稻田放養鯉魚對土壤和水體理化因子的影響

孫悅　吳敬榮　王廣軍　張凱　孫金輝　郭曉奇　符云　夏耘

摘 要 2019年6—9月，分4個時期對普通稻田與放養鯉魚的稻田進行土壤和水體采樣，測定并分析二者間指標差異。數據表明，與單一種植水稻相比，稻魚共作模式不僅顯著提高了水體總碳和土壤有機質含量，顯著降低了水體COD含量，也為水稻生長提供更穩定的土壤氮素。

關鍵詞 稻魚共作;水質;土壤;理化因子

中圖分類號：S511 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.05.063

稻田養魚是指在稻田種植水環境中投放魚苗，既種植水稻又養殖魚，以提高稻田生產效益的一種傳統養殖生態模式[1]。中國的稻田養魚歷史悠久并持續至今，上至唐代就已經出現稻田養皖魚的記載[2]。稻田養魚雖然歷經起伏，但由于生態效益以及經濟效益的推動，在世界各地都不曾退出時代的舞臺。傳統稻魚共生系統主要分布在中國、埃及、印度、印度尼西亞、泰國、越南、菲律賓、孟加拉國和馬來西亞等國家，既確保了當地糧食安全，高效利用了水土資源，又降低了農藥和化肥的投入，減少了農業環境污染，對這些地區的農業可持續發展起著積極作用[3-4]。鯉魚屬于底棲雜食性魚類，餌譜廣泛，吻骨發達，常拱泥攝食，是適于在稻田里養殖的品種之一。

稻魚混合養殖系統是全球重要傳統農業系統之一，研究稻魚混合養殖系統對水稻種植區域稻作模式的創新設計有重要的意義。廣東省粵北山區是發展稻魚混合養殖較普遍的區域[5]，這與其獨特的地形地貌相關聯。粵北山區多屬狹窄梯田地形，且水源干凈充裕，保水性好，稻魚共作模式能夠因地制宜地整合土地資源、水面資源、生物資源以及非生物資源，可以極大地提高當地農民的綜合效益[6]。

目前關于稻田養魚系統養分平衡等方面有了較多的研究[7-8]，但對于華南地區稻魚混合養殖區域的稻田水和稻田土壤的各種理化指標還未見報道，因此初步探討乳源瑤族自治縣傳統稻魚混合養殖區域的水體與土壤理化指標，以期為后續的研究提供一定的理論參考。

1 研究地區概況與研究方法

1.1 研究地概況

研究地位于廣東省乳源瑤族自治縣（東經113°09′，北緯24°59′），全縣氣候屬中亞熱帶季風氣候，區間氣候懸殊，全年平均氣溫5～19 ℃。降雨量東南部及西部山區偏多，全年平均有2 000 mm以上，南部和北部降雨量偏少，全年降雨量平均1 400～1 500 mm;無霜期308 d，四季明顯，晝夜溫差大;耕層厚度約為20 cm，耕層水深約9 cm，容重約為0.97 g·cm-3。

1.2 研究設計

試驗在廣東省乳源瑤族自治縣的中沖村、核桃山村進行，兩地具有相似的地理面貌和環境特征。放養的魚種均為當地鯉魚，俗稱“禾花魚”。研究過程中種植水稻為雜交水稻，屬于中浙類型。

試驗田采用農民常用的耕作田，選取的每塊試驗稻田面積大小約為120 m2，設置3個重復，每個試驗田均有獨立的進水口和出水口，以保證重復試驗的水環境獨立且一致。對照池塘選取臨近不放養鯉魚的3個稻田作為對照，平均面積約110 m2。采樣時間和方法均一致。

研究從2019年6月22日開始至9月14日結束，伴隨稻田水稻的插秧到收獲全過程。禾花魚的投放在秧苗移栽5 d左右投放。整個試驗過程沒有施用化肥農藥并保持淹水狀態，且不投放魚飼料。

