湖北襄阳地区虾蟹养殖产业与气象因子关系研究

刘襄河，孔江红

（1襄阳职业技术学院，湖北襄阳 441051；2襄阳市农学会，湖北襄阳 441051；3襄阳市汉江水产研究所，湖北襄阳 441029）

0 引言

襄阳地区位于湖北省西北部，属亚热带季风型气候，气候温润、降水适中、光照充足、雨热同季、春温多变、初夏多涝、伏秋多旱、生长季长、严寒期短，为虾蟹养殖提供了有利的气候条件[1]。近些年来，克氏原螯虾、南美白对虾、日本沼虾、罗氏沼虾、河蟹等单养、混养或套养模式逐步在襄阳地区开始大力推广，这不仅适应区域市场消费热点来满足消费者需求，而且促进渔民改变常规养殖模式实现增收致富。襄阳地区虾蟹养殖主要是以池塘、湖泊、水库、河沟、稻田养殖为主，虾蟹露天养殖与天气变化息息相关，虾蟹引种、繁育、放养、捕捞等受天气气候和气象灾害的影响很大，尤其放苗和生长期间异常天气对虾蟹存活率、摄食率、繁殖率和病害爆发等因素影响更大。天气与气候的变化对虾蟹类甲壳动物的生命周期有着很重要的影响，而襄阳地区每年3—10月是各类极端灾害性天气高发的季节，虾蟹易受到低温、连阴雨、暴雨、大风等灾害天气的影响，极易诱发病害、浮头甚至泛塘，影响襄阳市虾蟹养殖的产量及规格。通过分析气象因子对虾蟹养殖的影响，渔民若能趋利避害处置异常天气状况，则能减少因天气原因造成的损失。

气象因子对水产养殖动物的影响可能是某一种气象要素或多种气象要素综合变化累加作用，然而虾蟹养殖动物种类多、生物学差异大，对气象因子的要求也不尽相同。已有研究以定性判别气象因子对水质和虾蟹养殖的影响以及经验规律总结为主，徐琼芳等[2]研究了温度、光周期对克氏原螯虾雌虾及性腺发育以及暴雨洪涝、高温热害、低温冷害等气象灾害对克氏原螯虾养殖的影响；邓爱娟等[3-4]研究表明每年春季3—6 月冷空气发生次数、低温持续日数、低温程度和气温变幅等影响克氏原螯虾产量的增减及病害发生；彭荣南等[5]研究了台风过程气象因子引发的对虾养殖场水质突变对对虾养殖的影响；刘非等[6]研究了温度、台风大风、暴雨连阴雨、高温等灾害性天气对南美白对虾养殖的影响；袁文艺等[7]探讨了洪涝灾害、低温冷害、高温热害、干旱灾害、大风灾害和强对流性天气等对南洞庭湖区虾、蟹和台湾泥鳅养殖的影响；胡安霞等[8]研究了温度、气压、日照、风、降水等气象因子对河蟹生态养殖的影响。本研究通过分析气象因子对襄阳地区虾蟹养殖产业的综合影响，从气象的角度研究虾蟹养殖生产管理要点，全面地认识气象因子对影响虾蟹养殖的机制，制定科学有效的养殖管理、预警防预和气象服务措施来帮助广大虾蟹养殖户减少因天气因素造成损失。

