質指標變化

2.3.1 總氮變化 該系統各區域（采樣點）水體中總氮含量變化見圖2。高密度養殖區和暢水區水體中總氮情況高于其他區域，養殖區和暢水區經過水生動植物構建的多級凈化系統凈化，基本維持在2.0 mg/L以內，其中環溝前端區域和環溝后端區域水體中總氮升高不明顯。整體水體中總氮含量呈季節性變化，6—7月、9月水溫、氣溫適宜水生植物生長時，植物凈化/生長作用明顯，表現為水體中總氮含量變低；8、10月由于高溫和季節變化，植物生長/凈化功能下降，表現為總氮含量變高。

表3 稻蝦種養區產出情況

圖2 不同區域水體中總氮含量變化

圖3 不同區域水體中總磷含量變化

2.3.2 總磷變化 循環水養殖系統中各區域水體中總磷含量變化（下面兩個水質指標敘述同樣如此）見圖2。高密度養殖魚隨著載魚量的提高和水體及時交換，總磷含量基本穩定在0.2～0.4 mg/L之間總磷表現為環溝區后端＞環溝區前段＞水槽養殖區＞暢水緩沖區，即從水槽末端養殖出水方向由于植物凈化作用總磷依次降低，水槽養殖區水質依靠大量的水體交換維持高載魚量。

2.3.3 氨氮及高錳酸鉀鹽指數變化 養殖水體中有機污染物主要來源有水生動物的排泄物、施加的肥料、殘餌、動植物尸體等，過多的外源性營養物質會導致微生物和水生藻類的大量繁殖，而一些微生物在分解一些有機物的時候會消耗大量氧氣，水中溶解氧就會降低，從而大量魚蝦死亡，氨氮含量在養殖區最高，是其他區域的兩三倍，其他三區氨氮含量基本維持在0.5～1.1 mg/L之間，達地表水環境Ⅲ類水標準。高錳酸鉀鹽指數越高，說明水體受到有機物污染的程度越嚴重，本系統6—10月監測顯示，不同功能區域水體高錳酸鉀鹽指數維持在4～6之間變化，符合地表水環境環境標準Ⅲ類水標準。從圖3、圖4可知氨氮及高錳酸鉀鹽指數表現為環溝區后端＞環溝區前段＞水槽養殖區＞暢水緩沖區，綜上所述該綜合循環系統具有高效凈化能力和穩定性。

圖5 不同區域水體高錳酸鉀鹽指數變化

3 討論

3.1 經濟效益顯著提高

在國外，尤其是歐、美等一些發達國家，工廠化養殖被認為是一種支柱產業，不過中國對于循環水養殖系統研究還處于初級階段[3]，“稻漁”連作，水稻純生態綠色無公害，播種到收割全程未添加化肥農藥，與傳統養殖方式相比，省去部分開銷，循環水處理設備也是可長久持續使用。稻漁綜合種養實現了“一水兩用，一田雙收”，是落實“不讓種糧農民在經濟上吃虧”要求的有效途徑。

3.2 環境效益有效改善

水產養殖生產已經成為漁業的主要污染源之一。養1 t淡水魚產生的糞便相當于20頭豬的糞便量，在海水養殖方面，每生產1 t蝦需要投下飼料3～5 t，相當于蛋白質1.0～1.3 t。水環境質量的惡化，直接影響到養殖對象的抗病能力，養殖對象的抗病能力下降就需要及時用藥，一旦用藥就加重水環境的污染，周而復始水環境得不到根源上的解決，在生態環境保護方面，由于采用了吸污系統，高效智能化循環水養殖，水質得以凈化，實現了重復利用，同時，采取增氧、推水等措施，為了魚類創造了較適宜的生長條件。池塘水經過循環凈化后后，排水口總氮2.17 mg/L，總磷0.08 mg/L，總氮達國家漁業二類水標準，總磷達國家漁業三類水標準，接近二類水標準。循環水養殖模式的就是將同一養殖體系分為多個功能不同的模塊，并將某一模塊排放出的養殖廢水作為另一模塊的物質資源來利用，同時養殖廢水得以凈化，進而達到水資源循環使用，營養物質多級利用的目的，徹底實現淡水池塘養殖廢水“零污染”的目的[4]。

3.3 社會效益突出

循環流水槽設施約占池塘總面積8%，進行高密度集約化養殖，整個水域接近90%左右的面積進行凈化水質同時，還進行蝦、蟹及稻的生產，系統中的生產用水通過自身凈化得以全生產周期內循環利用，投喂的營養物質（餌料、肥料）通過各級食物鏈得以充分利用。“循環水養殖”和“稻田綜合種養”的結合是一種全新的農業綜合生產方式，使池塘養殖從“封閉凈水”變為“循環流水”[5]，使養殖的殘餌、糞便等廢棄物變成水稻生長所需的肥料，實現“一水兩用”，有效實現了變廢為寶。通過蝦蟹在稻田里的活動清除稻田下的害蟲、雜草及病葉，為稻田松土和增加肥料，全程不添加化肥農藥，既減少了水稻農藥肥料的開支，又提高了稻漁蝦的品質和質量安全，利于農民可持續地增收致富，為未來漁業、大農業可持續發展提供了一種全新的技術模式。