稻蝦鳙綜合種養對稻田水環境的影響研究

張圓圓， 賈 滔， 李 泓

（1.河南省水產科學研究院， 河南鄭州 450044； 2.上海海洋大學水產與生命學院， 上海 201306）

稻漁綜合種養是我國當前生態循環農業經濟的主要模式之一，該模式在常規種植水稻的基礎上，將水稻和水產動物養殖進行耦合，利用水體、土壤、雜草、水生動物、昆蟲等自然資源，發揮水稻和水產動物之間的互惠效應[1]。目前我國稻漁綜合種養開展的主要模式包括稻-蝦（克氏原螯蝦）、稻-蟹、稻-鰍、稻-鱉、稻-魚、稻-螺、稻-蛙7種。 稻蝦綜合種養因操作簡單、收益較高，已成為我國最受歡迎、應用面積最大、總產量最高的稻漁綜合種養模式，也是我國小龍蝦的主要養殖方式[2]。但傳統的稻蝦綜合種養面臨種養技術粗放、產量和效益難以提升的問題。 對養殖技術和模式進行優化、 提高稻蝦綜合種養的產量和品質、降低養殖死亡率和養殖風險、實現穩產高產，是目前產業亟需解決的問題。 本試驗在傳統的稻蝦共作基礎上，創新性的引入功能性水產動物鳙，對不同鳙魚放養密度下稻蝦鳙共生系統水環境條件進行研究，探討系統最佳狀態下的合理放養密度，為實現稻蝦綜合種養產業的模式升級和可持續發展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

2020年～11月，試驗在信陽市羅山縣小龍山省級稻漁綜合種養示范基地（東經114°29′25.50″，北緯32°8′7.41″），設置大小相等的試驗田10個，每個面積200 m2。 每塊田四周均開挖環形溝，溝深1.5 m，溝面寬1 m，坡比1：1.5，溝面積占稻田總面積10%。 田塊四周用塑料網布建設防逃墻，防止小龍蝦逃逸。

試驗于7月15日移栽水稻， 水稻種植密度為30 cm×30 cm，8月20日投放鳙魚苗種和小龍蝦苗種，鳙魚苗種規格為10～20 g/尾， 小龍蝦苗種規格為5～10 g/尾， 所有田塊按照1000尾/200 m2投放小龍蝦苗種。 試驗共設置1個對照組（1#） 和3個試驗組 （3#～10#）， 每個試驗組設置3個重復。 1#田為稻蝦共作組（對照組DX），2#～4#為稻蝦-鳙試驗組1（DXY500），鳙魚投放密度500尾/200 m2；5#～7#為稻蝦-鳙試驗組2（DXY1000）， 鳙魚投放密度1000尾/200 m2；8#～10#為稻蝦-鳙試驗組3（DXY1500），鳙魚投放密度1500尾/200 m2。投放結束后，每個試驗田按鳙魚體重2%每天投喂鳙魚粉料，直到試驗結束。 試驗用小龍蝦來自當地，鳙魚苗種來自羅山縣小龍山良種繁育場。 整個試驗過程不施肥，無排水，水質符合《漁業水質標準（GB 11607-1989）》要求。

1.2 數據測定

試驗開始后，分別于8月22日（孕穗期）、9月6日（抽穗期）、9月24日（乳熟期）、10月11日（成熟期）、10月25日（收割期）采集稻田環溝上、下層水樣進行水溫（T）、pH值、溶解氧（DO）、總氮（TN）、總磷（TP）、銨態氮（NH4+-N）、 硝酸鹽氮（NO3--N）、 亞硝酸鹽氮（NO2--N）測定。 其中水溫、pH值和DO在現場用手持測定儀測定，分別取上、下層水樣測定后取平均值；其他指標將上、 下層水樣混勻后低溫帶回實驗室測定。 TP、TN 含量測定參照GB/T11893-1989、GB/T11894-1989，NH4+-N 含量測定參照GB/T7479-1987，NO2--N、NO3--N 含量測定參照GB/T7493-1987、HJ/T346-2007。

