江漢平原典型稻蝦綜合種養(yǎng)模式氮磷流失特征及風(fēng)險(xiǎn)

摘要：選擇江漢平原稻蝦綜合種養(yǎng)典型區(qū)域湖北省潛江市浩口鎮(zhèn)作為研究區(qū)，研究單一稻作（RM）、稻蝦共作（RCC）、稻蝦共生（RCS）3種典型模式稻季氮磷流失特征及其風(fēng)險(xiǎn)。田間原位監(jiān)測表明，RCS田面水水位顯著高于RM和RCC（P<0.001）；全生育期田面水總氮（TN）平均濃度表現(xiàn)為RCC［（4.44±6.61） mg/L］>RM［（3.23±5.54） mg/L］>RCS［（2.95±4.71） mg/L］，總磷（TP）平均濃度表現(xiàn)為RCC［（0.38±0.46） mg/L］>RCS［（0.37±0.42） mg/L］>RM［（0.22±0.26） mg/L］。RCC、RCS模式TN流失負(fù)荷分別是RM模式的1.39、1.19倍，TP流失負(fù)荷分別是RM模式的2.19、10.16倍；整體上，稻蝦綜合種養(yǎng)模式的氮磷流失負(fù)荷大于單一稻作。RM、RCC氮磷流失關(guān)鍵期為施肥后1周與降雨的耦合期，RCS氮磷流失關(guān)鍵期為成蝦收獲排水期。影響RM、RCC、RCS模式氮磷流失的關(guān)鍵影響因素分別是降雨、施肥，降雨、投餌、頻繁的人為灌排水，高水位運(yùn)行、成蝦收獲期人為排水。

關(guān)鍵詞：稻蝦綜合種養(yǎng)模式；農(nóng)業(yè)面源污染；氮磷流失；江漢平原

中圖分類號(hào)：X71；X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2024）09-0028-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.09.006 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Characteristics and risk of nitrogen and phosphorus losses of typical rice-crayfish farming patterns in the Jianghan Plain

ZHANG Yi-jie1，2，3， ZHUANG Yan-hua1，2，3， ZHANG Qin-jing1，2，3， ZHANG Liang1，2，3， ZHANG Fu-lin4，5

（1. Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology/Hubei Provincial Engineering Research Center of Non-Point Source Pollution Control， Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430077， China； 2. Key Laboratory for Environment and Disaster Monitoring and Evaluation， Hubei/Jianghan Plain-Honghu Lake Station for Wetland Ecosystem Research， Wuhan 430077， China； 3. University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China； 4.Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China； 5.Qianjiang Agricultural Environment and Cultivated Land Conservation Scientific Observation and Experiment Station， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Qianjaing 433116， Hubei， China）

Abstract：Houkou Twon， Qianjaing City， Hubei Province， a typical area of rice-shrimp integrated farming in Jianghan Plain， was selected as the study area to reveal the characteristics and risk of total nitrogen （TN） and total phosphorus （TP） losses in rice season under three typical patterns of rice monoculture （RM）， rice-crayfish coculture （RCC） and rice-crayfish symbiosis （RCS）. The results of the field in situ monitoring indicated that the surface water level in RCS was significantly higher than that of RM and RCC during the whole growth period （P<0.001）. Additionally， the average TN concentration was highest in the RCS ［（4.44±6.61） mg/L］， followed by RM ［（3.23±5.54） mg/L］ and RCC ［（2.95±4.71） mg/L］； the average TP concentration was highest in RCC ［（0.38±0.46） mg/L］， followed by RCS ［（0.37±0.42） mg/L］ and RM ［（0.22±0.26） mg/L］. TN loss loads of RCC and RCS were 1.39 and 1.19 times of RM， respectively； and the TP loss loads of RCC and RCS were 2.19， 10.16 times of RM. Overall， the loss loads of the rice-crayfish farming patterns were higher than those of the rice monoculture pattern. The critical periods for TN and TP loss in RM and RCC were the coupling period of the 1 week after fertilization and the rainfall， and the critical periods in RCS were during the drainage period for shrimp harvesting. In RM， the critical factors affecting the TN/TP loss were rainfall and fertilization； in RCC， the critical factors were rainfall， shrimp bait use and frequent anthropogenic drainage； in RCS， the water management with high surface water level and the anthropogenic drainage during the shrimp harvest were the critical factors.

