流水槽池塘结合稻渔共作稻田尾水治理效果研究

文/张朝阳 石伟 刘巍 管卫兵 施永芳 王晓娟

“十四五”以来，宁夏回族自治区大力开展水产养殖面源污染防治工作，集成了多种类型的养殖尾水治理模式，助力黄河流域生态保护和高质量发展。2021年，银川科海生物技术有限公司在推广池塘流水槽工程化养殖和稻渔共作综合种养的过程中，结合养殖基地实际情况，形成了“流水槽池塘+稻渔共作稻田”生态循环综合种养模式，构建了“池塘流水槽养殖+稻渔共作+生态沟”综合种养及尾水治理的生态循环系统，流水槽养殖尾水中的物质经过池塘、稻田、生态沟等多阶段循环，各种能量在不同功能区中的滤食性鱼类、水稻、河蟹、浮游植物以及微生物等之间进行流动，解决了养殖尾水直排问题，提升了稻渔综合种养效益，减轻了水产养殖面源污染，为宁夏引黄灌区低洼盐碱地发展综合种养提供了理论依据。现将试验研究介绍如下。

一、材料方法

（一）基地选择与试验设计

1.多段复合系统构建

本试验研究于2021年4月～11月在宁夏回族自治区银川市贺兰县进行，基地为银川科海生物技术有限公司养殖基地的盐碱地，总面积12ha，将标准化流水槽池塘、稻渔共作稻田、生态沟连接，流水槽养殖尾水进入池塘，池塘水体进入稻田，稻田水体进入生态沟，生态沟水体通过水泵进入流水槽，构建了一个“池塘—稻田—生态沟”分段复合生态种养系统，形成了“流水槽池塘+稻渔共作”生态循环综合种养模式（见图1）。

图1 流水槽池塘结合稻渔共作稻田尾水治理系统示意图

2.流水槽池塘设置

流水槽池塘面积6.6ha，中间假山面积1.6ha，水产养殖面积5ha。6条砼制流水槽并排建在东岸与东西走向的假山之间，每个流水槽长22m、宽5m、深2m，前端配备2.2kW推水机，中间底部并排安装4根微孔增氧管，后端配备吸污设备；物联网监控设备将推水、增氧、自启式发电和停电报警设备智能连接；流水槽分别集约化养殖鲤鱼、草鱼和斑点叉尾鮰，单个流水槽净产量控制在10000kg左右。池塘东西走向，水深2m，主要作为外塘净化区，养殖鲢、鳙等滤食性鱼类和少量的鲫、鲶等品种，产量控制在500kg左右。

3.稻渔共作稻田设置

稻田位于池塘的西边，面积3.9ha，四周制作防逃围栏和进排水口防逃设施。埂边开挖上口宽6m、底宽1m、沟深1.5m的“宽沟深槽”环田沟，占比4.5%。稻田进行稻蟹共作生产，4月25日每亩稻田环田沟投放辽河水系的扣蟹5kg，规格166只/kg。水稻为宁粳系列的秋优88品种，5月10日机械插秧。养殖过程中保持稻田水深15cm～20cm，每天下午投放河蟹商品饲料，投喂量为河蟹体重的1%～3%。9月15日开始捕蟹，集中暂养育肥上市。9月25日机械收获水稻。

4.生态沟设置

生态沟位于池塘和稻田的北边，长579m，宽10m，深1.5m，面积0.6ha，种植芦苇、菖蒲等水生植物，主要作为净化、沉淀区域，西边与稻田的出水口相通，东边通过水泵与池塘的流水槽推水区前部相连。

（二）采样测定与研究方法

1.采样点设置及样本分析

在池塘—稻田—生态沟三者耦合形成的复合系统中设置5个水质采样点，分别标识为①②③④⑤（见图1）。在5月～10月的整个试验研究周期中，每月20日定期定点进行水质采样，显微镜观测计数浮游植物种类、数量，实验室仪器测定水温、pH值、盐度、溶解氧、悬浮物五项物理指标和磷酸盐、氨氮、亚硝酸盐、总碱度四项化学指标。

2.浮游植物群落结构变化研究

在系统运行过程中，以流水槽、池塘、稻田和生态沟中的浮游植物作为参照物和研究对象，分析不同采样点位和不同时间段的浮游植物群落结构变化规律，探究系统中物质和能量动态迁移特征。

3.理化指标变化规律研究

基于系统中各种物质迁移和能量流动，分析池塘、稻田、生态沟中水体的各种理化指标变化规律，研究系统对养殖尾水中各种物质的净化机制和能力，集成有效处理养殖尾水的调控技术。

二、结果分析

（一）优质藻类逐步成为优势种群

复合循环系统运行过程中，流水槽水体中浮游植物的优势种群为绿藻、蓝藻、裸藻；池塘水体中浮游植物的优势种群为绿藻、隐藻、硅藻；稻田水体中浮游植物的优势种群为绿藻、裸藻、硅藻，其中小球藻、鱼腥藻、平裂藻、直链藻等重复出现；生态沟中浮游植物的优势种群为绿藻、裸藻、蓝藻，其中小球藻、螺旋藻等占比明显上升（见图2）。

