“稻-渔”工业化生态循环水养殖试验

林海，张晓伟，潘建林，王姝涵，唐建清，李佳佳，陈友明

（江苏省淡水水产研究所，江苏 南京 210017）

传统水产养殖依靠高换水量、高投饵量和高渔药投入量换来高产，养殖尾水中含大量饲料残饵和代谢产物，对江河、湖泊等水环境造成较大的环境负荷。循环经济要求从传统经济的“资源—产品—污染排放”单向流动的线性经济向“资源—产品—再生资源”的反馈式流程转变[1-2]。该试验本着“养殖废弃物是放错地方的资源”的理念构建“稻渔综合种养+生态循环水”系统，兼顾绿色健康养殖和高密度养殖，实现全程种养殖外源性药物零投入、饲料减量化使用，有效提高了农产品品质和经济效益，实现养殖零排放，符合当前国家提出的循环经济、节能减排、转变经济增长方式的战略需求。现将本系统和种养殖生产试验初步效果做如下介绍、分析。

1 材料与方法

1.1 工厂化水槽系统

池塘工业化循环水养殖系统核心框架由6条不锈钢水槽和吸污排污系统构成，面积600 m2，养殖水槽规格为（外尺寸）长×宽×高=22 m×5 m×2.5 m，养殖水槽长、宽、高之比约为 8.8∶2∶1，该系统在每个水槽的进水口外侧架设有功率2.2 kW潜水推水增氧机以推动水流，以养殖用水净化后循环利用为核心特征。每个养殖水槽前端配备投饵机，投饵机饵料出口前方设有扇形挡板、在扇形挡板上方设有长方形挡板，使饲料从下方出口精准到水槽内部，防止投饵机将饲料抛出水槽外导致浪费。水槽吸污排污系统，包括集污槽，集污槽用于收集残饵、鱼类排泄物，通过高压排污泵吸、排入稻田系统，用作肥料。

1.2稻渔综合种养系统

稻虾综合种养系统由稻田和环沟系统组成（图1），面积比为 5∶1。水稻品种选择“南粳 46”，每667 m2面积使用7.5 kg稻种，采用纯生态法种植，生长期从6月至同年11月底。水稻种植区的两侧是环沟即虾蟹区，小龙虾的放养量为21 kg/667 m2，规格规格200尾/kg。

表1水槽放养情况

1.3 水槽放养及管理情况

图1 系统及水质采样点分布示意

养殖管理如下：4月在每个水槽投放单一鱼种，鱼种为黄颡鱼、草鱼，其中黄颡鱼规格40～60尾/kg，草鱼规格 8～10 尾/kg,日投喂2 次，10：00 和 15：00，每次投饵间隔5 s，时长10 min，长期开启增氧保持水槽中溶解氧6～7 mg/L，投饲蛋白含量≥32%的膨化饲料。每日早、晚定时进行排污，采用“低温用碘、高温用氯”的消毒方式，每10～15 d消毒1次。

1.4 测试分析

水质采样分畅水缓冲区、水槽高密度养殖区、环沟区前段、环沟区后端4个点位（图1），每月上、中、下旬各采集、测定水质1次，测定指标有：总氮（以 N 计）、总磷（以 P计）、氨氮（NH3H），按照相应国标方法测定。

2 结果与分析

2.1 水槽循环水高密度养殖情况分析

表2 池塘工业化水槽养殖产出情况

黄颡鱼按市场价格23.6元/kg估算，草鱼按市场价格11.0元/kg估算。

2.2 稻虾综合种养产出情况分析

水稻种植全程未施用任何化学肥料和农药，单位面积产量360.5 kg/667 m2。小龙虾放养量为21 kg/667 m2规格苗种，养殖面积 115×667 m2，总销售量8 980 kg，平均单产78.1 kg/667 m2。本系统产绿色稻米按市价10元/kg、小龙虾按均价50元/kg、常规水稻按国家保护收购价3.0元/kg测算（常规水稻产量700 kg/667 m2），该系统稻虾综合种养较常规水稻种植增加产出9 015元/667 m2，经济效益显著、环境效益突出。

2.3 水质指标变化

2.3.1 总氮变化 该系统各区域（采样点）水体中总氮含量变化见图2。高密度养殖区和畅水区水体中总氮情况高于其他区域，养殖区和畅水区经过水生动植物构建的多级净化系统净化，基本维持在2.0 mg/L以内，其中环沟前端区域和环沟后端区域水体中总氮升高不明显。整体水体中总氮含量呈季节性变化，6—7月、9月水温、气温适宜水生植物生长时，植物净化/生长作用明显，表现为水体中总氮含量变低；8、10月由于高温和季节变化，植物生长/净化功能下降，表现为总氮含量变高。

