七里海河蟹稻田養殖氣象服務指標研究

李靜楠，何忠偉，尹紫薇

（1.天津市寧河區氣象局，天津 301500；2.中國水產科學研究院北戴河中心實驗站，河北 秦皇島 066100；3.天津市津南區氣象局，天津 300350）

七里海河蟹蛋白質含量高、脂肪含量低、味道鮮美、地域特色鮮明，備受人們喜愛，是天津市名牌農產品，并于2006 年成為天津市第1 個鮮活水產品國家地理標志保護產品。近年來，“小站稻+河蟹養殖”的產業模式以成本低、效益高的特點成為天津地區特色農業的重要組成部分，在促進水稻主產區農民增收方面發揮著巨大作用。

七里海河蟹的種源為遼河水系的中華絨螯蟹，生命周期一般為22～24 個月，其在海水中繁育，在淡水中生長育肥[1]。河蟹淡水養殖期間與氣象和水體因素關系密切，國內很多學者針對河蟹養殖與氣象條件的關系開展了研究。在不利氣象條件對河蟹生長發育的影響方面，張永強等[2]分析發現，洪澤湖周邊高溫、連陰雨、大風等不利氣象條件將誘發河蟹發病、死亡；朱海濤等[3]指出，高溫、高濕、低氣壓會對河蟹覓食活動和發育造成不利影響；楊興霞等[4]總結出影響江蘇地區池塘養蟹的主要氣象災害類型及防范措施；林海等[5]分析發現，超長梅雨和高溫熱害是造成河蟹減產的主要氣象因素，需加密氣象災害監測、預警和評估，精準降低極端天氣的不利影響。在合理利用氣象條件提高產量方面，金武等[6]和陳平[7]利用氣象數據建立蘇皖地區池塘養蟹的產量預報模型；辜曉青等[8]和張俊等[9]基于氣象要素和水溫建立了河蟹質量預測模型；任義方等[10]、劉瑞娜等[11]、張旭暉等[12-13]通過構建高溫熱害天氣指數開展河蟹生長氣候資源評價，為科學指導河蟹養殖提供可靠依據。以往的研究主要集中于氣象條件對沿江、江南一帶湖泊、池塘養蟹的影響，稻田養蟹方面的研究多集中在水質土壤環境、養殖模式設計、品質效益上[14-18]，對華北地區稻田養殖河蟹的氣象條件定量指標研究尚屬空白。當前七里海河蟹蟹農技術水平不高，養蟹僅憑經驗，而技術相對成熟的重點龍頭企業也需要及時掌握氣象、水體環境的變化趨勢，提前采取養殖管理措施。因此，開展河蟹養殖氣象條件分析，提出具有針對性的河蟹養殖建議，成為亟待解決的問題。

本研究在天津市寧河區七里海河蟹稻蟹立體種養養殖基地安裝水溫自動觀測設備，并建立河蟹生長和水體生態觀測點，通過觀測分析七里海河蟹稻田養殖期間水生態和氣象因素對其生長發育的影響，以求探明水體因素（水溫、溶解氧、酸堿度）和主要的氣象因素（氣溫、氣壓、日照、相對濕度）與河蟹生長的關系，建立稻田養蟹氣象服務指標，并在河蟹養殖管理中開展精細化氣象服務，以期增加七里海河蟹的養殖效益。

1 材料與方法

1.1 研究區域氣候概況

研究于2020 年6—10 月和2021 年6—10 月（下文簡稱“為期2 年”）在天津市寧河區七里海鎮的稻蟹立體生態種養養殖基地進行。寧河區位于華北平原東部，為暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，四季分明。據統計，寧河區常年（1991—2020 年）平均氣溫12.5 ℃，平均氣壓1 016.7 hPa，平均降水量523.0 mm，平均相對濕度65%，平均風速2.7 m·s-1，全年日照時數2 445.5 h，6—8 月為當地高溫和降水天氣多發時段，降水量占全年降水量的67.5%[19]。根據寧河國家基本氣象站地面氣象要素年值統計（表略）和風險普查結果顯示，近10 年寧河區氣候相對穩定，各氣象要素值均接近常年統計值，且未出現特大氣象災害，適合七里海河蟹生長發育。

1.2 試驗數據獲取與研究方法

選擇水源充足、水質良好、建有蟹田工程的稻田，分別于2020 年6 月上旬和2021 年6 月上旬投放規格為15 萬只·kg-1～22 萬只·kg-1的大眼幼體和150 只·kg-1～200 只·kg-1的扣蟹，開展為期2 年的河蟹生長、生態，以及氣象觀測。

