稻虾鳙综合种养对稻田水环境的影响研究

张圆圆， 贾 滔， 李 泓

（1.河南省水产科学研究院， 河南郑州 450044； 2.上海海洋大学水产与生命学院， 上海 201306）

稻渔综合种养是我国当前生态循环农业经济的主要模式之一，该模式在常规种植水稻的基础上，将水稻和水产动物养殖进行耦合，利用水体、土壤、杂草、水生动物、昆虫等自然资源，发挥水稻和水产动物之间的互惠效应[1]。目前我国稻渔综合种养开展的主要模式包括稻-虾（克氏原螯虾）、稻-蟹、稻-鳅、稻-鳖、稻-鱼、稻-螺、稻-蛙7种。 稻虾综合种养因操作简单、收益较高，已成为我国最受欢迎、应用面积最大、总产量最高的稻渔综合种养模式，也是我国小龙虾的主要养殖方式[2]。但传统的稻虾综合种养面临种养技术粗放、产量和效益难以提升的问题。 对养殖技术和模式进行优化、 提高稻虾综合种养的产量和品质、降低养殖死亡率和养殖风险、实现稳产高产，是目前产业亟需解决的问题。 本试验在传统的稻虾共作基础上，创新性的引入功能性水产动物鳙，对不同鳙鱼放养密度下稻虾鳙共生系统水环境条件进行研究，探讨系统最佳状态下的合理放养密度，为实现稻虾综合种养产业的模式升级和可持续发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

2020年～11月，试验在信阳市罗山县小龙山省级稻渔综合种养示范基地（东经114°29′25.50″，北纬32°8′7.41″），设置大小相等的试验田10个，每个面积200 m2。 每块田四周均开挖环形沟，沟深1.5 m，沟面宽1 m，坡比1：1.5，沟面积占稻田总面积10%。 田块四周用塑料网布建设防逃墙，防止小龙虾逃逸。

试验于7月15日移栽水稻， 水稻种植密度为30 cm×30 cm，8月20日投放鳙鱼苗种和小龙虾苗种，鳙鱼苗种规格为10～20 g/尾， 小龙虾苗种规格为5～10 g/尾， 所有田块按照1000尾/200 m2投放小龙虾苗种。 试验共设置1个对照组（1#） 和3个试验组 （3#～10#）， 每个试验组设置3个重复。 1#田为稻虾共作组（对照组DX），2#～4#为稻虾-鳙试验组1（DXY500），鳙鱼投放密度500尾/200 m2；5#～7#为稻虾-鳙试验组2（DXY1000）， 鳙鱼投放密度1000尾/200 m2；8#～10#为稻虾-鳙试验组3（DXY1500），鳙鱼投放密度1500尾/200 m2。投放结束后，每个试验田按鳙鱼体重2%每天投喂鳙鱼粉料，直到试验结束。 试验用小龙虾来自当地，鳙鱼苗种来自罗山县小龙山良种繁育场。 整个试验过程不施肥，无排水，水质符合《渔业水质标准（GB 11607-1989）》要求。

1.2 数据测定

试验开始后，分别于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）采集稻田环沟上、下层水样进行水温（T）、pH值、溶解氧（DO）、总氮（TN）、总磷（TP）、铵态氮（NH4+-N）、 硝酸盐氮（NO3--N）、 亚硝酸盐氮（NO2--N）测定。 其中水温、pH值和DO在现场用手持测定仪测定，分别取上、下层水样测定后取平均值；其他指标将上、 下层水样混匀后低温带回实验室测定。 TP、TN 含量测定参照GB/T11893-1989、GB/T11894-1989，NH4+-N 含量测定参照GB/T7479-1987，NO2--N、NO3--N 含量测定参照GB/T7493-1987、HJ/T346-2007。