表3 稻虾种养区产出情况

图2 不同区域水体中总氮含量变化

图3 不同区域水体中总磷含量变化

2.3.2 总磷变化 循环水养殖系统中各区域水体中总磷含量变化（下面两个水质指标叙述同样如此）见图2。高密度养殖鱼随着载鱼量的提高和水体及时交换，总磷含量基本稳定在0.2～0.4 mg/L之间总磷表现为环沟区后端＞环沟区前段＞水槽养殖区＞畅水缓冲区，即从水槽末端养殖出水方向由于植物净化作用总磷依次降低，水槽养殖区水质依靠大量的水体交换维持高载鱼量。

2.3.3 氨氮及高锰酸钾盐指数变化 养殖水体中有机污染物主要来源有水生动物的排泄物、施加的肥料、残饵、动植物尸体等，过多的外源性营养物质会导致微生物和水生藻类的大量繁殖，而一些微生物在分解一些有机物的时候会消耗大量氧气，水中溶解氧就会降低，从而大量鱼虾死亡，氨氮含量在养殖区最高，是其他区域的两三倍，其他三区氨氮含量基本维持在0.5～1.1 mg/L之间，达地表水环境Ⅲ类水标准。高锰酸钾盐指数越高，说明水体受到有机物污染的程度越严重，本系统6—10月监测显示，不同功能区域水体高锰酸钾盐指数维持在4～6之间变化，符合地表水环境环境标准Ⅲ类水标准。从图3、图4可知氨氮及高锰酸钾盐指数表现为环沟区后端＞环沟区前段＞水槽养殖区＞畅水缓冲区，综上所述该综合循环系统具有高效净化能力和稳定性。

图5 不同区域水体高锰酸钾盐指数变化

3 讨论

3.1 经济效益显著提高

在国外，尤其是欧、美等一些发达国家，工厂化养殖被认为是一种支柱产业，不过中国对于循环水养殖系统研究还处于初级阶段[3]，“稻渔”连作，水稻纯生态绿色无公害，播种到收割全程未添加化肥农药，与传统养殖方式相比，省去部分开销，循环水处理设备也是可长久持续使用。稻渔综合种养实现了“一水两用，一田双收”，是落实“不让种粮农民在经济上吃亏”要求的有效途径。

3.2 环境效益有效改善

水产养殖生产已经成为渔业的主要污染源之一。养1 t淡水鱼产生的粪便相当于20头猪的粪便量，在海水养殖方面，每生产1 t虾需要投下饲料3～5 t，相当于蛋白质1.0～1.3 t。水环境质量的恶化，直接影响到养殖对象的抗病能力，养殖对象的抗病能力下降就需要及时用药，一旦用药就加重水环境的污染，周而复始水环境得不到根源上的解决，在生态环境保护方面，由于采用了吸污系统，高效智能化循环水养殖，水质得以净化，实现了重复利用，同时，采取增氧、推水等措施，为了鱼类创造了较适宜的生长条件。池塘水经过循环净化后后，排水口总氮2.17 mg/L，总磷0.08 mg/L，总氮达国家渔业二类水标准，总磷达国家渔业三类水标准，接近二类水标准。循环水养殖模式的就是将同一养殖体系分为多个功能不同的模块，并将某一模块排放出的养殖废水作为另一模块的物质资源来利用，同时养殖废水得以净化，进而达到水资源循环使用，营养物质多级利用的目的，彻底实现淡水池塘养殖废水“零污染”的目的[4]。

3.3 社会效益突出

循环流水槽设施约占池塘总面积8%，进行高密度集约化养殖，整个水域接近90%左右的面积进行净化水质同时，还进行虾、蟹及稻的生产，系统中的生产用水通过自身净化得以全生产周期内循环利用，投喂的营养物质（饵料、肥料）通过各级食物链得以充分利用。“循环水养殖”和“稻田综合种养”的结合是一种全新的农业综合生产方式，使池塘养殖从“封闭净水”变为“循环流水”[5]，使养殖的残饵、粪便等废弃物变成水稻生长所需的肥料，实现“一水两用”，有效实现了变废为宝。通过虾蟹在稻田里的活动清除稻田下的害虫、杂草及病叶，为稻田松土和增加肥料，全程不添加化肥农药，既减少了水稻农药肥料的开支，又提高了稻渔虾的品质和质量安全，利于农民可持续地增收致富，为未来渔业、大农业可持续发展提供了一种全新的技术模式。