1.2.1 河蟹生長觀測 根據天津市地方標準DB12/T 430—2010《地理標志產品七里海河蟹》[20]組批規則和抽樣方法，6 月上旬—10 月下旬，每5 d 隨機抽取幼蟹、成蟹雌、雄各20 只，逐一測量體長、體寬和質量，統計平均值并記錄蛻殼和病害等信息。

1.2.2 水體生態觀測 在稻田和環溝內安裝U22-001 型溫度記錄儀（精度±0.21 ℃）進行水溫自動觀測，觀測水深分別為5 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm，采集每日逐小時各層水溫時值，并統計各層水溫的日最大值、日最小值和日平均值。采用DZB-712F 型便攜式多參數分析儀對稻田環溝內的水進行采樣，測量水體pH 值（精度0.01 級）、溶解氧（精度±0.30 mg·L-1），并統計pH 和溶解氧的平均值和極值。

1.2.3 氣象要素觀測 本研究試驗點距寧河七里海氣象觀測站直線距離不足3 km，因此采用寧河七里海氣象觀測站的氣溫、風向、風速、相對濕度、降水量、氣壓時值數據，以及寧河國家基本氣象站的日照日值數據作為研究試驗點常規地面觀測數據，統計各氣象要素的平均值和極值。

2 結果與分析

2.1 河蟹生長情況

2.1.1 蛻殼情況 河蟹通過蛻去堅硬的外骨骼，使其形態和體積發生變化，其蛻殼次數與河蟹的品種、營養、環境等因素有關[1]。根據觀測，6 月上旬放養至稻田時，幼蟹已完成4 次蛻殼，成蟹正經歷第2 次蛻殼，后期養殖期間共觀測到14 次蛻殼現象。筆者分析發現，幼蟹在6 月上旬—9 月下旬，每隔15 d 左右蛻1 次殼；成蟹在6 月下旬、7 月下旬、8 月下旬蛻殼，9月以后沒有出現大規模蛻殼現象，以增加質量為主。

2.1.2 質量、質寬比變化情況 圖1-A 為河蟹平均質量隨時間變化的曲線。由圖1-A 可以看出，7 月中旬前，幼蟹和成蟹的質量增長較為平穩，7 月23 日以后，河蟹質量均開始明顯增加，8 月下旬—9 月中旬以及10 月初—10 月中旬為幼蟹和成蟹質量增長較快階段。據統計，10 月下旬，幼蟹的平均質量為（24.7±1.6）g，成蟹的平均質量為（78.1±5.9）g，達到了七里海河蟹商品蟹上市條件[20]。

圖1 河蟹平均質量（A）和質寬比（B）隨時間變化的曲線

河蟹的質量與體長的比值（簡稱“質寬比”）是反映河蟹個體的飽滿程度和健壯程度的重要指標[8]。圖1-B 為河蟹平均質寬比隨時間變化的曲線。由圖1-B 可見，隨著河蟹體型的增大，其內部飽滿程度不斷豐富，尤其在8 月下旬—9 月中旬以及10 月初—10 月中旬2 個階段，河蟹質量快速增長，質寬比同樣迅速增加。對比幼蟹和成蟹的質寬比增長趨勢，8月上旬兩者均較為平緩，8 月下旬—9 月中旬成蟹質寬比增長速度明顯高于幼蟹，9 月下旬過后成蟹質寬比增長速度相對低于幼蟹。

綜上，8 月下旬—9 月中旬是成蟹增肥以期達到商品蟹規格的關鍵階段，該階段要保證營養供應，注意投喂管理；幼蟹需在9 月中旬以后適時貯存脂肪、增強體質，以利于越冬，此階段應適當增加飼料中的蛋白含量。

2.2 生態因子對比分析

綜合生長數據分析，將河蟹養殖劃分為4 個階段，分別為6 月上旬、6 月中旬—8 月中旬、8 月下旬—9 月下旬以及10 月初—10 月下旬，分階段對生態因子進行對比分析。

2.2.1 酸堿度 河蟹在酸性環境中耐低氧能力和攝食能力均有所下降，不利于幼體變態期甲殼的形成和蛻殼，pH 值高于9.0 會引起蟹苗產量下降[1]。觀測期間，稻田水體的pH 值一直維持在7.8～9.0，平均值為8.2±0.2，保持微堿性水質，利于河蟹的生長。