Key words： rice-crayfish farming pattern； agricultural non-point source pollution； nitrogen and phosphorus losses； Jianghan Plain

稻蝦綜合種養(yǎng)是將水稻種植與克氏原螯蝦共作/輪作所形成的互利共生的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，在促進(jìn)穩(wěn)產(chǎn)穩(wěn)收、實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)升級(jí)的同時(shí)，可提高土壤肥力，已成為推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和鄉(xiāng)村振興的主導(dǎo)模式［1］。2014年后，湖北省稻蝦綜合種養(yǎng)規(guī)?？焖贁U(kuò)增，呈現(xiàn)“井噴式”發(fā)展，至2022年湖北省小龍蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量達(dá)113.83萬t，占全國總產(chǎn)量的39.38%，排名全國第一［2，3］。目前，稻蝦綜合種養(yǎng)已發(fā)展出稻蝦輪作、稻蝦共生、一稻三蝦、稻蝦蟹、稻蝦鱉、稻蝦魚、稻蝦鰍等多種模式，普遍具有顯著的增產(chǎn)、增收效果［4］。

稻蝦綜合種養(yǎng)模式下小龍蝦產(chǎn)值為水稻產(chǎn)值的1.7～2.6倍，目前普遍存在重蝦輕稻、過度投喂、蝦溝盲目擴(kuò)張等問題，加上水肥利用效率不高，導(dǎo)致稻蝦綜合種養(yǎng)表現(xiàn)出非共生模式［5-7］?，F(xiàn)有稻蝦綜合種養(yǎng)研究多集中在稻蝦生長品質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益、生物多樣性、水肥利用等方面，有關(guān)稻蝦綜合種養(yǎng)導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的研究相對(duì)較少［4，8-14］。稻蝦共作模式下小龍蝦飼料投入、排泄物和覓食、挖穴活動(dòng)及水肥管理等通過改變氮磷源頭輸入、灌排操作與增加土壤環(huán)境擾動(dòng)等導(dǎo)致其流失特征有別于單一稻作［15，16］。部分研究表明，稻蝦輪作模式蝦季田面水總氮（TN）、總磷（TP）濃度均低于稻季，排水量是稻季的1.3倍，稻季和蝦季TN、TP流失負(fù)荷各占50%［17］；稻蝦共作模式提高了田面水pH、色度、總?cè)芙夤腆w含量、電導(dǎo)率、氧化還原電位和TP濃度，降低了水體溶解氧的含量，氮（N）和磷（P）表觀損失量較中稻模式分別增加10.2 kg/hm2和1.0 kg/hm2［16，18，19］。目前稻蝦綜合種養(yǎng)模式眾多，關(guān)于多種模式氮磷流失特征對(duì)比及其關(guān)鍵期和關(guān)鍵影響因素分析的研究還較有限。相較于經(jīng)濟(jì)效益，稻蝦綜合種養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)同樣是影響其可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

本試驗(yàn)以江漢平原典型稻蝦綜合種養(yǎng)模式為研究對(duì)象，擬通過田間原位監(jiān)測和負(fù)荷估算，對(duì)比研究區(qū)2種典型稻蝦綜合種養(yǎng)模式（稻蝦共作、稻蝦共生）和單一稻作氮磷流失特征及其差異。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在湖北省潛江市浩口鎮(zhèn)柳洲村（112°37′E，30°23′N）。該地處于江漢平原腹地，屬于北亞熱帶季風(fēng)濕潤型氣候，雨熱同期，年均氣溫16.1 ℃，無霜期250 d，年均降雨量1 100 mm。土壤類型為長江沖積物母質(zhì)發(fā)育而成的潮土型水稻土，屬于典型的南方水網(wǎng)區(qū)。