1 气象因子对虾蟹养殖的影响

1.1 温度与日照

水温与光照是调控甲壳动物生长、蜕皮、生殖的重要因素，水温对甲壳动物生长、发育和繁殖影响作用大于光照的影响。水温是虾蟹类水生动物生长最重要的环境因子，它不但直接影响对虾蟹的新陈代谢，同时也会改变养殖水体的环境直接影响动物生长[9]。已有研究与实践表明（表1），虾蟹类适应生长的水温为10～35℃之间，催肥增膘的最佳生长水温为18～32℃，繁殖水温为20～32℃，适合苗种放养的平均气温≥15℃或以上，在适宜的温度区间动物生长的速度与温度成正比。虾类在水温在13～18℃时大部分处于少动期，生长零增长；水温低于13℃时虾类基本上不进食，水温低于10℃时出现钻底、生病、甚至死亡等现象；水温高于33℃时，虾塘溶氧量会大幅度减少，池底水草因缺氧会死亡、发酵和腐烂，导致水体中H2S、NH3、NO2等有害物质含量升高，水质、底质环境恶化严重影响着虾类的摄食和生长，也容易造成死亡[10]。蟹类对温度适应范围更广，但其对高温的适应能力较差，水温30℃以上蟹类钻洞入穴的比例大幅提高，蟹种长期在水温30℃以上易发生性早熟，池塘养蟹高温季节必须采取降温措施（如种植水草、提高水位等）[11]。日照也是虾蟹类生存环境中重要的影响因子，能直接或间接地影响养殖动物的存活率、摄食率、繁殖率和生长速度等[11]。虾蟹是节肢甲壳动物，周期性脱壳、甲壳生长与形成等都需要依赖日照提供有效积温来完成，同时日照还有助于虾蟹池塘中各种微生物、浮游生物进行光合作用。虾蟹类生产实践表明，1～2 天无日照对虾蟹类生长影响不大，但5 天或以上的阴雨天气就可能诱发虾蟹类产生疾病或病害爆发[12]。

表1 虾蟹生长繁殖与温度的关系

1.2 阴雨和暴雨

低温阴雨是指平均气温低于15℃且连续维持5天或以上，或者平均气温低于13℃且维持3天或以上，同时都伴有阴天小雨的天气类型，是影响虾蟹养殖的灾害性气象因子之一[18]。对于大部分地区虾蟹养殖而言，水温18℃和15℃是最敏感的温度节点，当水温低于18℃时，虾蟹体内包括消化酶和脱壳相关各种酶活性和激素分泌会明显降低，外观表现为反应迟缓、活动减少、进食减少；当水温低于15℃时，虾蟹基本不进食、少动，潜入池底或塘泥中，抗病能力大减，患病逐渐增多。低温阴雨天气直接影响水温的变化和水中藻类的生长，直接影响着虾蟹类苗种投放的成活率和虾蟹捕捞上市期的选择。降雨也是影响虾蟹生长的重要因子，直接影响着养殖水体的盐度、温度和水质（降雨冲刷致使水变混浊），一般短时小雨、中雨甚至大雨对虾蟹养殖的影响不大，但是长时间低温阴雨、“沱子雨”（局部大暴雨100 mm）或连续两天或以上的暴雨(50 mm)天气就会明显影响虾蟹养殖。连续暴雨是影响虾蟹养殖的灾害性气象因子之一，大量降水会导致虾蟹养殖池塘水温、pH 和盐度等剧烈变化，尤其表层水体温度骤降、pH酸化、盐度分层等现象，同时伴随气压下降导致水体中氧气析出造成溶氧量降低，诱发塘底H2S、NH3、NO2等有害气体快速上浮，造成虾蟹因缺氧或水体酸性增加而产生泛塘。

