水稻-紅螯螯蝦共作模式對水環(huán)境的影響

何俊 張憲中 蔣造極

摘要：為研究水稻-紅螯鰲蝦共作模式對水環(huán)境的影響，對水稻-紅螯螯蝦共作和紅螯螯蝦傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖2種模式進行水環(huán)境監(jiān)測和比較分析。結果表明，水稻種植水體溶解氧（DO）含量和pH值均高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池;在相近蝦苗放養(yǎng)模式下，水稻種植水體氮、磷含量以及沉積物總磷（TP）、有機質（OM）含量等指標均低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池。各監(jiān)測點浮游生物種類數(shù)相近，浮游植物以綠藻門、硅藻門和藍藻門占優(yōu)勢（占總種數(shù)的78%～83%），浮游動物以輪蟲類占優(yōu)勢（占總種數(shù)的50%～60%）;浮游生物種類、密度和生物量隨著時間呈先升高后下降的趨勢，夏、秋季高于冬、春季;在相近蝦苗放養(yǎng)模式下，水稻種植水體浮游生物密度和生物量略高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池。

關鍵詞：水稻;紅螯螯蝦;稻蝦共作;水環(huán)境;高稈稻;浮游生物

中圖分類號：S962.3+5;S181 ? 文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）22-0213-03

稻漁共作是由水稻種植與水產(chǎn)經(jīng)濟動物養(yǎng)殖組成的互利共生的復合生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，這種養(yǎng)模式在取得顯著經(jīng)濟效益的同時也改善了稻田生態(tài)環(huán)境條件[1-3]，其中稻蝦互利共生是稻田生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)不可缺少的主體。紅螯螯蝦（Cherax quadricarinatus）又稱澳洲淡水龍蝦，屬甲殼綱十足目擬鰲蝦科光殼蝦屬。該蝦原產(chǎn)于澳大利亞，是淡水蝦中個體較大的種類之一，具有食性雜、生長快、適應性強、含肉率高、肉質好等特點，具有較高的經(jīng)濟價值，是繼羅氏沼蝦后我國引進的又一淡水蝦種。本研究通過水稻-紅螯螯蝦共作和紅螯螯蝦傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖2種模式下水環(huán)境差異性分析，探討水稻-紅螯螯蝦共作對水環(huán)境的影響，旨在為該養(yǎng)模式的后續(xù)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和試驗池準備

試驗地點位于江蘇省無錫市錫山區(qū)錫北鎮(zhèn)一家從事紅螯螯蝦育苗和成蝦養(yǎng)殖的養(yǎng)殖場（120°25′51″E、31°39′8″N）。本試驗選取2個水稻-紅螯螯蝦共作模式試驗田塊（南2#、南3#），面積分別為9 478、8 937 m2，四周開挖環(huán)溝，上寬8 m，底寬 6 m，坡比1 ∶ 2.5，溝深1.5 m。在該場傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖區(qū)選取1個紅螯螯蝦傳統(tǒng)養(yǎng)殖池（北1#）作為對照池，池塘面積 3 735 m2，池深1.6 m。

1.2 種養(yǎng)模式與水產(chǎn)品養(yǎng)殖模式

南2#、南3#田塊水稻種植品種為高稈稻（中國水稻研究所漁稻4號），采用育苗移栽方式進行栽種，用種量為3 kg/hm2，4月上旬完成育秧，5月中旬完成移栽，行株距為60 cm×60 cm。南2#田塊和北1#池蝦苗放養(yǎng)模式相近，于2018年6月18日分別放養(yǎng)規(guī)格約為2.5萬尾/kg的澳洲淡水龍蝦苗73 500、79 500尾/hm2。南3#田塊于2018年4月24—26日和6月18日分2批放養(yǎng)規(guī)格為0.18萬、5萬尾/kg的澳洲淡水龍蝦苗57 000尾/hm2。于5—6月期間在養(yǎng)殖環(huán)溝和養(yǎng)殖塘內種植輪葉黑藻，水草覆蓋度約為30%。

1.3 種養(yǎng)管理

水稻生長期不施加農(nóng)藥、化肥，一次性施足基肥，水位隨水稻生長而逐步提高，灌漿結實期水位控制在1.0～1.2 m。水產(chǎn)養(yǎng)殖期間投喂對蝦顆粒飼料，搭配冰鮮魚、牛肉和玉米片等動植物餌料。養(yǎng)殖過程注意水質調節(jié)，每15 d左右加注1次新水，及時將剩余水草、餌料殘渣撈出，定期使用微生態(tài)制劑改善水質。