湖北省潛江市是稻蝦連作的發(fā)源地，也是稻蝦共作的創(chuàng)新地，獨(dú)特的氣候和豐富的水資源十分適合小龍蝦的大規(guī)模養(yǎng)殖，全市開展的稻田綜合種養(yǎng)面積占全部水稻種植面積的75%以上［20-22］。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)田間處理，分別對(duì)應(yīng)單一稻作（RM）、稻蝦共作（RCC）、稻蝦共生（RCS）3種典型模式，試驗(yàn)期為2022年6—9月。研究區(qū)及試驗(yàn)點(diǎn)位分布見圖1。

田間管理為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣操作，3種處理的田間操作分別如下：①RM為中稻，面積為0.11 hm2；田面水水位在返青期保持在0～5 cm，分蘗期保持在0～13 cm、后期曬田排水，拔節(jié)孕穗期為0～11 cm，灌漿期為0～10 cm，收獲期逐漸降低水位保持在1～3 cm、自然落干。②RCC為種植5年的稻蝦共作田，稻田中間種植水稻，四周挖梯形環(huán)溝作為小龍蝦養(yǎng)殖溝，長285 m、上口寬3 m、底寬0.9 m、深0.9 m；面積0.31 hm2，田溝面積比為7∶3；稻田堤壩周圍用聚乙烯網(wǎng)膜作為防逃網(wǎng)；養(yǎng)殖溝中小龍蝦為上一季自留蝦苗，小龍蝦在養(yǎng)殖溝內(nèi)生長活動(dòng)，田間水分管理同RM，養(yǎng)殖溝水位長期保持在30～50 cm。③RCS，面積為0.54 hm2，田溝面積比為7∶3；水稻返青后將蝦苗投放稻田，稻田堤壩周圍用聚乙烯網(wǎng)膜作為防逃網(wǎng)，水稻插秧后蝦苗投放前田面水位為10～20 cm，投放蝦苗后逐漸加深至30～50 cm。3種處理灌溉水均取自周邊溝渠。

3種模式養(yǎng)分投入（表1）具體措施為：RM為6月3日拋秧，6月18日和7月6日施蘗肥和追肥，蘗肥施用復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為26%、10%、15%，下同），追肥施用尿素，P肥、K肥作為蘗肥一次性施用；RCC為6月13日插秧，6月14日、27日施底肥和蘗肥，底肥施用復(fù)合肥，追肥為尿素和復(fù)合肥混施，N肥用量以基肥∶蘗肥=6∶4的比例施用，每天18：00左右向養(yǎng)殖溝投喂3.0～3.5 kg小龍蝦專用飼料（粗蛋白質(zhì)含量32%）；RCS，6月9日插秧和施肥，底肥為尿素和復(fù)合肥混施，N肥、P肥和K肥全部基施，6月13日、14日全田分批投放蝦苗140.0、109.5 kg，6月14—18日、19—24日、24日后每天18：00左右分別施小龍蝦專用飼料10、15、20 kg/d，小龍蝦飼料為正邦牌蝦飼料，TP含量≥1%。

