七里海河蟹稻田养殖气象服务指标研究

李静楠，何忠伟，尹紫薇

（1.天津市宁河区气象局，天津 301500；2.中国水产科学研究院北戴河中心实验站，河北 秦皇岛 066100；3.天津市津南区气象局，天津 300350）

七里海河蟹蛋白质含量高、脂肪含量低、味道鲜美、地域特色鲜明，备受人们喜爱，是天津市名牌农产品，并于2006 年成为天津市第1 个鲜活水产品国家地理标志保护产品。近年来，“小站稻+河蟹养殖”的产业模式以成本低、效益高的特点成为天津地区特色农业的重要组成部分，在促进水稻主产区农民增收方面发挥着巨大作用。

七里海河蟹的种源为辽河水系的中华绒螯蟹，生命周期一般为22～24 个月，其在海水中繁育，在淡水中生长育肥[1]。河蟹淡水养殖期间与气象和水体因素关系密切，国内很多学者针对河蟹养殖与气象条件的关系开展了研究。在不利气象条件对河蟹生长发育的影响方面，张永强等[2]分析发现，洪泽湖周边高温、连阴雨、大风等不利气象条件将诱发河蟹发病、死亡；朱海涛等[3]指出，高温、高湿、低气压会对河蟹觅食活动和发育造成不利影响；杨兴霞等[4]总结出影响江苏地区池塘养蟹的主要气象灾害类型及防范措施；林海等[5]分析发现，超长梅雨和高温热害是造成河蟹减产的主要气象因素，需加密气象灾害监测、预警和评估，精准降低极端天气的不利影响。在合理利用气象条件提高产量方面，金武等[6]和陈平[7]利用气象数据建立苏皖地区池塘养蟹的产量预报模型；辜晓青等[8]和张俊等[9]基于气象要素和水温建立了河蟹质量预测模型；任义方等[10]、刘瑞娜等[11]、张旭晖等[12-13]通过构建高温热害天气指数开展河蟹生长气候资源评价，为科学指导河蟹养殖提供可靠依据。以往的研究主要集中于气象条件对沿江、江南一带湖泊、池塘养蟹的影响，稻田养蟹方面的研究多集中在水质土壤环境、养殖模式设计、品质效益上[14-18]，对华北地区稻田养殖河蟹的气象条件定量指标研究尚属空白。当前七里海河蟹蟹农技术水平不高，养蟹仅凭经验，而技术相对成熟的重点龙头企业也需要及时掌握气象、水体环境的变化趋势，提前采取养殖管理措施。因此，开展河蟹养殖气象条件分析，提出具有针对性的河蟹养殖建议，成为亟待解决的问题。

本研究在天津市宁河区七里海河蟹稻蟹立体种养养殖基地安装水温自动观测设备，并建立河蟹生长和水体生态观测点，通过观测分析七里海河蟹稻田养殖期间水生态和气象因素对其生长发育的影响，以求探明水体因素（水温、溶解氧、酸碱度）和主要的气象因素（气温、气压、日照、相对湿度）与河蟹生长的关系，建立稻田养蟹气象服务指标，并在河蟹养殖管理中开展精细化气象服务，以期增加七里海河蟹的养殖效益。

1 材料与方法

1.1 研究区域气候概况

研究于2020 年6—10 月和2021 年6—10 月（下文简称“为期2 年”）在天津市宁河区七里海镇的稻蟹立体生态种养养殖基地进行。宁河区位于华北平原东部，为暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。据统计，宁河区常年（1991—2020 年）平均气温12.5 ℃，平均气压1 016.7 hPa，平均降水量523.0 mm，平均相对湿度65%，平均风速2.7 m·s-1，全年日照时数2 445.5 h，6—8 月为当地高温和降水天气多发时段，降水量占全年降水量的67.5%[19]。根据宁河国家基本气象站地面气象要素年值统计（表略）和风险普查结果显示，近10 年宁河区气候相对稳定，各气象要素值均接近常年统计值，且未出现特大气象灾害，适合七里海河蟹生长发育。

1.2 试验数据获取与研究方法

选择水源充足、水质良好、建有蟹田工程的稻田，分别于2020 年6 月上旬和2021 年6 月上旬投放规格为15 万只·kg-1～22 万只·kg-1的大眼幼体和150 只·kg-1～200 只·kg-1的扣蟹，开展为期2 年的河蟹生长、生态，以及气象观测。

