稻虾共作模式下沼液施用对水质及稻虾产量的影响

王飞飞，王泽平，王信海，王夏雯

（江苏省农业科学院宿迁农科所，江苏 宿迁 223800）

2019 年，全国稻虾养殖面积11.06 万m2，占克氏原螯虾养殖总面积的85.96%[1]。水稻和克氏原螯虾（Procambarus clarkii）共作模式，可充分利用稻田生态空间，实现资源互补，稻虾双收效果[2]。然而，该模式肥料施用问题较为突出，化肥施入稻田后，在脲酶作用下迅速水解，增加了水体的氨氮浓度，影响克氏原螯虾生长[3]。传统稻虾共作施肥方式和肥料种类，难以满足高效现代农业生产要求。

沼液是禽畜粪便经厌氧发酵后的残留物，富含氮、磷、钾、蛋白质、维生素、氨基酸等养分及多种微量元素和生长因子[4-5]，对改良土壤，提高土壤养分及农产品的产量、品质都有积极作用[6-11]，水产养殖施用沼液，能够提高养殖产量和品质[12-13]。现开展了稻虾模式下，施用沼液对稻田水质及稻虾产量的影响试验，探索最佳沼液代替化肥用量，拟为稻虾共作模式下沼液资源化利用提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 时间和地点

试验时间为2021 年6 月18 日—10 月20 日，地点位于江苏省宿迁市宿豫区农科院稻虾基地（33°97′32″N，118°32′30″E）。该地区属于亚热带季风气候，年平均气温为14.1℃，年平均日照时数为2 271 h，年均降雨量910 mm。

1.2 试验设计

设4 个试验区，每个试验区长20 m、宽10 m、环沟宽1.5 m、深0.8 m，面积为200 m2。环沟与田面无田埂，各区之间相互独立。设置4 个试验组，分别为沼液替代化肥氮30%（NM30）、40%（NM40）和50%（NM50）3 个处理组和1 个单施化肥对照组（CK），3 次重复。

各处理组施用等量氮、磷和钾，施肥量分别为尿素（N）150 kg/hm2（≥46%）、过磷酸钙[Ca（H2PO4）2]60 kg/hm2（≥12%）、氯化钾（KCl）80 kg/hm2（≥60%）。沼液为附近猪场生产的猪沼液，沼液主要理化性质见表1。各处理组磷肥和钾肥作为基肥一次性施入，沼液处理组磷钾不足部分，用Ca（H2PO4）2和KCl 补充。氮肥分2 次施用，分别为基肥60%、蘖肥40%，其中沼液处理组以化肥氮为基肥，不足部分用沼液补充。

表1 沼液主要理化性质

1.3 试验方法

6 月18 日施肥整地；6 月20 日移栽水稻，为江苏省农业科学院宿迁农科所选育的粳稻品种“泗稻301”；7 月5 日施用蘖肥；7 月12 日每667 m2投放25 kg 健康有活力的克氏原螯虾苗。养殖期间，不投放饲料，试验田不外排水，各试验田管理方式相同。

1.4 采样与测定

1.4.1 水质指标

采样时间为2021 年7 月15 日—9 月15 日，每15 d，分别于06：00—08：00、16：00—18：00，用WNY-01 直形棒式普通玻璃温度计、PHBJ-260 便携式pH测定仪和YSI DO 200 型便携式溶解氧测定仪测定水温、pH 值和溶解氧（DO），取2 次测定的平均值为当日测定值，用赛氏圆盘法测量透明度（SD）。每隔15 d，于稻虾田环沟固定地点水面下50 cm 处采集1 L 水样，用于水化学分析。分析项目为：氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）、重碳酸根离子（HCO3-）、钙离子（Ca2+）、镁离子（Mg2+）、钠钾离子（Na++K+）、总碱度（Alk）、总硬度（HT）、氨态氮（TAN）、亚硝酸盐氮（NO2--N）、硝酸盐氮（NO3--N）、总氮（TN）、总磷（TP）和高锰酸钾指数（IMn），分析方法均按照文献[14]，在实验室完成。