1.3 风力与气压

风力是影响虾蟹养殖的气象因子之一，主要通过产生波浪间接影响虾蟹池塘的溶氧量。一般地2级以下的风力对池塘水体溶氧量影响甚微；3～5 级的风力有利于搅动池水形成波浪加大与空气交融来增加水体溶氧量，渔民常称3～5 级的风力为“天然增氧机”；但6级或以上的风力则起负面作用，太大的风会搅乱养殖水体的自然垂直结构，使塘底的粪便杂质、饲料残饵、有害毒素等向上翻滚引起水体浑浊而危害虾蟹的生存环境。气压也是间接影响虾蟹养殖的气象因子之一，天气变化造成空气压强和水汽压强频繁增减，引起虾蟹养殖池塘溶氧量波动变化，直接影响虾蟹呼吸系统以及虾蟹活动次数和摄食量，间接性导致虾蟹浮头或致病[10]。强对流天气（对流性大风(≥17.2 m/s)、局部短时强降水(≥20 mm/h)、雷暴和冰雹等灾害性天气）往往会导致气压快速降低8～10 hPa，气温下降9～12℃，水体表面温度剧降而池底温度仍然较高，引起水体上下层对流，使底层低溶解氧水体和有机质翻到水面，有机质分解加速消耗水中氧气产生大量的CO2、H2S和NH3等有害物质，同时气压降低导致水体溶氧大量析出，浮游生物大量死亡产生倒藻，造成水质严重恶化，虾蟹产生应激反应并因缺氧而泛塘。

2 襄阳地区虾蟹类养殖相关的主要气象因子分析

2.1 温度与虾蟹放苗期及最佳放苗时期的关系

已有研究表明水温的变化主要受气温影响，虽然水温和气温介质热容量不同，但是水温和气温存在线性相关性[6]。通过襄阳市襄州区龙王镇闽升特种水产养殖有限公司养虾基地提供的2015—2019年间3月初到10月底的南美白对虾养殖池塘水温数据，与当地自动气象站的同期气温观测资料数据来确定池塘水温与气温关系，回归方程即Tw=5.792+0.835×Ta(R2=0.918)，式中Tw为水温，Ta为日平均气温，为虾蟹类水生动物养殖水温控制和养殖管理提供科学依据。

从生物学温度来说，克氏原螯虾和中华绒鳌蟹开始放苗要求露天池塘的水温达到18℃以上，根据水温与气温的关系，平均气温稳定在15℃以上时可作为克氏原螯虾和中华绒鳌蟹放苗的开始期；对虾和沼虾基本上要求露天池塘的水温达到20℃开始放苗，根据水温与气温的关系，平均气温稳定在18℃以上时可作为对虾和沼虾放苗的开始期[6]。以襄阳气象站公布的近30 年气象资料进行统计分析（图1），襄阳日平均气温稳定在15℃以上初日为3月25日，日平均气温稳定在18℃以上初日为4 月11 日；对虾蟹养殖区的襄州龙王镇、谷城冷集镇和宜城小河镇等气象站近10年资料统计分析表明，养殖区日平均气温稳定在15℃以上和18℃以上初日在襄阳日平均气温稳定日期基本一致，前后相差不超过2天。襄阳地区克氏原螯虾和中华绒鳌蟹养殖最早放苗日期在3 月25 日后，即在3 月下旬后期放苗，基本能确保日平均气温≥15℃；对虾和沼虾养殖最早放苗日期在4 月10 日后，即在4 月中旬开始放苗，基本能确保日平均气温≥18℃。随着天气异常情况出现，每年要看当年的天气具体情况，温度是否能平稳过度，针对4月仍偶有冷空气发生情况，天气不稳定时放苗具体时间应提前或推后几天。虾蟹放苗期通常要求晴好天气连续3～4 天，在上午10:00 后至下午17:00 前池塘水温较高时间放苗，虾蟹幼苗成活率高；放苗期池水深度保持0.6～0.8 m左右的低水位，池塘水位浅有利于水温升高，能促进水中浮游生物大量繁殖来为虾蟹幼苗提供天然饵料。