1.3 監(jiān)測內(nèi)容與方法

分別對(duì)3塊試驗(yàn)田進(jìn)行田間原位監(jiān)測，在施肥、投餌、降雨、灌溉和排水等農(nóng)事操作時(shí)監(jiān)測水位，并同步采集水樣。每次降雨、灌溉、排水前后記錄稻田和養(yǎng)殖溝的水位，灌溉量和排水量采用差減法計(jì)算，降雨量由Dynamet科研級(jí)自動(dòng)氣象站（Dynamet 2）計(jì)量；在進(jìn)出水口采集灌溉、排水樣，在試驗(yàn)期間利用干凈燒杯/SDM6型雨量器收集降雨樣品，取每次降雨的全過程樣（降雨開始至結(jié)束）；施肥后7 d內(nèi)每天采集田面水水樣并同步監(jiān)測水位，施肥7 d后每3 d采樣監(jiān)測1次；用50 mL醫(yī)用注射器在試驗(yàn)田采集3個(gè)點(diǎn)的混合水樣，注入100 mL采樣瓶，所有水樣采集后立即帶回實(shí)驗(yàn)室分析。水樣TN、TP濃度分別采用堿性過硫酸鉀消解-紫外分光光度法、過硫酸鉀氧化-鉬藍(lán)比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與處理

1.4.1 TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算

1）RM的TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算。RM四周田埂約為10 cm，排水分為人為排水和降雨自然溢流兩種方式。人為排水時(shí)TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算分別見式（1）、式（2）。

[QRM=S×（h前-h后）] （1）

[LRM，r=in（Ci×QRM，i）S] （2）

式中，QRM為主動(dòng)排水時(shí)排水量；S為RM試驗(yàn)田面積；h前、h后分別為排水前、后田面水水位；LRM，r為主動(dòng)排水時(shí)TN或TP流失負(fù)荷；QRM，i為第i次完整人為排水量；Ci為單次排水事件排水樣TN或TP濃度；i為一次完整排水事件，n為排水事件總數(shù)。

自然溢流時(shí)TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算見式（3）。

[LRM，p=im（CRM，t-1×hRM，t-1+Cp，t×hp，t-CRM，t×hRM，t）]

&nbsp; （3）

式中，LRM，p為降雨溢流時(shí)TN、TP流失負(fù)荷；CRM，t-1、CRM，t分別為RM處理第t次降雨前、后田面水TN或TP濃度；hRM，t-1、hRM，t分別為第t次降雨前、后田面水水位；Cp，t為第t次降雨樣中TN或TP濃度；hp，t為第t次降雨量；i為一次溢流事件；m為溢流事件總數(shù)。

2）RCC的TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算。RCC幾乎不產(chǎn)生溢流，均由人為控制排水口排水，人為開放排水管排水一次為一次徑流。排水分為稻田排水、養(yǎng)殖溝排水和全田排水3種方式。稻田、養(yǎng)殖溝、全田排水時(shí)排水量計(jì)算分別見式（4）、式（5）、式（6），TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算見式（7）。

[QRCC，paddy=Spaddy×（h前-h后）] （4）

[QRCC，ditch=（A前-A后）×l] （5）

[QRCC=QRCR，paddy+QRCR，ditch] （6）

[LRCC=in（Ci×QRCC，i）S] （7）

式中，QRCC，paddy為稻田排水時(shí)排水量；Spaddy為RCC稻田面積；h前、h后分別為稻田排水前、后田面水水位；QRCC，ditch為養(yǎng)殖溝排水時(shí)排水量；A前、A后分別為排水前、后養(yǎng)殖溝橫截面積；l為養(yǎng)殖溝長度；QRCC為全田排水時(shí)排水量；LRCC為TN或TP流失負(fù)荷；QRCC，i為第i次完整人為排水量；Ci為單次排水事件排水樣TN或TP濃度；S為RCC全田面積；i為一次完整排水事件；n為排水事件總數(shù)。

3）RCS的TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算。RCS幾乎不產(chǎn)生溢流，排水同RCC的人為排水情況，排水量計(jì)算見式（8），TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算見式（9）。

[QRCS=S×（h前-h后）] （8）

[LRCS=in（Ci×QRCS，i）S] （9）

式中，QRCS為主動(dòng)排水時(shí)排水量；S為RCS全田面積；h前、h后分別為排水前、后田面水水位；LRCS為TN、TP流失負(fù)荷；QRCS，i為第i次完整人為排水量；Ci為單次排水事件排水樣TN、TP濃度；i為一次完整排水事件；n為排水事件總數(shù)。