1.2.1 河蟹生长观测 根据天津市地方标准DB12/T 430—2010《地理标志产品七里海河蟹》[20]组批规则和抽样方法，6 月上旬—10 月下旬，每5 d 随机抽取幼蟹、成蟹雌、雄各20 只，逐一测量体长、体宽和质量，统计平均值并记录蜕壳和病害等信息。

1.2.2 水体生态观测 在稻田和环沟内安装U22-001 型温度记录仪（精度±0.21 ℃）进行水温自动观测，观测水深分别为5 cm、10 cm、20 cm、30 cm、40 cm，采集每日逐小时各层水温时值，并统计各层水温的日最大值、日最小值和日平均值。采用DZB-712F 型便携式多参数分析仪对稻田环沟内的水进行采样，测量水体pH 值（精度0.01 级）、溶解氧（精度±0.30 mg·L-1），并统计pH 和溶解氧的平均值和极值。

1.2.3 气象要素观测 本研究试验点距宁河七里海气象观测站直线距离不足3 km，因此采用宁河七里海气象观测站的气温、风向、风速、相对湿度、降水量、气压时值数据，以及宁河国家基本气象站的日照日值数据作为研究试验点常规地面观测数据，统计各气象要素的平均值和极值。

2 结果与分析

2.1 河蟹生长情况

2.1.1 蜕壳情况 河蟹通过蜕去坚硬的外骨骼，使其形态和体积发生变化，其蜕壳次数与河蟹的品种、营养、环境等因素有关[1]。根据观测，6 月上旬放养至稻田时，幼蟹已完成4 次蜕壳，成蟹正经历第2 次蜕壳，后期养殖期间共观测到14 次蜕壳现象。笔者分析发现，幼蟹在6 月上旬—9 月下旬，每隔15 d 左右蜕1 次壳；成蟹在6 月下旬、7 月下旬、8 月下旬蜕壳，9月以后没有出现大规模蜕壳现象，以增加质量为主。

2.1.2 质量、质宽比变化情况 图1-A 为河蟹平均质量随时间变化的曲线。由图1-A 可以看出，7 月中旬前，幼蟹和成蟹的质量增长较为平稳，7 月23 日以后，河蟹质量均开始明显增加，8 月下旬—9 月中旬以及10 月初—10 月中旬为幼蟹和成蟹质量增长较快阶段。据统计，10 月下旬，幼蟹的平均质量为（24.7±1.6）g，成蟹的平均质量为（78.1±5.9）g，达到了七里海河蟹商品蟹上市条件[20]。

图1 河蟹平均质量（A）和质宽比（B）随时间变化的曲线

河蟹的质量与体长的比值（简称“质宽比”）是反映河蟹个体的饱满程度和健壮程度的重要指标[8]。图1-B 为河蟹平均质宽比随时间变化的曲线。由图1-B 可见，随着河蟹体型的增大，其内部饱满程度不断丰富，尤其在8 月下旬—9 月中旬以及10 月初—10 月中旬2 个阶段，河蟹质量快速增长，质宽比同样迅速增加。对比幼蟹和成蟹的质宽比增长趋势，8月上旬两者均较为平缓，8 月下旬—9 月中旬成蟹质宽比增长速度明显高于幼蟹，9 月下旬过后成蟹质宽比增长速度相对低于幼蟹。

综上，8 月下旬—9 月中旬是成蟹增肥以期达到商品蟹规格的关键阶段，该阶段要保证营养供应，注意投喂管理；幼蟹需在9 月中旬以后适时贮存脂肪、增强体质，以利于越冬，此阶段应适当增加饲料中的蛋白含量。

2.2 生态因子对比分析

综合生长数据分析，将河蟹养殖划分为4 个阶段，分别为6 月上旬、6 月中旬—8 月中旬、8 月下旬—9 月下旬以及10 月初—10 月下旬，分阶段对生态因子进行对比分析。

2.2.1 酸碱度 河蟹在酸性环境中耐低氧能力和摄食能力均有所下降，不利于幼体变态期甲壳的形成和蜕壳，pH 值高于9.0 会引起蟹苗产量下降[1]。观测期间，稻田水体的pH 值一直维持在7.8～9.0，平均值为8.2±0.2，保持微碱性水质，利于河蟹的生长。