2.2.2 溶解氧 研究表明，當水中溶解氧低于2 mg·L-1時，對河蟹的蛻殼生長、變態都會起到抑制作用；溶解氧在4 mg·L-1以上時，利于北方河蟹的生長[1]。據統計，6—10 月觀測點的水體溶解氧相對穩定，溶解氧值為4.71～9.00 mg·L-1，平均值為（7.06±0.81）mg·L-1，除2020 年6 月10 日溶解氧值最低（4.71 mg·L-1） 外，其余觀測記錄均在6.39～9.00 mg·L-1之間，河蟹快速生長階段對應的溶解氧值為7.19～9.00 mg·L-1。2020 年平均溶解氧濃度為（6.56±0.60）mg·L-1，低于2021 年同期的（7.56±0.68）mg·L-1，這是由于2021 年6—10 月降水915.5 mm 明顯多于2020 年同期降水（345.4 mm），稻田水源得到補充，使水中溶解氧保持在較高水平。

2.2.3 水溫 河蟹為變溫動物，其體溫受環境溫度影響，尤其是受水溫變化的影響。在適宜溫度范圍內，水溫越高，其攝食越旺盛，蛻殼次數隨之增多，生長也就越迅速。遼河水系的中華絨螯蟹在水溫10 ℃以下時多潛伏至洞穴中越冬，高于10 ℃時開始攝食，15 ℃左右進入蛻殼生長階段，20～28 ℃時生長最為旺盛，當水溫超過28 ℃，河蟹的蛻殼生長就會受到抑制[1]，水溫超過35 ℃會對河蟹的生長非常不利[21]。此外，水溫的驟變會影響河蟹的生長變態和繁殖，溫度變化幅度超過5 ℃易導致河蟹死亡[22]。

從觀測的逐旬平均水溫變化曲線（圖2）可見，7月中旬—8 月上旬各層水溫均達到最高，水溫最高值達到29 ℃，出現在水深40 cm 處，8 月中旬后水溫逐步下降。8 月下旬—9 月中旬成蟹活力增強、進食增多、質量速增，各層水溫在20～26℃、平均值（24.2±1.5）℃；在幼蟹質量快速增長、成蟹積聚膏脂的10 月上中旬，各層水溫降至10～18 ℃、平均值（14.4±2.3）℃。

圖2 逐旬平均水溫變化曲線

表1 為觀測期間各層水溫的極值。由表1 可知，在河蟹喜歡棲底的5 cm 層（接近稻田底部）和40 cm 層（接近環溝底部），均出現了最高水溫接近或超過40 ℃的情況。調查發現，出現超過35 ℃的極端高水溫的時間在6 月上旬—7 月中旬，該階段水溫過高、水體環境較為惡劣，易導致河蟹患病。10 月中下旬各層水溫降幅均迅速擴大，原因是冷空氣活動頻繁所致。水溫過低、溫度驟降一方面易引起河蟹活動量減少，打洞休眠，不易捕撈[23]，另一方面冷空氣易導致幼蟹和處于蛻殼階段的成蟹因溫差變化過大而批量死亡。

2.3 氣象要素對比分析

2.3.1 稻田養蟹氣象條件綜合分析 為得到河蟹生長與氣象、生態要素的相關性，采用氣溫、氣壓、相對濕度、風速、日照和各層水溫、溶解氧、pH 旬統計值，分別對河蟹的質量和質寬比進行相關性分析，并求取幼蟹、成蟹相關系數的平均值，見表2 和表3。由表2 和表3 可以看出，河蟹質量和質寬比與氣壓、溶解氧有明顯的正相關關系，與氣溫、水溫有明顯的負相關關系，與相對濕度、風速、日照和pH 的相關性較弱。相關系數最大的3 個要素為：5cm 水溫、氣壓和氣溫。

表3 河蟹旬生長情況與生態因子旬統計值的相關系數

分析生態因子與氣象要素的相關性（表4）可知，pH 與各氣象要素的相關性均較弱，溶解氧、水溫與氣溫、氣壓的關系密切。水溫與氣溫存在明顯的正相關、與氣壓負相關，溶解氧與氣溫負相關、與氣壓正相關。當氣溫升高或氣壓降低（如高溫悶熱天氣），水溫升高，溶解氧下降，不利于河蟹生長發育；反之，氣溫下降或氣壓升高，水溫降低，溶解氧升高，適合河蟹生長增肥。