图2 系统浮游植物群落结构变化规律

浮游植物优势种群数量随时间、水温有明显变化，总体呈现5月最低、6月上升、7月较高、8月达到峰值、9月下降、10月再降的趋势，群落结构变化明显，绿藻、裸藻、小球藻、螺旋藻等优质藻类逐步成为优势种群。虽然有些对鱼类生长不利的藻类为优势种，但数量较少，不会形成水华。

（二）浮游植物监测参数变化明显

各采样点浮游植物的密度总体上呈现7月、8月、9月较大，而5月、6月、10月较小的规律，5月最小，8月达到最大值；丰富度指数总体上呈现采样中期较高而初期和后期较低的趋势，温度对浮游植物丰富度指数影响较大；多样性指数随采样时间而逐渐增加，数值大部分在2以上（见图3）。表明系统中水质较好，生态环境健康，浮游植物群落结构随着系统的运行而逐渐稳定，随着系统的调控而逐渐完善。

图3 采样点浮游植物多样性指数变化规律

（三）水体物理指标改善有利于健康养殖

从表1中的方差分析可以得出，复合循环系统运行过程中，进水和出水的水温在25℃左右，pH值在8.6～9.0，盐度在0.6以下，水温、pH值、盐度的显著性差异都不显著（＞0.05），变化幅度较小，水体平稳；溶解氧差异显著（＜0.05），循环后进水的溶解氧明显上升，水体处于高溶氧状态；总颗粒悬浮物差异极显著（＜0.01），循环后进水的悬浮物显著降低，表明水体净化效果明显，鱼病发生率明显下降，有利于水产绿色健康养殖。

表1 循环系统水体物理指标变化分析

（四）水体化学指标降解显著

从表2中的监测数据统计分析可以得出，在浮游植物和水体循环作用下，复合循环系统中的磷酸盐含量在0.15mg/L以下，去除率17.65%；氨氮大部分降至0.2mg/L以下，去除率34.78%；亚硝酸盐大多数低于0.15mg/L，去除率62.67%；水体总碱度降至270mg/L，去除率18.24%。监测的四项化学指标全部随时间逐渐下降，呈现为进水＜稻田＜池塘＜流水槽的趋势，表明水体尾水治理效果比较显著，水产养殖面源污染得到改善。

表2 循环系统水体化学指标变化分析

三、讨论小结

（一）系统能够有效改善水体富营养化

饲料和粪便是系统中氮、磷等元素的主要输入方式，渔业集约化高密度养殖能够导致水体中的有机质、悬浮物含量升高，从而引起水体中的氮、磷等元素的增加，当输入量大于水体自净能力后，水体会出现富营养化，浮游植物的种群和数量增加。良好水质需要硅藻、隐藻等较多，悬浮物要少；过多的蓝藻会发出腥臭味，其蛋白质分解产生的羟胺、硫化氢等有毒有害物质，威胁鱼类的生长发育。应用此系统后，营养物质在多阶段的循环过程中被不同的生物利用，浮游植物群落结构随着系统的调控而逐渐稳定，微囊藻、甲藻、祼藻等对鱼类有毒害作用的藻类逐步减少，小球藻、螺旋藻等鱼类适口的优质藻类逐步成为优势种群，水体透明度逐步增加，水色也由绿色逐渐转向蓝色和淡黄色，水体富营养化得到治理，净化效果明显，生态系统逐渐优化，有利于水产养殖。

（二）系统能够改善水体生态环境

综合种养系统中，pH值8.6～8.9，高于渔业水质标准值的8.5；总碱度270mg/L～330mg/L，高于淡水养殖100mg/L的上限，这与基地处于低洼盐碱地有直接关系。系统不同功能区中的滤食性鱼类、水稻、河蟹、浮游植物以及微生物等，对氨态氮降解效果显著，对磷酸盐和总碱度的降解效果明显，对亚硝态氮净化效果一般，此研究结论与“稻田镶嵌流水槽”“陆基玻璃缸+稻渔共作”“陆基高位池+稻渔共作”等生态循环综合种养模式中的相关结论相近。应用此系统，能使水体循环流动而沉淀净化水质，物理指标稳定维持在正常水平，化学指标降低，有毒有害物质减少，养殖尾水和水产养殖面源污染治理效果明显，生态环境得到改善。

（三）系统形成的模式值得推广应用

2021年测产分析，应用“流水槽池塘—稻渔共作稻田—生态沟”综合种养及尾水治理模式，每亩土地产值达15991元，是常规单种水稻1510元的10.6倍，是常规池塘养鱼14112元的1.1倍。有研究表明，用鱼池尾水直灌稻田可以节约肥料20%，去除氨氮30%和总磷20%，省水节肥，减少鱼病，提高水稻产量、千粒重、结实率，减少农业化学品的投入，降低对环境的负面影响，保障农民的长期利益，本研究也有相似结论。应用此模式，在综合种养上实现“加法”效应，一水两用，一地双收；在面源污染上实现“减法”效应，减肥减药，减工减水；在生态循环上实现“乘法”效应，效益翻番，物质能量循环流动；在尾水治理上实现“除法”效应，氮磷降解，有毒有害物质分解去除。研究证明，该生产模式是一种生态高效、资源节约、效益显著的新型生态种养方式，对降低生产成本、增加收入、减少面源污染、维护生态系统平衡都是有益的，在盐碱地区发展是可行的，能够为渔业绿色健康发展、乡村振兴、黄河流域生态保护和高质量发展提供技术支撑。