2.2.2 溶解氧 研究表明，当水中溶解氧低于2 mg·L-1时，对河蟹的蜕壳生长、变态都会起到抑制作用；溶解氧在4 mg·L-1以上时，利于北方河蟹的生长[1]。据统计，6—10 月观测点的水体溶解氧相对稳定，溶解氧值为4.71～9.00 mg·L-1，平均值为（7.06±0.81）mg·L-1，除2020 年6 月10 日溶解氧值最低（4.71 mg·L-1） 外，其余观测记录均在6.39～9.00 mg·L-1之间，河蟹快速生长阶段对应的溶解氧值为7.19～9.00 mg·L-1。2020 年平均溶解氧浓度为（6.56±0.60）mg·L-1，低于2021 年同期的（7.56±0.68）mg·L-1，这是由于2021 年6—10 月降水915.5 mm 明显多于2020 年同期降水（345.4 mm），稻田水源得到补充，使水中溶解氧保持在较高水平。

2.2.3 水温 河蟹为变温动物，其体温受环境温度影响，尤其是受水温变化的影响。在适宜温度范围内，水温越高，其摄食越旺盛，蜕壳次数随之增多，生长也就越迅速。辽河水系的中华绒螯蟹在水温10 ℃以下时多潜伏至洞穴中越冬，高于10 ℃时开始摄食，15 ℃左右进入蜕壳生长阶段，20～28 ℃时生长最为旺盛，当水温超过28 ℃，河蟹的蜕壳生长就会受到抑制[1]，水温超过35 ℃会对河蟹的生长非常不利[21]。此外，水温的骤变会影响河蟹的生长变态和繁殖，温度变化幅度超过5 ℃易导致河蟹死亡[22]。

从观测的逐旬平均水温变化曲线（图2）可见，7月中旬—8 月上旬各层水温均达到最高，水温最高值达到29 ℃，出现在水深40 cm 处，8 月中旬后水温逐步下降。8 月下旬—9 月中旬成蟹活力增强、进食增多、质量速增，各层水温在20～26℃、平均值（24.2±1.5）℃；在幼蟹质量快速增长、成蟹积聚膏脂的10 月上中旬，各层水温降至10～18 ℃、平均值（14.4±2.3）℃。

图2 逐旬平均水温变化曲线

表1 为观测期间各层水温的极值。由表1 可知，在河蟹喜欢栖底的5 cm 层（接近稻田底部）和40 cm 层（接近环沟底部），均出现了最高水温接近或超过40 ℃的情况。调查发现，出现超过35 ℃的极端高水温的时间在6 月上旬—7 月中旬，该阶段水温过高、水体环境较为恶劣，易导致河蟹患病。10 月中下旬各层水温降幅均迅速扩大，原因是冷空气活动频繁所致。水温过低、温度骤降一方面易引起河蟹活动量减少，打洞休眠，不易捕捞[23]，另一方面冷空气易导致幼蟹和处于蜕壳阶段的成蟹因温差变化过大而批量死亡。

2.3 气象要素对比分析

2.3.1 稻田养蟹气象条件综合分析 为得到河蟹生长与气象、生态要素的相关性，采用气温、气压、相对湿度、风速、日照和各层水温、溶解氧、pH 旬统计值，分别对河蟹的质量和质宽比进行相关性分析，并求取幼蟹、成蟹相关系数的平均值，见表2 和表3。由表2 和表3 可以看出，河蟹质量和质宽比与气压、溶解氧有明显的正相关关系，与气温、水温有明显的负相关关系，与相对湿度、风速、日照和pH 的相关性较弱。相关系数最大的3 个要素为：5cm 水温、气压和气温。

表3 河蟹旬生长情况与生态因子旬统计值的相关系数

分析生态因子与气象要素的相关性（表4）可知，pH 与各气象要素的相关性均较弱，溶解氧、水温与气温、气压的关系密切。水温与气温存在明显的正相关、与气压负相关，溶解氧与气温负相关、与气压正相关。当气温升高或气压降低（如高温闷热天气），水温升高，溶解氧下降，不利于河蟹生长发育；反之，气温下降或气压升高，水温降低，溶解氧升高，适合河蟹生长增肥。