1.3 數據分析

采用Excel 2010 進行數據統計和處理， 數值用平均值±標準差表示。采用SPSS 17.0對不同鳙魚放養密度下稻田水環境指標進行多重比較和方差分析。

2 結果與分析

2.1 對水體水溫、DO和pH值的影響

如表1所示， 試驗期間水體水溫為16.7～39.5℃，隨著時間推移呈顯著下降趨勢， 其中乳熟期采樣當天因下雨氣溫驟降，導致水溫較成熟期低。 多重比較結果顯示，在同一生長期內，不同組別間水體水溫均無顯著性差異（P>0.05）。

試驗期間水體DO為2.83±0.87～7.98±0.17 mg/L，如表1所示，水體DO呈先降低后升高的趨勢，收割期各組水體DO均高于初始水體DO，但不存在顯著性差異（P>0.05）。 多重比較結果顯示，在水稻生長的各個時期內， 抽穗期DX組水體DO顯著高于DXY500 （P<0.05），極顯著高于DXY1000和DXY1500（P<0.01）。其他時期水體DO均表現為DXY1000組最低，DXY500組最高，但組間均無顯著性差異（P>0.05）。

表1 不同組別各生長期水體水溫、溶解氧、pH值

2.2 對水體TN的影響

試驗過程中各組水體TN含量為 （0.708±0.15～1.471±0.52）mg/L， 符合 《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》規定的Ⅳ類水標準。 如圖1所示，各組水體TN總體呈先上升后下降的趨勢， 表現為乳熟期最高， 成熟期最低， 乳熟期顯著高于成熟期（P<0.05）。 多重比較結果顯示，水稻生長的同一時期內，各組水體TN 均表現為DXY1000 >DXY500 >DXY1500。 DX 組在孕穗期和乳熟期顯著低于DXY1000（P<0.05），其他時期與其它組無顯著性差異（P>0.05）。

圖1 不同生長期各組TN含量

2.3 對水體TP的影響

如圖2所示， 試驗期間水體TP為 （0.038±0.01～0.171±0.17）mg/L， 符合 《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》規定的Ⅴ類水標準。 各組水體TP隨時間變化呈現先升高后降低的趨勢，并具有顯著性差異（P<0.05），但不同組別出現峰值的時期不一致，DX和DXY1000組在抽穗期水體TP含量最高，DXY500組在收獲期水體TP含量最高，DXY1500組在乳熟期水體TP含量最高。多重比較結果顯示：同一水稻生長期內，抽穗期DX組水體TP顯著高于DXY500、DXY1500組（P<0.05）， 乳熟期DXY1500組顯著高于其他3組（P<0.05），成熟期DXY500組顯著高于其他3組（P<0.05），孕穗期和收割期各組無顯著性差異。各組水體TP均在收割期降到最低且顯著低于其他時期（P<0.05）。

圖2 不同生長期各組TP含量

2.4 對水體NO3--N的影響

試驗期間水體NO3--N為（0～0.152±0.03）mg/L。 如圖3所示， 各組水體的NO3--N含量呈先上升后下降趨勢，并存在極顯著性差異（P<0.01），成熟期水體NO3--N含量極顯著高于孕穗期、抽穗期和乳熟期（P<0.01），高于收割期但不存在顯著性差異（P>0.05）。 多重比較結果顯示，在同一生長時期內，孕穗期DX500組NO3--N含量顯著高于其他3組 （P<0.05）， 其他時期水體NO3--N含量均表現為DX5000.05）。

圖3 不同生長期各組NO3--N含量

2.5 對水體NO2--N的影響

試驗期間水體NO2--N為（0.001～0.013±0.003）mg/L。 如圖4所示，各組水體NO2--N隨著時間變化呈現下降趨勢，并存在極顯著性差異（P<0.01）。 DX組成熟期和收割期水體NO2--N顯著低于其他時期，DXY500、DXY1000、DXY1500成熟期和收割期水體NO2--N極顯著低于其他時期。 同一水稻生長期內，DX組水體NO2--N在初期較低，成熟期到收割期均高于不同密度鳙魚投放組；在不同鳙魚密度試驗組中，DX1500組初始水體和終末水體相比NO2--N含量下降幅度最大。