1.4.2 TN、TP濃度衰減率計(jì)算 TN、TP濃度在施肥后第一天達(dá)到峰值，在水稻吸收和土壤吸附等作用下，TN、TP濃度逐漸衰減［23］。衰減率以施肥后第一天濃度衰減的百分比計(jì)算，見式（10）。

[R=Ci-C1Ci×100%] （10）

式中，R為TN、TP衰減率；Ci為施肥后第i天田面水TN、TP濃度；C1為施肥后第一天田面水TN、TP濃度。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理與分析 本研究共獲取了試驗(yàn)田 6—9月水位、TN濃度、TP濃度、日尺度降雨數(shù)據(jù)；采用Excel 2016軟件進(jìn)行水位、濃度數(shù)據(jù)整理；采用SPSS 26.0軟件對(duì)試驗(yàn)田6—9月水位進(jìn)行差異性檢驗(yàn)；基于水量平衡原理和式（1）至式（9）進(jìn)行TN、TP流失負(fù)荷計(jì)算；運(yùn)用ArcGIS10.2.2、Origin 2023b軟件進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種模式田面水水量動(dòng)態(tài)變化

生育期試驗(yàn)田田面水水位動(dòng)態(tài)變化見圖2，灌溉、降雨、排水和施肥等事件是影響田面水水位的主要因素，RM、RCC和RCS田面水水位在0～13 cm、0～18 cm和0～55 cm，RCS田面水水位顯著高于RM、RCC處理（P<0.001），RM和RCC間差異不顯著。RCS通過保持較高水位調(diào)節(jié)水溫，以緩解小龍蝦對(duì)水溫變化的應(yīng)激反應(yīng)［24，25］，后期由于收獲成蝦和水稻收割排水導(dǎo)致田面水位瞬時(shí)下降（圖2c）。RM、RCC、RCS在整個(gè)水稻生育期共灌溉5、10、7次，排水3、5、9次，RCC和RCS灌排相較于RM更為頻繁；RCC、RCS灌溉量分別是RM處理的1.31、2.53倍，排水量分別是RM處理的1.04、3.34倍，RCC和RCS相較于RM均增加了灌溉量和排水量。

2.2 3種模式田面水TN、TP濃度動(dòng)態(tài)變化

田面水是氮磷流失的起點(diǎn)，其氮磷濃度可以表征氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)［26］。由圖3可知，RM、RCC、RCS田面水TN濃度分別為0.09～20.23 mg/L、0.27～25.44 mg/L、0.32～21.14 mg/L。3種模式田面水TN濃度的變化趨勢基本一致，均在施肥后1～2 d濃度達(dá)到峰值。第一次施肥后，RM、RCC、RCS田面水TN濃度峰值分別為20.23、25.44、20.86 mg/L，且在施肥后第七天衰減率分別達(dá)86.15%、88.38%、87.27%；追肥后，RM、RCC田面水TN濃度峰值分別為19.63、18.53 mg/L；因未追肥，RCS田面水TN濃度逐漸降低。RCS田面水TN平均濃度最低，為（2.95±4.71） mg/L，這是由于RCS的全生育期施氮量最少；RM田面水TN平均濃度為（3.23±5.54） mg/L，低于RCC的（4.44±6.61） mg/L，這是由于RCC頻繁施用蝦飼料及小龍蝦的擾動(dòng)，導(dǎo)致TN濃度高于RM［27］。