1.4.2 水稻产量和品质

水稻成熟期每试验区随机普查50 穴，考察每穴有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒质量、结实率。各试验区全部收割晒干计产。收获时各试验区取1 kg 稻谷，用网袋装好，自然风干3 个月后，按照《优质稻谷》（GB/T 17891—2017），测定糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度等。

据了解，截至目前共争取援助项目资金1042.01万元。其中基础设施项目共投入资金759.46万元，贷款贴息项目共投入资金180.38万元，帮扶救助项目共投入资金13.57万元，培训项目共投入资金58.6万元，救灾补助项目共投入资金30万元。□

1.4.3 克氏原螯虾产量和生长特性

7 月12 日，虾苗投放前随机取50 只虾苗，测量体质量，取平均值，作为克氏原螯虾初始体质量。9 月15 日，每试验区随机挑选50 只，测量体质量，取平均值作为该区克氏原螯虾终末体质量，各试验区捕捞完后称质量，计算虾产量。总养殖天数为65 d，根据初始体质量、终末体质量和养殖天数，计算质量增加率（WGR）和特定生长率（SGR）。

1.5 数据分析

试验数据采用SPSS 22.0 软件进行统计分析，结果用（平均值±标准差）表示；显著水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 水质主要理化指标

稻虾田围沟内水温、SD、DO 和pH 值见表2 。由表2 可见，试验期间，各组水温平均值为27.6 ℃；NM30、NM40、NM50 组的SD 相比于CK 组分别降低5.6%、13.9 和11.1%；DO 分别比CK 组增加12.3%、20.0%和16.9%，均呈先升后降趋势，但各处理组间差异不显著；pH 值略低于对照组，各组间差异不显著。

表2 稻虾田围沟内水质指标①

由表2 可见，NM30、NM40、NM50 组中的Ca2+质量浓度相比于CK 组分别下降13.9%、23.1%、11.0%；Mg2+质量浓度分别下降15.0%、23.9%、16.5%；HT 分别降低17.8%、20.1%、13.0%。随着沼液施用量的增加，Ca2+、Mg2+和HT 呈先上升后降低趋势，组间差异不显著。沼液各处理组Cl-略高于CK 组，SO42-、HCO3-和Alk 低于CK 组，各处理组间差异不显著。稻虾田围沟内主要离子浓度、Alk 和HT 见表3。

表3 稻虾田围沟内主要离子浓度、Alk 和HT① mg/L

表4 稻虾田围沟内氮、磷和有机质含量① mg/L

2.2 水稻性状及产量

不同处理组泗稻301 产量及其构成因素比较见表5。由表5 可见，NM30、NM40、NM50 组水稻有效穗数比CK 组分别增加7.9%、9.6%和4.1%；每穗实粒数分别增加9.8%、12.6%和7.7%；千粒质量分别增加12.7%、13.7%和3.7%；水稻产量分别增加7.2%、8.3%和2.9%。沼液处理组株高、每穗总粒数和结实率均高于CK 组，但差异不显著，随着沼液代替量的增加各指标均呈先升后降的趋势。不同处理组泗稻301 品质性状比较见表6。由表6 可见，NM30、NM40、NM50 组整精米率比CK 组分别增加8.6%、9.5%和4.7%；垩白粒率比CK 组分别降低5.5%、12.1%和10.9%；垩白度比CK 组分别增加10.0%、14.6%和12.1%。沼液各处理组水稻外观品质均好于CK 组，其中NM40 组表现最优。

表6 不同处理组泗稻301 品质性状比较① %

2.3 克氏原螯虾生长特性

稻虾田克氏原螯虾生长性状及产量见表7。由表7 可见，NM30、NM40、NM50 组克氏原螯虾终末体质量比CK 分别增加27.1%、34.1%和14.4%；WGR 比CK 组分别提高33.9%、42.9%和18.0%；特定生长率比CK 组分别增加14.9%、18.3%和8.2%；产量比CK 组分别增加17.1%、20.9%和9.8%，沼液处理组间差异不显著。