1.3 数据分析

采用Excel 2010 进行数据统计和处理， 数值用平均值±标准差表示。采用SPSS 17.0对不同鳙鱼放养密度下稻田水环境指标进行多重比较和方差分析。

2 结果与分析

2.1 对水体水温、DO和pH值的影响

如表1所示， 试验期间水体水温为16.7～39.5℃，随着时间推移呈显著下降趋势， 其中乳熟期采样当天因下雨气温骤降，导致水温较成熟期低。 多重比较结果显示，在同一生长期内，不同组别间水体水温均无显著性差异（P>0.05）。

试验期间水体DO为2.83±0.87～7.98±0.17 mg/L，如表1所示，水体DO呈先降低后升高的趋势，收割期各组水体DO均高于初始水体DO，但不存在显著性差异（P>0.05）。 多重比较结果显示，在水稻生长的各个时期内， 抽穗期DX组水体DO显著高于DXY500 （P<0.05），极显著高于DXY1000和DXY1500（P<0.01）。其他时期水体DO均表现为DXY1000组最低，DXY500组最高，但组间均无显著性差异（P>0.05）。

表1 不同组别各生长期水体水温、溶解氧、pH值

2.2 对水体TN的影响

试验过程中各组水体TN含量为 （0.708±0.15～1.471±0.52）mg/L， 符合 《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》规定的Ⅳ类水标准。 如图1所示，各组水体TN总体呈先上升后下降的趋势， 表现为乳熟期最高， 成熟期最低， 乳熟期显著高于成熟期（P<0.05）。 多重比较结果显示，水稻生长的同一时期内，各组水体TN 均表现为DXY1000 >DXY500 >DXY1500。 DX 组在孕穗期和乳熟期显著低于DXY1000（P<0.05），其他时期与其它组无显著性差异（P>0.05）。

图1 不同生长期各组TN含量

2.3 对水体TP的影响

如图2所示， 试验期间水体TP为 （0.038±0.01～0.171±0.17）mg/L， 符合 《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》规定的Ⅴ类水标准。 各组水体TP随时间变化呈现先升高后降低的趋势，并具有显著性差异（P<0.05），但不同组别出现峰值的时期不一致，DX和DXY1000组在抽穗期水体TP含量最高，DXY500组在收获期水体TP含量最高，DXY1500组在乳熟期水体TP含量最高。多重比较结果显示：同一水稻生长期内，抽穗期DX组水体TP显著高于DXY500、DXY1500组（P<0.05）， 乳熟期DXY1500组显著高于其他3组（P<0.05），成熟期DXY500组显著高于其他3组（P<0.05），孕穗期和收割期各组无显著性差异。各组水体TP均在收割期降到最低且显著低于其他时期（P<0.05）。

图2 不同生长期各组TP含量

2.4 对水体NO3--N的影响

试验期间水体NO3--N为（0～0.152±0.03）mg/L。 如图3所示， 各组水体的NO3--N含量呈先上升后下降趋势，并存在极显著性差异（P<0.01），成熟期水体NO3--N含量极显著高于孕穗期、抽穗期和乳熟期（P<0.01），高于收割期但不存在显著性差异（P>0.05）。 多重比较结果显示，在同一生长时期内，孕穗期DX500组NO3--N含量显著高于其他3组 （P<0.05）， 其他时期水体NO3--N含量均表现为DX5000.05）。

图3 不同生长期各组NO3--N含量

2.5 对水体NO2--N的影响

试验期间水体NO2--N为（0.001～0.013±0.003）mg/L。 如图4所示，各组水体NO2--N随着时间变化呈现下降趋势，并存在极显著性差异（P<0.01）。 DX组成熟期和收割期水体NO2--N显著低于其他时期，DXY500、DXY1000、DXY1500成熟期和收割期水体NO2--N极显著低于其他时期。 同一水稻生长期内，DX组水体NO2--N在初期较低，成熟期到收割期均高于不同密度鳙鱼投放组；在不同鳙鱼密度试验组中，DX1500组初始水体和终末水体相比NO2--N含量下降幅度最大。