表4 水體生態因子旬統計值與氣象要素旬統計值的相關系數

以相關性最高的5 cm 水溫、氣壓和氣溫為例，進行河蟹質寬比與氣象、生態要素區間定量分析。由圖3 可知，6—8 月中旬，平均氣溫穩定維持在24～27 ℃，水溫25～27 ℃，氣壓1 003～1 008 hPa，河蟹質寬比增長趨勢平緩；8 月下旬—9 月下旬，平均氣溫降至20～24 ℃，水溫19～23 ℃，氣壓升高至1 009～1 015 hPa，此時幼蟹、成蟹質寬比的實際增長均高于擬合趨勢線，且成蟹明顯比幼蟹高出趨勢線，這驗證了8 月下旬—9 月下旬溫度下降、氣壓升高有利于成蟹增肥；10 月氣溫下降至11～15 ℃，水溫9～14 ℃，氣壓升高至1 019～1 024 hPa，河蟹質寬比仍高于擬合趨勢線，但此階段幼蟹比成蟹增膏育肥顯著。

圖3 河蟹質寬比與氣象要素（氣溫、氣壓）、生態因子（5 cm 水溫）變化曲線

2.3.2 氣象要素值統計 研究表明，除溫度、氣壓外，降水、風和日照也對河蟹生態養殖具有一定的影響。適量降水可以調節稻田的水質和水溫，但降水過多會引起洪澇災害，增加河蟹逃逸的風險；風向和風速對河蟹的覓食和捕撈起到關鍵作用[2]；適宜的日照會增加河蟹攝食和蛻殼的次數，提高生長速度，降低發病率，同時也是影響水溫的一個重要因子[22]。

筆者對河蟹稻田養殖期間氣象要素的平均值和極值進行統計，并根據統計結果初步確定河蟹稻田養殖4 個階段的氣象要素（氣溫、氣壓、相對濕度、日照）區間，見表5。

表5 河蟹稻田養殖階段氣象要素區間

河蟹稻田養殖觀測期間無明顯氣象災害及病害發生，且成蟹達到商品蟹規格，因此認為2 年內觀測點氣象條件符合七里海河蟹稻田養殖的基本生長要求。

2.3.3 河蟹養殖氣象服務指標建立 通過調研養殖戶、查閱資料、專家訪談的方式對表5 中氣象要素區間進行訂正，確定滿足本地七里海河蟹稻田生長的氣象要素指標：氣溫區間為7～32 ℃，氣壓區間為1 002～1 025 hPa，平均最小相對濕度需超過30%，平均日照時數需達到6 h。其中，6 月上旬，適宜氣溫18～31 ℃，日均日照時數達到8 h，氣壓1 002～1 008 hPa；6 月中旬—8 月中旬，適宜氣溫22～32 ℃，氣壓1 002～1 007 hPa，平均最小相對濕度需達到50%以上；8 月下旬—9 月下旬，適宜氣溫18～29 ℃，氣壓1 009～1 014 hPa，平均最小相對濕度需達到50%以上；10 月適宜氣溫7 ～21 ℃，氣壓1 019～1 025 hPa，日均日照時數達到7 h。

2.4 七里海河蟹稻田養殖氣象服務要點

綜上分析，七里海河蟹稻田養殖生長發育不同階段對氣象、生態條件有不同的技術指標，因此氣象服務的重點也有區別。

2.4.1 取苗投放期 由于河蟹產養兩地存在環境差異，且5 月下旬—6 月上旬處于河蟹蛻殼階段，河蟹體質較弱，運輸過程中長時間離水停食會降低成活率，為保持箱體濕潤，運苗最好在夜間或陰天進行；放苗前，需有3～5 d 以上溫度較高且日照充足的天氣，日均日照時數在8 h 以上，氣溫以18～31 ℃為宜，此時期需重點做好天氣現象和氣溫預報，并及時補充和更新預報。

2.4.2 高溫多雨及河蟹快速生長期 6 月中旬—8月中旬多發高溫、連續性暴雨，以及雷暴大風等強對流天氣。連續性暴雨及短時強降水易造成稻田水滿和河蟹逃逸；颮線等強對流天氣過境引起氣壓陡升、氣溫驟降、風向突變、風速快速增加，不僅影響水體溶解氧、水溫等條件變化，更會造成河蟹大量死亡；高溫天氣不僅會導致水體水質惡化，更會影響河蟹活動和攝食，進而造成河蟹發病，甚至死亡。因此，該階段需提前做好汛期趨勢預測，特別關注可能出現系統性暴雨、連續高溫、干旱等天氣發生的時段。當預報有暴雨時，需特別關注降雨持續時間，提示養殖戶做好防洪、防逃逸準備；預報有短時大風等強對流天氣時，及時提示養殖戶根據風向風速變化選擇合適的餌料投放地點和時間；預報天氣悶熱、氣溫超過32 ℃，以及有連續高溫（特別是6 月上旬—7 月中旬）和干旱天氣時，需提示養殖戶加強稻田換水和人工增氧；預報有連續性陰雨天氣時，需特別關注低溫（溫度低于22 ℃）天氣出現的情況，及時發布滾動信息進行預報。