1.3 試驗測定

試驗采取3點取樣并混合（包括水樣和泥樣），在整個研究期間分4次取樣，相隔22 d左右，分別處于6月、7月、8月和9月。

1.3.1 試驗水體指標的測定

測定稻田水體水質指標包括水溫（T）、溶解氧（DO）、pH、氨氮（NH4-N）、硝酸鹽（NO3-N）、亞硝酸鹽（NO2-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、總有機碳（TC）和化學需氧量（COD）。所有水樣經分類編號后，帶回實驗室在48 h內進行測定。其中水溫、溶解氧和pH使用便攜式多參數水質分析儀（YSI Professional Plus，美國）現場測定;氨氮采用納氏試劑分光光度法，硝酸鹽采用酚二磺酸分光光度法（GB/T 7480-1987），亞硝酸鹽采用分光光度法（GB/T 7493-1987），總氮采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ636-2012），總磷采用鉬酸銨分光光度法（GB/T 11893-1989），總有機碳采用燃燒氧化-非分散紅外吸收法HJ 501-2009，化學需氧量采用重鉻酸鹽法（GB/T 11914-1989）測定。

1.3.2 試驗稻田泥指標的測定

測定稻田土壤指標包括銨態氮（NH4-N）、硝態氮（NO3-N）、亞硝態氮（NO2-N）、全氮、有機質、全磷、全鉀、速效鉀、有效磷。檢測標準為有機質：LY/T1237-1999;全氮：LY/T1228-1999/3;全磷：LY/T1232-1999/3;全鉀：LY/T1254-1999;有效磷：LY/T1233-1999/5;有效鉀：LY/T1236-1999;NH4+-N：LY/T1231-1999;NO2-N、NO3-N：水浸提液，浸提液離子色譜法HJ/T84-2001。

2 結果與分析

2.1 兩種養殖模式對稻田水體的影響

2.1.1 稻田水體T、DO、pH值的變化趨勢

整個養殖期間，溫度總體保持在26.5～29.1 ℃，DO在整個實驗階段中期略有降低，變化范圍為5.62～10.46 mg·L-1，可能和實驗中期稻田中水稻葉片茂盛有關，遮擋了陽光照射，導致水體中溶解氧下降。pH幅度變化范圍較小，為6.81～8.59。

2.1.2 稻田水體中氮素變化趨勢

如圖1所示，為對照組和稻魚養殖系統中稻田水體NH4-N、NO3-N、NO2-N隨時間變化趨勢。在稻魚養殖系統中，NH4-N的含量呈現先下降再微升的趨勢，最高值出現在6月，其值為7.18 mg·L-1左右;NO3-N、NO2-N含量在6—9月的變化幅度不大，總體變化范圍分別為0.05～0.41 mg·L-1、0.09～0.10 mg·L-1。兩個系統間三態氮的最高值均出現在第一次取樣時間，這和稻田初期施用了大量的有機肥有關;隨著時間的推移，有機肥慢慢分解，水體中NH4-N、NO3-N、NO2-N逐漸降低，但兩者之間差異不顯著，表明放養魚類對水體中NH4-N、NO3-N、NO2-N影響不大。

2.1.3 稻田水體中TN、TP、TC、COD變化趨勢

如圖2所示，為稻魚混合養殖系統中稻田水體TN、TP、TC隨時間變化趨勢，圖中TN和TP的含量呈下降趨勢;實驗組的TC變化趨勢卻相反，一直呈上升趨勢，對照組的TC變化不大，一直比較平穩。

圖3所示，為實驗組和對照組系統中COD隨時間變化趨勢，在整個養殖期間，COD的值雖有起伏，但整體呈下降趨勢。特別是在7月和8月，實驗組與對照組存在顯著差異。

2.2 兩種養殖模式對稻田底泥的影響

2.2.1 稻田底泥中氮素變化趨勢

圖4為稻魚混合養殖系統中稻田泥NH4+-N、NO2--N、NO3--N隨時間變化趨勢。如圖所示，實驗組稻田泥當中的NH4+-N在整個養殖期間，先稍微下降再呈上升趨勢;而對照組NH4+-N處于比較平穩的水平，始終維持在10 mg·kg-1左右，且兩者之間存在顯著差異。NO2--N在兩種養殖模式下均處于上升趨勢，且差異不顯著。稻魚組的NO3--N一直處于下降趨勢，而對照組在7月略有下降，在8—9月有顯著上升。