表4 水体生态因子旬统计值与气象要素旬统计值的相关系数

以相关性最高的5 cm 水温、气压和气温为例，进行河蟹质宽比与气象、生态要素区间定量分析。由图3 可知，6—8 月中旬，平均气温稳定维持在24～27 ℃，水温25～27 ℃，气压1 003～1 008 hPa，河蟹质宽比增长趋势平缓；8 月下旬—9 月下旬，平均气温降至20～24 ℃，水温19～23 ℃，气压升高至1 009～1 015 hPa，此时幼蟹、成蟹质宽比的实际增长均高于拟合趋势线，且成蟹明显比幼蟹高出趋势线，这验证了8 月下旬—9 月下旬温度下降、气压升高有利于成蟹增肥；10 月气温下降至11～15 ℃，水温9～14 ℃，气压升高至1 019～1 024 hPa，河蟹质宽比仍高于拟合趋势线，但此阶段幼蟹比成蟹增膏育肥显著。

图3 河蟹质宽比与气象要素（气温、气压）、生态因子（5 cm 水温）变化曲线

2.3.2 气象要素值统计 研究表明，除温度、气压外，降水、风和日照也对河蟹生态养殖具有一定的影响。适量降水可以调节稻田的水质和水温，但降水过多会引起洪涝灾害，增加河蟹逃逸的风险；风向和风速对河蟹的觅食和捕捞起到关键作用[2]；适宜的日照会增加河蟹摄食和蜕壳的次数，提高生长速度，降低发病率，同时也是影响水温的一个重要因子[22]。

笔者对河蟹稻田养殖期间气象要素的平均值和极值进行统计，并根据统计结果初步确定河蟹稻田养殖4 个阶段的气象要素（气温、气压、相对湿度、日照）区间，见表5。

表5 河蟹稻田养殖阶段气象要素区间

河蟹稻田养殖观测期间无明显气象灾害及病害发生，且成蟹达到商品蟹规格，因此认为2 年内观测点气象条件符合七里海河蟹稻田养殖的基本生长要求。

2.3.3 河蟹养殖气象服务指标建立 通过调研养殖户、查阅资料、专家访谈的方式对表5 中气象要素区间进行订正，确定满足本地七里海河蟹稻田生长的气象要素指标：气温区间为7～32 ℃，气压区间为1 002～1 025 hPa，平均最小相对湿度需超过30%，平均日照时数需达到6 h。其中，6 月上旬，适宜气温18～31 ℃，日均日照时数达到8 h，气压1 002～1 008 hPa；6 月中旬—8 月中旬，适宜气温22～32 ℃，气压1 002～1 007 hPa，平均最小相对湿度需达到50%以上；8 月下旬—9 月下旬，适宜气温18～29 ℃，气压1 009～1 014 hPa，平均最小相对湿度需达到50%以上；10 月适宜气温7 ～21 ℃，气压1 019～1 025 hPa，日均日照时数达到7 h。

2.4 七里海河蟹稻田养殖气象服务要点

综上分析，七里海河蟹稻田养殖生长发育不同阶段对气象、生态条件有不同的技术指标，因此气象服务的重点也有区别。

2.4.1 取苗投放期 由于河蟹产养两地存在环境差异，且5 月下旬—6 月上旬处于河蟹蜕壳阶段，河蟹体质较弱，运输过程中长时间离水停食会降低成活率，为保持箱体湿润，运苗最好在夜间或阴天进行；放苗前，需有3～5 d 以上温度较高且日照充足的天气，日均日照时数在8 h 以上，气温以18～31 ℃为宜，此时期需重点做好天气现象和气温预报，并及时补充和更新预报。

2.4.2 高温多雨及河蟹快速生长期 6 月中旬—8月中旬多发高温、连续性暴雨，以及雷暴大风等强对流天气。连续性暴雨及短时强降水易造成稻田水满和河蟹逃逸；飑线等强对流天气过境引起气压陡升、气温骤降、风向突变、风速快速增加，不仅影响水体溶解氧、水温等条件变化，更会造成河蟹大量死亡；高温天气不仅会导致水体水质恶化，更会影响河蟹活动和摄食，进而造成河蟹发病，甚至死亡。因此，该阶段需提前做好汛期趋势预测，特别关注可能出现系统性暴雨、连续高温、干旱等天气发生的时段。当预报有暴雨时，需特别关注降雨持续时间，提示养殖户做好防洪、防逃逸准备；预报有短时大风等强对流天气时，及时提示养殖户根据风向风速变化选择合适的饵料投放地点和时间；预报天气闷热、气温超过32 ℃，以及有连续高温（特别是6 月上旬—7 月中旬）和干旱天气时，需提示养殖户加强稻田换水和人工增氧；预报有连续性阴雨天气时，需特别关注低温（温度低于22 ℃）天气出现的情况，及时发布滚动信息进行预报。