圖4 不同生長期各組NO2--N含量

2.6 對水體NH4+-N的影響

試驗期間水體NH4+-N 為 （0.316±0.01～0.801±0.09）mg/L。如圖5所示，各組隨著時間變化水體NH4+-N呈先上升后下降趨勢并具有顯著性差異（P<0.05），乳熟期各組水體NH4+-N含量最高。 在同一生長時期內，DX組水體NH4+-N在初期為各組最高，末期降為各組最低，降幅最大。DX1000組水體NH4+-N在初期為各組最低，末期為各組最高。

圖5 不同生長期各組NH4+-N含量

3 討論

3.1 對水體水溫和pH值的影響

與傳統的稻蝦共作模式技術粗放、 品種單一、種質退化、經濟效益不穩定相比，現代化的稻蝦綜合種養更注重于技術升級、模式優化、品質提升、糧漁雙贏[3]。 本研究結果表明，相對于傳統的稻蝦共作模式，不同密度鳙魚放養并未顯著改變水環境中的水溫和pH值，但夏季高溫季節水體水溫、pH值均高于水稻和水生動物生長要求的最適范圍，這可能因為在生長過程中，小龍蝦多次蛻殼形成了大量含有鈣質較多的殼灰、貝殼粉進入水體所致[4]。

3.2 對水體溶解氧和三態氮的影響

本研究中，稻蝦共作和稻蝦鳙共作均顯著改變了水稻不同生長時期水體的DO、NO3--N、NH4+-N 和NO2--N。 試驗期間，各組水體溶氧均呈現先降低后增高的趨勢。 DXY1000組的水體溶氧在各組中始終最低，結合水體TN、TP 和NH4+-N數據表明，推測該組小龍蝦和鳙魚存活率應為各組最高，而DXY1500組從養殖初期因密度過高造成應激反應， 養殖現存量低于DXY1000組。易芙蓉等[5]的研究表明，稻蝦共作提高了水體pH值，降低了溶解氧的含量，與本研究結論并不一致，但因其采樣時間為6月，且僅有一次采樣，不能準確反應整個養殖過程水體的變化規律。

3.3 對水體總氮、總磷的影響

氮是組成有機體蛋白質的主要成分， 也是動植物必需的營養元素，磷是動植物體內核酸、核蛋白、磷脂的主要組成成分，是生長、發育、繁殖所必需的營養元素，缺P會影響細胞的分裂和分化。 在傳統稻蝦共作產量低、效益差的背景下，現在多數種養戶采取增加飼料投喂量、 加大養殖密度等方式提高產量和效益。 李鳳博等[6]的研究表明，飼料中僅有約1/3氮磷等營養物質被水產動物同化吸收， 大多以殘餌和糞便等形式殘留水體和底泥中， 不僅導致池塘水質惡化，而且加劇了周邊水體的富營養化風險。有研究表明，稻魚系統中，投入的飼料被系統吸收利用的僅有42.9%， 約57.1%直接或間接流入環境中。 本研究中，DX1000組終末水體TN、TP較初始水體下降幅度最大，分別為23.1%、41.7%，表現出較好的N、P循環效率。 綜上所述， 當鳙魚投放密度為1000尾/200m2時， 系統具有較高的生產量和較好的水體物質循環通路。

4 結論

綜上所述， 將鳙魚投入稻蝦共生系統未顯著改變水體的水溫和pH值。當每200m2投放1000尾鳙魚苗種時， 小龍蝦和鳙魚存活率最高， 但水體DO較低，NH4+-N和NO2--N積累較多。 生產過程尤其是夏季高溫季節水體溶氧含量低不利于水環境中物質循環和水生動物代謝活動的進行，需采取合理增氧、加注新水等措施及時調節水質，促進系統內N、P循環，減少共生系統水體負擔。 而稻蝦鳙復合系統對水體和土壤的浮游生物、微生物菌群的影響，還有待于進一步研究。