1.4 采樣點設置及監(jiān)測指標

1.4.1 采樣點設置 在各試驗田塊（池）分別設置1個監(jiān)測點，監(jiān)測點分別位于養(yǎng)殖環(huán)溝和養(yǎng)殖塘內，編號分別為L1（北1#池，120°25′33″E、31°39′15″N）、L2（南2#田塊，120°25′32″E、31°39′13″N）、L3（南3#田塊，120°25′31″E、31°39′13″N）。于2018年5月至11月下旬，每月采1次樣，其中南3#田塊由于10月已捕撈干池，該田塊采樣至9月底結束。

1.4.2 樣品采集與測定 現(xiàn)場使用塞氏盤法測定水體透明度，用YSL多參數(shù)水質監(jiān)測儀測定pH值、溶解氧（DO）含量，用柱狀采水器采集表層和底層混合水樣運回實驗室測定水體化學指標：總氮（TN）含量（mg/L）、總磷（TP）含量（mg/L）、氨氮（NH4+-N）含量（mg/L）、亞硝酸鹽氮（NO2-N）含量（mg/L）、高錳酸鹽指數(shù)（CODMn，mg/L）。用采泥器采集底泥帶回實驗室測定沉積物化學指標：沉積物總氮含量（%）、沉積物總磷含量（%）、沉積物有機質（OM）含量（%）。根據(jù)《淡水浮游生物研究方法》[4]進行浮游生物定量樣品采集、固定、濃縮，并進行種類鑒定和定量分析。

2 結果與分析

2.1 綜合種養(yǎng)模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式水質分析

2.1.1 水體水質參數(shù) 各監(jiān)測點水體透明度在養(yǎng)殖初期較高，最高時間均為6月份，水體清澈見底，養(yǎng)殖中后期透明度較低，最低均不足5 cm。由表1可以看出，種稻水體L2、L3點位pH值和DO含量平均值均高于對照池L1點位，且放養(yǎng)密度最低的南3#田塊L3點位最高;水體化學需氧量（CODMn）平均值以對照池最低，養(yǎng)殖密度高的南2#田塊高于南3#田塊。從時間上來看，水體pH值和DO含量均在6月最高，高溫季節(jié)7—8月水產(chǎn)動物耗氧量大，水體溶解氧含量偏低。

2.1.2 水體N、P和沉積物監(jiān)測指標 由表2可知，放養(yǎng)模式相近的南2#田塊和北1#池比較，南2#田塊水體N平均指標均低于北1#池，且總氮（TN）含量差異較大。南3#田塊水體TN和亞硝酸鹽氮（NO2--N）含量最高，氨氮（NH4+-N）含量高于南2#田塊，與北1#池接近，可能與放苗時間早有關。種稻水體總磷（TP）含量低于對照池，且蝦苗放養(yǎng)密度最低的南3#田塊最低。從時間上來看，種稻水體TN、NO2--N含量在養(yǎng)殖期間呈先高后低至養(yǎng)殖末期又升高的變化趨勢;各監(jiān)測點水體養(yǎng)殖初期5月TP含量最低，養(yǎng)殖期間夏季7月和秋季10月TP含量較高。種稻田塊沉積物TN平均含量略高于對照池，沉積物TP和有機質（OM）平均含量均低于對照池。

2.2 綜合種養(yǎng)模式與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式水體浮游生物分析

2.2.1 水體浮游植物分析 由表3可知，本次檢出浮游植物6門（藍藻門、綠藻門、硅藻門、裸藻門、隱藻門和甲藻門），各點浮游植物種類數(shù)相近（52～55種），均以綠藻門、硅藻門和藍藻門占優(yōu)勢（占總種數(shù)的80%～84%），各點浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度有差異。浮游植物平均密度和生物量表現(xiàn)為南2#田塊略高于北1#池，南3#田塊最低。養(yǎng)殖期內，各點浮游植物種類、密度和生物量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢;夏、秋季高于冬、春季，養(yǎng)殖初期（5—6月）最低。

2.2.2 水體浮游動物分析 由表4可知，各點水體浮游動物種類數(shù)相近（28～30種），種類包括原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類。各點均以輪蟲類占優(yōu)勢（占總種數(shù)的47%～54%），優(yōu)勢種均為萼花臂尾輪蟲和剪形臂尾輪蟲。浮游動物密度和生物量表現(xiàn)為南2#田塊略高于北1#池，南3#田塊浮游動物密度最高，生物量最低。養(yǎng)殖期內，各點水體浮游動物種類、密度和生物量呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢，夏、秋季高于冬、春季。