由圖4可知，RM、RCC、RCS田面水TP濃度分別為0.01～1.13 mg/L、0.01～2.26 mg/L、0.02～2.43 mg/L；磷肥是田面水TP的主要來源［28］，RCC和RCS的TP濃度均在施磷肥后2 d內(nèi)達(dá)到峰值，分別為2.26、2.42 mg/L。RM和RCC均在施用氮肥后TP濃度有所升高，一方面，施肥對(duì)土壤的擾動(dòng)導(dǎo)致吸附態(tài)磷素的釋放［29］；另一方面，氮肥投入通過刺激磷酸酶活性提高了土壤有機(jī)磷礦化度，從而增加了土壤無機(jī)磷含量［30-32］。全生育期TP平均濃度（0.33 mg/L）顯著小于TN（3.51 mg/L），更易受灌溉、蝦苗投放、小龍蝦活動(dòng)擾動(dòng)以及投餌等多因素影響［33］，整體波動(dòng)較為明顯。RCC和RCS田面水TP平均濃度分別為（0.38±0.46） mg/L、（0.37±0.42） mg/L，高于RM田面水TP平均濃度［（0.22±0.26） mg/L］，且RCS與RM差異顯著（P<0.05），施肥、持續(xù)的飼料投入和小龍蝦活動(dòng)擾動(dòng)共同影響磷素輸入和釋放，進(jìn)而導(dǎo)致RCC和RCS田面水TP濃度偏高［33， 34］。

2.3 3種模式TN、TP流失負(fù)荷及其流失關(guān)鍵期

為了估算3種模式氮磷流失負(fù)荷并識(shí)別流失關(guān)鍵期，對(duì)稻季自然降雨溢流和人為排水導(dǎo)致的排水事件進(jìn)行水量水質(zhì)監(jiān)測（圖5、圖6）。RM、RCC、RCS分別產(chǎn)流3、7、4次，TN流失負(fù)荷由高到低依次為RCC（4.27 kg/hm2）、RCS（3.65 kg/hm2）、RM（3.07 kg/hm2），TP流失負(fù)荷由高到低依次為RCS（1.77 kg/hm2）、RCC（0.38 kg/hm2）、RM（0.17 kg/hm2）。由此可見， 2種稻蝦綜合種養(yǎng)模式下的氮磷流失風(fēng)險(xiǎn)均大于單一稻作模式。

RM的TN流失負(fù)荷表現(xiàn)為6月19日（2.12 kg/hm2）>7月5日（0.68 kg/hm2）>7月21日（0.27 kg/hm2），TP流失負(fù)荷為7月5日（0.08 kg/hm2）>6月19日（0.06 kg/hm2）>7月21日（0.03 kg/hm2）。RM在3次產(chǎn)流期間，降雨量分別為56、36、96 mm。6月19日，產(chǎn)流發(fā)生在施蘗肥后1 d，導(dǎo)致氮磷流失較高；7月21日降雨量大，但田面水TN、TP濃度（0.45、0.05 mg/L）偏低，導(dǎo)致氮磷流失負(fù)荷較少［35］。密集降雨疊加施肥后的高濃度田面水導(dǎo)致氮磷流失集中發(fā)生在分蘗期［36，37］，分蘗期TN、TP流失負(fù)荷分別占總負(fù)荷的91.21%和82.35%。降雨和施肥疊加是RM氮磷流失的關(guān)鍵因素。

RCC的TN、TP流失負(fù)荷均表現(xiàn)為6月19日（2.12、0.19 kg/hm2）和6月21日（1.12、0.11 kg/hm2）遠(yuǎn)高于其余時(shí)間。高田面水水位（9 cm）疊加暴雨（56.63 mm）是導(dǎo)致6月19日和21日排水量較大的原因，其排水量分別為219.90、121.70 m3。RCC田面水分管理為淺濕灌溉模式，分蘗初期田面實(shí)行淺水層和濕潤交替管理，田面水水位維持在1～3 cm，6月21日將田面水完全排干導(dǎo)致排水量較大。RCC氮磷流失主要發(fā)生在分蘗期，TN、TP流失負(fù)荷分別占總負(fù)荷的76.08%和77.61%。RCC排水事件為降雨及灌溉后人為主動(dòng)排水，降雨和施肥疊加以及相對(duì)頻繁的灌排水操作是導(dǎo)致RCC氮磷流失的關(guān)鍵因素。