8 月下旬气温、水温逐渐下降，灾害性天气趋于减弱，气象、生态因子逐渐趋于有利指标，河蟹进入快速生长阶段，此时仍需关注秋季连续降水、温度骤升骤降和干旱天气，特别是气温高于29 ℃或低于18 ℃、水温高于26 ℃或低于20 ℃、平均最小相对湿度低于50%的天气对河蟹养殖产生的不利影响，及时提示养殖户适时换水、增氧、科学投喂、防范病害。2.4.3 成熟捕捞期 河蟹的日捕捞量与风向、风速、温度等存在很大关系。9 月下旬开始，每日需做好风向、风力、温度、降水等要素预报；10 月冷空气活动频繁，需关注低温、大风、寒潮等天气的出现。当预报冷空气达到中等强度以上，即日最低气温48 h 内降幅达到或超过6 ℃、最低气温低于7 ℃、最低水温低于10 ℃，以及预报将出现降水导致日均日照时数低于7 h 时，需提前通知养殖户开展捕捞、保暖等准备工作。

3 讨论与结论

3.1 讨论

气象条件是河蟹养殖中重要的影响因素，本研究通过在宁河区选取典型稻蟹立体种养模式开展观测试验，分析七里海河蟹生长与气象、生态因子的关系，确定了七里海河蟹稻田养殖气象服务指标，首次得出了日照时数、气压和相对湿度的定量指标，气温、水温、溶解氧和酸碱度等指标验证了部分前人的研究成果[1-2,21,23]，且更符合自然条件下七里海河蟹稻田养殖的管理实际情况。在此基础上，笔者提出的不同养殖阶段气象服务要点填补了天津地区水产养殖气象服务的空白，为开展针对性、专业化的七里海河蟹稻田养殖气象服务提供了依据，有效指导了养殖户根据天气变化适时调整饲养安排。

当然，本研究得出的气象服务指标还存在一定的局限性和不足。首先，试验涉及年限较短，且数据资料有一定的局限性，稻田养蟹各阶段的划分以及气象、生态指标还有待进一步细化完善。其次，除气温、降水、气压、风、日照等气象要素外，水温是与河蟹生长密切相关的重要因子之一，不仅直接影响河蟹的摄食、蜕壳、存活，同时也对水体酸碱度、溶解氧、其他物质循环产生一定的作用[23]。已有研究指出，表层水温与气温、平均风速、相对湿度等气象要素相关[24]。利用气温预报值、气温和水温实况观测资料可建立夏季典型晴天各层平均水温、最高水温的预报模型[25]。夏季的日平均溶解氧含量与最高气温、最高水温也存在相关性[26]。因此，可进一步开展气象要素对七里海河蟹养殖点生态因子的影响研究。

3.2 结论

本研究通过观测分析七里海河蟹稻田养殖期间水生态和气象要素对其生长发育的影响，建立稻田养蟹气象服务指标，具体如下：

6 月上旬为七里海河蟹稻田养殖投苗阶段，适宜气温18～31 ℃、气压1 002～1 008 hPa、日照时数8 h，需关注天气现象和气温预报；6 月中旬—8 月中旬多发高温、连续性暴雨、雷雨大风等灾害性天气，应提前做好天气气候趋势预测，针对不同天气采取相应措施维持养殖水体相对稳定，避免河蟹出现应激反应或逃逸；8 月下旬—9 月下旬为河蟹快速生长期，适宜水温20～26 ℃、气温18～29 ℃、气压1 009～1 014 hPa、平均最小相对湿度50%，此阶段应注意科学喂养，促进河蟹质量增长；10 月为河蟹育肥和捕捞期，适宜水温10～18 ℃、气温7～21 ℃、气压1 019～1 025 hPa、日照时数7 h，该阶段应关注冷空气和大风预报，适时投喂高蛋白含量的饵料，保证幼蟹储能越冬，促进成蟹积聚膏脂；全养殖阶段稻田以pH 值为7.8～9.0 的微碱性水质为宜，水体溶解氧为7.19～9.00 mg·L-1利于河蟹快速生长。在本研究的基础上，笔者利用气象要素建立本地化生态因子的预报模型，通过高时空分辨率的气象要素预报开展精细化水体生态因子预报服务，对于指导科学养蟹具有重要意义。