表7 稻虾田克氏原螯虾生长性状及产量①

3 讨论

水质是影响鱼类生长的重要因素，克氏原螯虾生长的适宜水温为18～31 ℃，最适水温22～30 ℃，本试验各处理组平均27.6 ℃，适宜克氏原螯虾生长[15]。DO 是水生动物生存和正常生理活动的基本保证，高的DO 有利于水体中有机物的分解和硝化作用的发生，促进水体中的物质循环[16]。本试验中，沼液处理组DO 均显著高于CK 组，主要是因为沼液中的营养物质与植物生长调节剂等，有助于浮游植物生长繁殖，大量生长的浮游植物进行光合作用，提高了水体的DO 含量[17]。由于浮游生物的大量繁殖降低了水体SD，因此沼液组的SD 低于对照组。试验期间，各处理组pH 值均值为7.33～7.55，符合水稻和水生动物正常生长的要求[18]，随着沼液施用量的增加水体pH 值略微上升，主要是因为沼液呈弱碱性，随着施用量的增加，导致pH 值上升。

Ca 是甲壳类动物的重要营养元素[19]，克氏原螯虾的生长主要是通过蜕壳来实现，在蜕壳过程中会损耗大量钙等矿物元素[20-21]，本试验显示，沼液处理组Ca2+质量浓度显著高于CK 组，主要是由于沼液处理组克氏原螯虾生长快，产量高，消耗Ca2+离子较多所致。沼液处理组Mg2+离子显著低于CK组，虽然水体的低Mg2+质量浓度对虾类的成活影响不大[22-23]，但是Ca2+质量浓度低会抑制其Na-K-ATP酶活性，妨碍进行正常的水分和离子调节[24-25]，因此在施用沼液的稻虾田应注意钙元素的投放。

水体中的TAN 和NO2--N 含量，是影响甲壳类动物生长、生存和生理机能的主要限制因素[26]。本实验沼液各处理组TAN 和NO2--N 显著低于对照组，主要是因为沼液的氮元素多数为速效氮，易于被水稻和浮游植物吸收[27]，同时施用沼液使得水体中的硝化细菌、放线菌等细菌等微生物大量繁殖[28]，通过微生物分解来降低了氨氮和NO2--N 含量。本试验沼液各处理组TN 和TP 含量显著低于CK 组，主要是施用沼液能够提高肥料利用效率[29]，促进水稻和浮游生物吸收，降低了水体氮磷的积累。本试验IMn随沼液施用量的增加呈上升趋势。研究表明[30]，IMn的变化与沼液的施加量有直接关系，施加沼液，会导致水体IMn含量增多，主要原因是沼液中含有很多耗氧的复杂有机质。

研究认为[31]，有效穗数和千粒质量是影响不同肥力稻田水稻产量差异的主要因素。本试验发现，NM30 和NM40 组的有效穗数、每穗实粒数和千粒质量显著高于对照组。稻田氨挥发量占施用沼液氮量的13%以上[32]，随着沼液替代量的增加，沼液中的氮因为挥发损失加大，导致氮肥不足，进而影响水稻产量，本试验随着沼液替代比例的提升，水稻产量先增后降，说明适量施用沼液能够提高产量，但过量施用则会降低产量，这与黄继川等[29]研究结果一致。沼液组稻米外观品质指标均优于对照组，说明施用沼液施用能够改善稻米品质。这与曲兆凯等[12]研究稻沼渔模式下水稻品质检测结果一致。

沼液可以为水中浮游生物提供营养，丰富鱼类饵料，利于养殖产量的提高，而过量施用可能会导致水体富营养化，破坏鱼类生存环境，不利于其生长发育[33-36]，本研究沼液处理组克氏原螯虾终末体质量、质量增加率、特定生长率和产量均高于CK组，随着沼液施用量的增加，呈先增后降趋势，说明适量施用沼液能够提高克氏原螯虾生产性能和产量，过量则会降低其生产性能和产量。

综合来看，稻虾模式下，沼液代替30%～40%化肥，有利用改善稻虾田水质，提高水稻和克氏原螯虾产量，提升水稻外观品质。