RCS的TN流失負(fù)荷表現(xiàn)為8月13日（2.76 kg/hm2）>8月7日（0.72 kg/hm2）>7月9日（0.10 kg/hm2）>9月5日（0.07 kg/hm2），TP流失負(fù)荷表現(xiàn)為8月7日（1.35 kg/hm2）>8月13日（0.41 kg/hm2）>9月5日（0.01 kg/hm2）>7月9日（0.00 kg/hm2），4次排水事件均為人為主動(dòng)排水。TN、TP流失負(fù)荷表現(xiàn)為8月7日和13日遠(yuǎn)大于其他兩次，其TN、TP流失負(fù)荷分別占總負(fù)荷的95.34%和98.88%。8月7日和13日成蝦收獲期間，稻田和養(yǎng)殖溝水位分別由捕蝦前的42、86 cm降至捕蝦后的10、51 cm。小龍蝦收獲導(dǎo)致的大量人為排水是RCS氮磷流失的關(guān)鍵因素。

3 小結(jié)

本研究通過稻季的田間試驗(yàn)監(jiān)測稻蝦綜合種養(yǎng)模式和單一稻作模式的田面水水量水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化，分析氮磷流失特征，識(shí)別氮磷流失關(guān)鍵時(shí)期及關(guān)鍵影響因素。

1）稻蝦綜合種養(yǎng)灌排水量均明顯高于單一稻作。稻蝦共作模式和稻蝦共生模式田面水灌溉量分別是單一稻作的1.31、2.53倍，排水量分別是單一稻作的1.04、3.34倍。

2）施肥和投餌是影響田面水TN、TP濃度的主要因素，全生育期TN平均濃度表現(xiàn)為稻蝦共作模式［（4.44±6.61） mg/L］>單一稻作模式［（3.23±5.54） mg/L］>稻蝦共生模式［（2.95±4.71） mg/L］，全生育期TP平均濃度表現(xiàn)為稻蝦共作模式［（0.38±0.46） mg/L］>稻蝦共生模式［（0.37±0.42） mg/L］>單一稻作模式［（0.22±0.26） mg/L］。

3）相較于單一稻作，稻蝦綜合種養(yǎng)增加了TN、TP流失負(fù)荷，流失風(fēng)險(xiǎn)更大。全生育期稻蝦共作模式和稻蝦共生模式TN流失負(fù)荷分別是單一稻作的1.39、1.19倍，TP流失負(fù)荷分別是單一稻作的2.24、10.41倍。

4）單一稻作、稻蝦共作模式氮磷流失關(guān)鍵期為稻季施肥后1周與降雨的耦合期，稻蝦共生模式氮磷流失關(guān)鍵期為成蝦收獲排水期。單一稻作、稻蝦共作、稻蝦共生模式氮磷流失的關(guān)鍵影響因素分別是降雨、施肥，降雨、投餌、頻繁的人為灌排水，高水位運(yùn)行、成蝦收獲期人為排水。

稻蝦綜合種養(yǎng)模式的水分管理、肥料和飼料等種養(yǎng)模式存在顯著差異，導(dǎo)致一系列生態(tài)環(huán)境問題，包括氮磷流失、抗生素殘留、重金屬污染、溫室氣體排放等，其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)有待從機(jī)理、評(píng)估方法和防控措施等多方面開展系統(tǒng)、深入研究。

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收稿日期：2024-07-02

基金項(xiàng)目：湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2021CFA083；2024AFA020）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U21A2025）

作者簡介：張怡杰（1998-），女，山西臨汾人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槊嬖次廴颈O(jiān)測與防治，（電話）15934511561（電子信箱）zhangyj@apm.ac.cn；通信作者，莊艷華，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染、流域水環(huán)境演變、農(nóng)田面源與溫室氣體協(xié)同減排研究，（電子信箱）zhuang@apm.ac.cn。

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