图4 不同生长期各组NO2--N含量

2.6 对水体NH4+-N的影响

试验期间水体NH4+-N 为 （0.316±0.01～0.801±0.09）mg/L。如图5所示，各组随着时间变化水体NH4+-N呈先上升后下降趋势并具有显著性差异（P<0.05），乳熟期各组水体NH4+-N含量最高。 在同一生长时期内，DX组水体NH4+-N在初期为各组最高，末期降为各组最低，降幅最大。DX1000组水体NH4+-N在初期为各组最低，末期为各组最高。

图5 不同生长期各组NH4+-N含量

3 讨论

3.1 对水体水温和pH值的影响

与传统的稻虾共作模式技术粗放、 品种单一、种质退化、经济效益不稳定相比，现代化的稻虾综合种养更注重于技术升级、模式优化、品质提升、粮渔双赢[3]。 本研究结果表明，相对于传统的稻虾共作模式，不同密度鳙鱼放养并未显著改变水环境中的水温和pH值，但夏季高温季节水体水温、pH值均高于水稻和水生动物生长要求的最适范围，这可能因为在生长过程中，小龙虾多次蜕壳形成了大量含有钙质较多的壳灰、贝壳粉进入水体所致[4]。

3.2 对水体溶解氧和三态氮的影响

本研究中，稻虾共作和稻虾鳙共作均显著改变了水稻不同生长时期水体的DO、NO3--N、NH4+-N 和NO2--N。 试验期间，各组水体溶氧均呈现先降低后增高的趋势。 DXY1000组的水体溶氧在各组中始终最低，结合水体TN、TP 和NH4+-N数据表明，推测该组小龙虾和鳙鱼存活率应为各组最高，而DXY1500组从养殖初期因密度过高造成应激反应， 养殖现存量低于DXY1000组。易芙蓉等[5]的研究表明，稻虾共作提高了水体pH值，降低了溶解氧的含量，与本研究结论并不一致，但因其采样时间为6月，且仅有一次采样，不能准确反应整个养殖过程水体的变化规律。

3.3 对水体总氮、总磷的影响

氮是组成有机体蛋白质的主要成分， 也是动植物必需的营养元素，磷是动植物体内核酸、核蛋白、磷脂的主要组成成分，是生长、发育、繁殖所必需的营养元素，缺P会影响细胞的分裂和分化。 在传统稻虾共作产量低、效益差的背景下，现在多数种养户采取增加饲料投喂量、 加大养殖密度等方式提高产量和效益。 李凤博等[6]的研究表明，饲料中仅有约1/3氮磷等营养物质被水产动物同化吸收， 大多以残饵和粪便等形式残留水体和底泥中， 不仅导致池塘水质恶化，而且加剧了周边水体的富营养化风险。有研究表明，稻鱼系统中，投入的饲料被系统吸收利用的仅有42.9%， 约57.1%直接或间接流入环境中。 本研究中，DX1000组终末水体TN、TP较初始水体下降幅度最大，分别为23.1%、41.7%，表现出较好的N、P循环效率。 综上所述， 当鳙鱼投放密度为1000尾/200m2时， 系统具有较高的生产量和较好的水体物质循环通路。

4 结论

综上所述， 将鳙鱼投入稻虾共生系统未显著改变水体的水温和pH值。当每200m2投放1000尾鳙鱼苗种时， 小龙虾和鳙鱼存活率最高， 但水体DO较低，NH4+-N和NO2--N积累较多。 生产过程尤其是夏季高温季节水体溶氧含量低不利于水环境中物质循环和水生动物代谢活动的进行，需采取合理增氧、加注新水等措施及时调节水质，促进系统内N、P循环，减少共生系统水体负担。 而稻虾鳙复合系统对水体和土壤的浮游生物、微生物菌群的影响，还有待于进一步研究。