图1 襄阳市1990—2019年平均每日平均气温、最高气温、最低气温逐日变化图

2.2 温度与虾蟹收获期及最佳捕捞时期的关系

对虾和沼虾的收获期水温低于20℃时，即日平均气温低于18℃时，虾生长相对缓慢，日增长速度降低，以气温稳定低于18℃以下可作为收虾的安全下限；克氏原螯虾和中华绒鳌蟹的收获期水温低于18℃时，即日平均气温低于15℃时，克氏原螯虾和中华绒鳌蟹会批量进洞，减少外出活动与摄食，以气温稳定低于15℃以下可作为收虾蟹的安全下限。对襄阳气象站公布的近30 年气象资料统计分析显示（图1），襄阳日平均气温稳定低于18℃以下初日为10月25日，日平均气温稳定低于15℃以下初日为11 月6 日，因此襄阳地区虾蟹的最后捕捞期在10月26日到11月6日之间，具体捕捞时间应根据市场价格和供应情况灵活调整。

2.3 日照时数与虾蟹养殖的关系

已有研究表明日照时数最主要影响因素是云量和降水日数，年度、四季日照时数与降水日数和云量呈负相关性[19]。襄阳市太阳辐射较为丰富，年度总日照时效为1500～2100 h，近30 年来襄阳市年日照时数平均值为1850 h左右（图2），年日照百分率为42%左右，同时年际日照时数变化存在季节性差异，春季日照时数呈增加趋势，这与降水日数及总云量的减少有关；夏、秋、冬季的日照时数变化呈减少趋势，夏季日照时数的减少是由总云量和降水的增加造成的，秋季日照时数的减少则与降水日数的增加有关，冬季日照时数的减少是由低云量和雾霾日数的增加造成的。襄阳市境内大部分地区光照充足，一般从惊蛰以后日照时数快速增加到立秋以后日照时数逐步减少，3—10 月的月平均日照时数均超过140 h（图3），日照充足季节正处于虾蟹类水生动物的生长与繁殖旺季，有利于虾蟹养殖动物生产潜力的发挥。

图2 襄阳市1990—2019年日照时数变化及其线性趋势图

图3 襄阳市1990—2019年各月平均日照时数变化分布图

2.4 低温阴雨与虾蟹养殖的关系

已有养殖经验表明，春秋季冷空气活动直接影响虾蟹的生长、繁殖、越冬和抗病能力等，特别低温阴雨天气易造成生物冷害，对虾蟹类养殖影响最大在春季投苗期[20]。近30年来襄阳市春季3月和4月降雨天数平均在(10±2)天（图4），同时降雨多数表现为连阴雨天气，通常冷空气较强、断崖式降温，甚至出现雨雪天气，若气温降至10℃以下就会造成低温冷害，极易造成虾蟹幼苗批量死亡。襄阳市30 年来降雨统计数据表明，襄阳市春季气候多变，气温起伏较大，易发生倒春寒和强降温天气，清明前后常见一次连阴雨天气导致低温，因此虾蟹投苗尽可能安排在清明节后。同时，投苗前要密切关注未来3 天的强冷空气预报，尽可避免在投苗后出现降温超过8～10℃，且持续3 天的低温阴雨天气；投苗后遇到低温阴雨天气，要提前加深养殖塘水位来减小水温波动。虾蟹收获最佳时期在“霜降”之前，最迟不超过“立冬”（约11 月6 日），每年11 月初前后有一次连阴雨天气，气温也会大幅度下降，虾蟹养殖风险增多。二茬放苗延迟导致虾蟹收获推迟的养殖户，“寒露”节气后就要持续关注未来7 天的强冷空气预报，如预报有低于15℃且持续3天的低温降雨，则要提前几天快速收获虾蟹上市。