2.2.2 稻田底泥中有效磷和有效鉀變化趨勢

圖5所示為稻魚混合養殖系統中稻田泥中有效磷、有效鉀隨時間變化趨勢，其中有效磷的幅度變化范圍不大，稻魚組最低點出現在8月，而對照組出現在7月。有效鉀從最初的140 mg·kg-1左右下降至50 mg·kg-1左右。推測可能是鉀易溶于水，很快被作物吸收。

2.2.3 稻田底泥中全氮、全鉀和有機質變化趨勢

圖6所示為稻魚混合養殖系統中稻田泥中有機質、全氮、全鉀隨時間變化趨勢，其中全鉀變化呈先下降、后又緩慢回升的趨勢;全氮在稻魚組比較穩定，而對照組呈現波浮不定的趨勢;有機質稻魚組呈現上升趨勢，而對照組緩慢下降，這可能是稻田中放養了魚類，加速了稻田中物質的轉化。

3 討論與結論

3.1 稻魚混合養殖系統中稻田水體理化指標變化

稻魚混合養殖系統水體中的TN、NH4+-N含量在養殖期間呈下降趨勢，其含量均高于NO3-N、NO2-N，而NO3-N、NO2-N含量變化范圍不大，其含量均不超過0.5 mg·L-1，說明在稻魚混合養殖系統中，水體中有機氮和無機氮含量均在減少。稻田水體中的N元素主要以NH4-N為主[9]，是植物生長最為重要的營養元素之一[10]。試驗地區的稻魚混合養殖是一種傳統的復合生態農業模式，在研究期間沒有進行化肥的補充，因此稻田水體中的氮元素變化與水稻生長所需有關，受到水稻的吸收以及土壤下滲淋失的作用[11]。在稻魚混合養殖系統中，稻田水體的TP變化幅度并不大，且含量不高，有研究表明TP的含量與化肥的投入以及魚飼料的投喂有關[12]，而試驗地區作為傳統的稻魚混合養殖區域，無化肥與魚飼料的投放，依靠稻田系統當中的天然餌料來滿足所投放的禾花魚的正常生長所需要的養分，因此TP含量不高。COD是衡量水體有機質相對含量的指標之一，數值較高證明水體污染程度大[13]。在此次研究中，COD總體呈下降趨勢，說明稻魚混合養殖系統在一定程度上能夠減少水體COD的含量，有利于稻魚復合養殖生態模式中水質的維護和生態的保護。

3.2 稻魚混合養殖系統中稻田土壤理化指標變化

在此次研究中，稻魚混合養殖系統中稻田泥中的NH4+-N含量變化呈上升趨勢，而NO3--N、NO2--N的含量則呈下降趨勢，有研究推測NH4+-N含量可能與禾花魚的糞便排泄有關，隨著整個養殖期間的禾花魚糞便排泄沉降分解，滲透進稻田泥中，增加了稻田泥中NH4+-N含量[12]。有效磷、有效鉀、有機質以及全鉀是表明土壤肥力性質的指標，此次稻魚混合養殖系統中，由于沒有化肥的投放以及飼料的投入，含量和百分比均變化不大，且有效鉀和全氮呈下降的趨勢，這在一定程度上表明傳統稻魚混合養殖系統依靠天然的外物來源以及稻魚相互作用來維持稻田泥的肥力。

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（責任編輯：趙中正）

收稿日期：2020-01-14

基金項目：廣東省促進經濟發展專項資金（2019B2）;中國水產科學研究院院級基本科研業務費（2019XT05），中國-東盟海上基金（CAMC-2018F）聯合資助。

作者簡介：孫悅（1995—），女，黑龍江牡丹江人，碩士，研究方向為水產動物健康養殖研究。

※為通信作者，E-mail： 13902409546@163.com。