3 討論與結論

3.1 高稈稻特點

高稈稻（漁稻）系列水稻品種是針對稻漁共作技術的發(fā)展需求選育的適宜養(yǎng)殖水體（養(yǎng)殖池塘、 養(yǎng)殖稻田等）種植的特異專用新品種，其中漁稻4號屬于粳型品種，適宜在蝦蟹養(yǎng)殖稻田種植。該品種植株高大，株高可達1.8 m左右，可在水深 1.2 m 以下養(yǎng)殖水域種植，莖稈粗壯，不易倒伏，根系發(fā)達，水稻生長期間不施農(nóng)藥、化肥，一次性施足基肥，主要依靠養(yǎng)殖池塘中的殘餌、糞便等產(chǎn)生營養(yǎng)。

3.2 稻蝦共作對水質的影響

水質分析結果顯示，高稈稻種植水體DO含量和pH值均高于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池。相近蝦苗放養(yǎng)模式下，高稈稻種植水體TN、TP、NH4+-N、NO2--N含量以及沉積物TP、OM等富營養(yǎng)化元素含量低于傳統(tǒng)養(yǎng)殖池，結果表明，高稈稻種植對水體N、P及沉積物TP、OM吸收轉化能力強于水草，水草對水體有機質的吸收轉化能力要優(yōu)于高稈稻。

水環(huán)境因子對養(yǎng)殖生產(chǎn)有重要影響。環(huán)境pH值變化可影響甲殼類存活率、生長、離子調節(jié)和外骨骼的礦化作用[5]，過高或過低的pH值可能導致甲殼類大量死亡[6]。DO含量對水產(chǎn)動物攝食率、餌料利用率和增質量率有很大影響，同時還具有凈化水質的作用[7]。氨氮對甲殼動物的毒害機制主要體現(xiàn)在生長、滲透調節(jié)、代謝等方面[8-10];亞硝酸鹽含量過高會使養(yǎng)殖對象血液中血紅蛋白分子失去載氧能力，導致組織缺氧、代謝紊亂等。氮對水稻生長起著重要作用，高稈稻生長期水體TN、NO2--N含量呈先高后低至養(yǎng)殖末期又升高的變化趨勢，可能因為種養(yǎng)初期開始施基肥，水中氮含量較高，水稻對其吸收慢，大部分溶解于水中，隨著水稻生長，尤其是分蘗期對氮素需求量大[11]，NO2--N含量呈現(xiàn)較快的下降趨勢。水稻拔節(jié)后期對氮素影響明顯減小，成熟期停止對氮素的吸收[12]。整體來看，本試驗期間各點位水體pH值、DO指標符合GB 11607—1989《漁業(yè)水質標準》要求;水體pH值、N、P、有機質指標達到DB 32/T 1705—2018《太湖流域池塘養(yǎng)殖水排放要求》一級排放標準。

3.3 稻蝦共作對水體浮游生物的影響

浮游植物是水體的初級生產(chǎn)者，為整個稻田水體食物網(wǎng)提供最初營養(yǎng)和能量來源[13]。種養(yǎng)前、中期，水體浮游植物密度呈上升趨勢，這段時期處于水稻分蘗和拔節(jié)期，由于稻田施肥，導致水體N、P營養(yǎng)鹽充足;其次，水稻生長高度較低、密度較小，水面覆蓋有限，給浮游植物提供了充足的光照，這2點均有利于浮游植物生長與繁殖。9月以后，隨著水稻對水面覆蓋面積的加大，稻田光照減弱以及水溫降低，抑制了浮游植物生長。南3#田塊水體浮游植物密度和生物量偏低，可能與浮游動物對浮游植物的脅迫以及稻田水環(huán)境綜合因素變化有關。

浮游動物是水體生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，其種類構成和數(shù)量的變化可反映水體的環(huán)境質量變化。水溫是控制浮游動物密度和生物量變化的重要環(huán)境因素[14]，在一定范圍內，溫度越高，對浮游動物的生長和發(fā)育越有利[15]。水稻分蘗和拔節(jié)期，水面光照、水溫均有利于浮游動物增殖。到灌漿期之后，溫度逐漸降低，光照逐漸減弱，水稻對水面的覆蓋度加大，抑制了浮游動物生長。同時浮游植物數(shù)量的變化也影響浮游動物數(shù)量變化。水中磷濃度對淡水浮游動物的食物質量有較大影響，進而會影響種群大小[16]，輪蟲群落構成與水體初級生產(chǎn)力有關，而初級生產(chǎn)力隨水體磷濃度的增大而增加。試驗結果也顯示，在7月和10月水體磷濃度和浮游動物密度均呈現(xiàn)2個峰值。

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