图4 襄阳市1990—2019年春季3—5月降雨天数变化分布图

2.5 连续暴雨与虾蟹养殖的关系

近30 年来襄阳地区年平均降水量为880 mm，月均降水量呈两边少中间多分布，最大降水出现在7月，接近150 mm，最小降水出现在12 月，接近20 mm（图5）。1—7 月降水呈持续增长，8—12 月开始逐步下降。1 月和l2 月平均降水量20 mm 左右，2 月和11 月平均降水量不超过50 mm，5—9月汛期降水量占全年降水的70%以上[21]。襄阳地区年平均暴雨日数在2天左右，每年的暴雨日数较少，最大每年8 场暴雨，80%以上的年份都有暴雨天气出现；年平均大暴雨日数不足1天，最大的大暴雨日数每年只有3场，且大暴雨出现的年份大部分都在20%以下；特大暴雨在1990—2019 年共30 年中出现过1 次。襄阳地区虾蟹养殖在5—9 月存在暴雨灾害风险，因虾蟹普遍具有趋水流性，喜欢逆水上溯，暴雨或者水中环境不适时，逆着水流逃窜或塘边栖息，暴雨对虾蟹类养殖影响很大。暴雨天气时，河道或水库上游集中排洪时，常导致池塘连片发生内涝，受淹漫塘致虾蟹逃逸；暴雨后虾蟹池塘水体浑浊，盐度、酸碱度、溶氧量等严重下降，水体中各种有害物质不能及时分解而滋生各种病害，对虾蟹养殖造成很大不利影响[22]。

图5 襄阳市1990—2019年各月平均降水量分布图

2.6 大风雷暴与虾蟹养殖的关系

襄阳市近30年风力大小统计表明，襄阳地区风力状况以微风为主（风力小于3 级），月均风力大小3～5级日数在2～4 天左右（图6）。风力主要通过形成波浪搅动水体间接影响池塘的溶氧量，3 级以下的风力对池塘水体溶氧量增加效果甚微，襄阳地区天然风力状况决定了虾蟹精养池塘需要安装合适规格的增氧机；3～5级的风力有利于搅动池水形成波浪加大与空气交融来增加水体溶氧量，渔民每月可在风力较大的天气减少增氧机开启时间。襄阳地区雷暴天气一般发生在春末、盛夏和初秋高温高湿季节，雷暴天气之前会出现天气闷热、水气压升高和地面气压下降等现象，雷暴来临前后风速突然增大、风向急转、气温急剧下降，出现局部短时强降水(≥20 mm/h)，导致水体表面温度剧降而池底温度仍然较高，加之强风搅动作用引起水体上下层对流造成水体浑浊，同时气压降低导致水体中溶氧量降低，虾蟹因缺氧产生应激反应而泛塘。襄阳地区大风灾害（风速>17.2 m/s）年平均天数2.3 天，最大年份强对流性天气6天，近10年对流性天气平均天数为1.2 天和雷暴天气平均天数30 天，大风灾害和雷暴灾害对虾蟹养殖影响呈减弱趋势但需要防范。

图6 襄阳市1990—2019年各月平均风力大小天数比例分布图

3 襄阳地区虾蟹养殖的渔业气象服务及防御措施

3.1 建立健全虾蟹养殖气象预警服务系统

结合襄阳地区气候特点及农业渔业生产气象服务情况，渔业、气象、农业等有关部门强化沟通协作，整合农口各部门涉农信息资源来构建联合防灾减灾体系，制订科学有效的虾蟹养殖指导意见及气象灾害防御措施，健全虾蟹养殖气象预报预警服务系统。要根据区域天气变化趋势和养殖水面小气候变化监测情况，提供低温阴雨、高温、暴雨、大风、冰雹等渔业气象灾害预报预警服务，通过广播电视、手机短信、微信、自媒体APP 等平台及时向广大渔民发布，减少或避免各类灾害性天气造成渔业生产损失。同时，地方政府推出各项支农惠农政策，组织气象、保险等部门牵头落实渔业保险业务和完善渔业气象灾害保险制度，将灾害与虾蟹养殖损失定量化指数化，采用气象指数保险的形式进行风险保障，积极动员虾蟹养殖户参加农业灾害保险来降低自然灾害损失[23-24]。