8 月下旬氣溫、水溫逐漸下降，災害性天氣趨于減弱，氣象、生態因子逐漸趨于有利指標，河蟹進入快速生長階段，此時仍需關注秋季連續降水、溫度驟升驟降和干旱天氣，特別是氣溫高于29 ℃或低于18 ℃、水溫高于26 ℃或低于20 ℃、平均最小相對濕度低于50%的天氣對河蟹養殖產生的不利影響，及時提示養殖戶適時換水、增氧、科學投喂、防范病害。2.4.3 成熟捕撈期 河蟹的日捕撈量與風向、風速、溫度等存在很大關系。9 月下旬開始，每日需做好風向、風力、溫度、降水等要素預報；10 月冷空氣活動頻繁，需關注低溫、大風、寒潮等天氣的出現。當預報冷空氣達到中等強度以上，即日最低氣溫48 h 內降幅達到或超過6 ℃、最低氣溫低于7 ℃、最低水溫低于10 ℃，以及預報將出現降水導致日均日照時數低于7 h 時，需提前通知養殖戶開展捕撈、保暖等準備工作。

3 討論與結論

3.1 討論

氣象條件是河蟹養殖中重要的影響因素，本研究通過在寧河區選取典型稻蟹立體種養模式開展觀測試驗，分析七里海河蟹生長與氣象、生態因子的關系，確定了七里海河蟹稻田養殖氣象服務指標，首次得出了日照時數、氣壓和相對濕度的定量指標，氣溫、水溫、溶解氧和酸堿度等指標驗證了部分前人的研究成果[1-2,21,23]，且更符合自然條件下七里海河蟹稻田養殖的管理實際情況。在此基礎上，筆者提出的不同養殖階段氣象服務要點填補了天津地區水產養殖氣象服務的空白，為開展針對性、專業化的七里海河蟹稻田養殖氣象服務提供了依據，有效指導了養殖戶根據天氣變化適時調整飼養安排。

當然，本研究得出的氣象服務指標還存在一定的局限性和不足。首先，試驗涉及年限較短，且數據資料有一定的局限性，稻田養蟹各階段的劃分以及氣象、生態指標還有待進一步細化完善。其次，除氣溫、降水、氣壓、風、日照等氣象要素外，水溫是與河蟹生長密切相關的重要因子之一，不僅直接影響河蟹的攝食、蛻殼、存活，同時也對水體酸堿度、溶解氧、其他物質循環產生一定的作用[23]。已有研究指出，表層水溫與氣溫、平均風速、相對濕度等氣象要素相關[24]。利用氣溫預報值、氣溫和水溫實況觀測資料可建立夏季典型晴天各層平均水溫、最高水溫的預報模型[25]。夏季的日平均溶解氧含量與最高氣溫、最高水溫也存在相關性[26]。因此，可進一步開展氣象要素對七里海河蟹養殖點生態因子的影響研究。

3.2 結論

本研究通過觀測分析七里海河蟹稻田養殖期間水生態和氣象要素對其生長發育的影響，建立稻田養蟹氣象服務指標，具體如下：

6 月上旬為七里海河蟹稻田養殖投苗階段，適宜氣溫18～31 ℃、氣壓1 002～1 008 hPa、日照時數8 h，需關注天氣現象和氣溫預報；6 月中旬—8 月中旬多發高溫、連續性暴雨、雷雨大風等災害性天氣，應提前做好天氣氣候趨勢預測，針對不同天氣采取相應措施維持養殖水體相對穩定，避免河蟹出現應激反應或逃逸；8 月下旬—9 月下旬為河蟹快速生長期，適宜水溫20～26 ℃、氣溫18～29 ℃、氣壓1 009～1 014 hPa、平均最小相對濕度50%，此階段應注意科學喂養，促進河蟹質量增長；10 月為河蟹育肥和捕撈期，適宜水溫10～18 ℃、氣溫7～21 ℃、氣壓1 019～1 025 hPa、日照時數7 h，該階段應關注冷空氣和大風預報，適時投喂高蛋白含量的餌料，保證幼蟹儲能越冬，促進成蟹積聚膏脂；全養殖階段稻田以pH 值為7.8～9.0 的微堿性水質為宜，水體溶解氧為7.19～9.00 mg·L-1利于河蟹快速生長。在本研究的基礎上，筆者利用氣象要素建立本地化生態因子的預報模型，通過高時空分辨率的氣象要素預報開展精細化水體生態因子預報服務，對于指導科學養蟹具有重要意義。