3.2 积极完善虾蟹养殖气象监测预报体系

襄阳地区近些年虾蟹养殖规模逐渐扩大，但是养殖户养殖气象专业知识比较缺乏，特别是灾害性天气给虾蟹养殖造成极其不利影响，尤其是在春季放苗、夏季高温和秋季收获季节。地方气象台若能及时有效的发布天气预报、灾害预警及气候趋势预测等有针对性的虾蟹养殖专业气象服务，增强虾蟹养殖区域的监测预警预报体系建设就显得至关重要，最起码在灾害性天气来临前、影响时及过后各时间段给虾蟹养殖户提供正确应对措施，能有效地减少灾害造成损失。气象部门应及时与渔业部门合作安装虾蟹养殖小气候观测站，运用遥感技术RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS 及物联网技术对襄阳地区虾蟹养殖区域的温度、湿度、风向、风速、气压、雨量、光照等气象因子进行实时实地跟踪性气象观测和数据共享[25],同时结合往年的养殖成败情况，将气候条件与虾蟹生长状况有机结合，充分了解气候因子与虾蟹生长环境之间关联性，建立虾蟹养殖气象指数预报方法[26]；聘请渔业专家就气象因子造成虾蟹养殖问题做出有效的措施建议，搭建个性化、智能化、直通式、智慧型虾蟹养殖专业气象服务平台，让虾蟹养殖户能有效地应用气象部门发布的灾害性天气信息进行提前预防[27]。

3.3 科学落实虾蟹养殖气象预报服务要领

气象部门在给虾蟹养殖户提供专业或专用的气象服务必须掌握预报和服务要领，同时虾蟹养殖户也要高度重视天气预报信息的收集和使用[10]。在虾蟹投苗期（清明节前后15天），气象部门密切关注和跟踪北方强冷空气运动情况，利用T7、EC和T639数据资料具体分析有无低温阴雨天气并及时提供给虾蟹养殖户，便于渔民有针对性地选择虾蟹幼苗投放的最佳时机。每年5—8 月是虾蟹成长最快的时期，也是连续暴雨、大风、强对流天气等高影响和致灾期，要重点跟踪强对流云团及时向虾蟹养殖户提供暴雨大风信息。每年9—10 月是虾蟹收获的关键期，要做好强降温天气预报，提前3 天向虾蟹收获延迟的渔民预报预警大风降温信息。虾蟹养殖户在养殖场增设水质监测相关设备，每天测量水温、溶解氧、pH 等指标，及时根据气象部门发布气象服务信息进行调整，特别是暴雨来临前要检查和加固堤坝以防垮坝或崩塘，多开增氧机提高水体溶氧量，适时全池泼洒增强虾蟹体质免疫力的药物，暴雨期间要加大巡塘以防突发灾害，暴雨后要及时启动增氧机并检测水质，增施生石灰、泼洒增氧剂、抗应激制剂和微生态制剂等快速改善水质和底质[28]。

4 结论与建议

襄阳地区温度适宜、雨水丰富、气候温润、日照充足、气象灾害相对较少为虾蟹养殖提供了良好的气候条件。襄阳地区影响虾蟹养殖的6个主要气象因子是温度、日照、阴雨、暴雨、风力和气压，主要气象灾害是低温阴雨、连续暴雨、强对流天气。襄阳地区极端天气较少，但是虾蟹养殖受灾害性天气影响较大。襄阳地区气象部门应根据虾蟹养殖周期作好中长期天气气候预测，加强短期天气预报预警服务，特别是及时将气象预报预警服务和防范措施传达到渔民；渔民养殖全程必须高度重视气象部门预警信息的应用，积极主动防御气象灾害，减轻气象灾害造成虾蟹养殖损失，虾蟹养殖灾害保险不可轻视。虾蟹养殖最适宜生长的气温在18～32℃之间，襄阳地区春季虾蟹放苗最适时机是清明节后，秋季收虾最佳期在霜降之前（10 月底），如要在清明节前投苗或在立冬节气后收获，必须关注和防范可能出现的低温阴雨或强降温天气。