稻-鴨-蝦種養(yǎng)模式水體理化因子周年變化特征及水質(zhì)模糊綜合評價

中圖分類號 S511;X824 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1000-2421（2025）03-0065-09

克氏原螯蝦（Procambarusclarkii），俗稱小龍蝦，是我國養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量最高的淡水經(jīng)濟(jì)蝦類。稻-蝦連作模式（rice-crayfish continuous culture model，RCCC）是小龍蝦養(yǎng)殖的主要模式，該模式充分利用了稻田時空和水土資源，讓小龍蝦在稻田中和水稻互利共生：水稻秸稈為小龍蝦提供棲息場所，腐爛后促進(jìn)浮游生物生長，為小龍蝦提供豐富的天然餌料1；小龍蝦攝食水稻害蟲，其糞便和殘餌提供肥力，減少農(nóng)藥和化肥的施用量，具有顯著的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益，即\"雙水雙綠\"模式[2]。另外，RCCC模式中小龍蝦在稻田中實現(xiàn)“自繁自養(yǎng)”，解決了小龍蝦養(yǎng)殖業(yè)快速擴(kuò)張期的苗種需求，顯著降低了養(yǎng)殖成本。然而，長期研究表明，該模式面臨兩大結(jié)構(gòu)性矛盾：其一是小龍蝦“自繁自養(yǎng)”會造成養(yǎng)殖密度失控，易引發(fā)種內(nèi)資源競爭，迫使過量投喂飼料并加劇水體富營養(yǎng)化[3]；其二是水稻生長期養(yǎng)分供需錯位，仍需多次施用化肥，造成水體氮磷元素的劇烈波動[4]。上述問題影響了RCCC的水環(huán)境健康，制約了“雙水雙綠\"模式的綠色發(fā)展。

前期研究發(fā)現(xiàn)，稻田養(yǎng)鴨通過鴨群生物調(diào)控功能可實現(xiàn)多重生態(tài)增益：鴨的捕食行為可抑制小龍蝦過度繁殖，動態(tài)調(diào)節(jié)種群密度[5]；除草、除蟲活動減少農(nóng)藥依賴6；鴨糞為系統(tǒng)補(bǔ)充生物肥料，緩解養(yǎng)分階段性匱乏[7]。理論上，通過稻、鴨和蝦之間的多物種協(xié)同作用，可形成“密度調(diào)控-養(yǎng)分緩釋-水質(zhì)凈化”的閉環(huán)。因此，本研究整合稻-蝦連作與稻-鴨共作，構(gòu)建稻-鴨-蝦種養(yǎng)技術(shù)模式（rice-duck-crayfish integratedmodel，RDCI），形成綠色循環(huán)種養(yǎng)農(nóng)業(yè)新模式。然而，該模式下水質(zhì)的周年動態(tài)特征尚不明晰，制約了系統(tǒng)的精準(zhǔn)管理。

目前，傳統(tǒng)水質(zhì)評價方法常采用單因子指數(shù)法或綜合污染指數(shù)法，難以有效處理水質(zhì)指標(biāo)的不確定性與模糊性，而模糊綜合評價法通過構(gòu)建隸屬函數(shù)和權(quán)重矩陣，可更科學(xué)地反映復(fù)雜種養(yǎng)系統(tǒng)水質(zhì)等級的動態(tài)變化[8-9]。因此，本研究以RCCC和灌溉渠（irrigationcanal，IC）水體為對照，開展RDCI水質(zhì)的定點監(jiān)測，分析鴨群引入后RDCI不同時期水體理化因子的變化特征，并利用模糊綜合評價法評估其水質(zhì)等級，旨在為RDCI水質(zhì)管理提供理論支撐，為該模式的推廣提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗場地

試驗地點位于湖北省監(jiān)利市新溝鎮(zhèn)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)雙水雙綠科研基地 （29^°59^′N，112^°38^′E） 。該基地建于2018年，總面積 33hm² ，基地內(nèi)設(shè)有四十余個中試和小試稻田，長期開展蝦稻種養(yǎng)模式創(chuàng)新、品種篩選、綠色防控及水質(zhì)監(jiān)測等方面的研究。基地所在地氣候條件優(yōu)越，年平均氣溫約為 15～16^°C ，年降水量 1100～1300mm ，是“雙水雙綠”的核心區(qū)域。

1.2 試驗田設(shè)置

選擇基地內(nèi)相鄰的6塊RCCC稻田為試驗用地，將其中3塊改造為RDCI試驗田，另3塊為RCCC對照田，每塊稻田的面積約為 4000m² 。相較于對照田，試驗田在外田埂搭建鴨棚，鴨棚通過機(jī)耕道與田面相連，便于鴨進(jìn)入稻田活動；內(nèi)田埂在稻-鴨共作期用 100cm 高的尼龍網(wǎng)搭建圍欄，防止鴨逃逸（圖1A）。所有稻田四周均設(shè)有寬 2m 、深 1m 的環(huán)溝，環(huán)溝內(nèi)設(shè)有獨立的進(jìn)水口與灌溉渠相連。

時期：

3—6月是小龍蝦養(yǎng)殖期，4月投放蝦苗，5—6月上旬捕撈成蝦。養(yǎng)蝦期飼料投喂量為 1650kg/hm² ，臺田水深 0.4～0.6m ，環(huán)溝水深約 1.9～2.3m ，水深隨氣溫升高逐漸增加。

6月中旬一7月上旬是水稻返青期，6月中旬移栽水稻，品種為華墨香3號，種植密度 14cm×30cm ，每穴5＼～6株，插秧前施用復(fù)合肥 450kg/hm² （N：P₂O₅：K₂O=22：6：12） 。

7月中旬一9月初是稻-鴨共作期，在插秧后15d放入20日齡的試驗鴨，180只/ hm² ，鴨品種為武禽10號（武漢市農(nóng)科院選育品種）。每天上午06：00將鴨從鴨棚中趕人稻田，活動至下午，18：00收鴨，補(bǔ)食1次（放鴨前期投喂鴨配合飼料，后期投喂稻谷），投喂量為鴨體質(zhì)量的 10% 。9月初，水稻抽穗前將鴨回捕。

9—10月是水稻成熟期，本期的生產(chǎn)管理主要是10月下旬收割水稻。整個水稻生育期內(nèi)不打農(nóng)藥，分別在分蘗末期和成熟期曬田，每次5～7d，其余時間田面水位保持 0.1m 。

11月一翌年2月是越冬育苗期，11月上旬上水淹田，翌年1月種植水草。越冬期臺田水深約 0.2m ，環(huán)溝水深約 1.7m 。越冬期間每周根據(jù)水溫投喂 1～ 3次飼料，每次投喂量約為 7.5kg/hm² 。

RCCC的田間管理與RDCI基本一致。但由于對照組不放鴨，導(dǎo)致小龍蝦密度較高，養(yǎng)蝦期根據(jù)小龍蝦密度調(diào)整飼料投喂量為 1763kg/hm² 。同時，水稻種植期施肥量略高，具體為插秧前施用復(fù)合肥450kg/hm²（N：P₂O₅ ：K2O=22：6：12），7月中旬追施尿素75kg/hm² （含 N46% ）。

1.4樣品采集

設(shè)定2023年3月至2024年2月為RDCI的1個生產(chǎn)周期，本試驗采樣在本周期內(nèi)完成。分別在養(yǎng)蝦期（3月、4月、5月）水稻返青期（6月），稻-鴨共作期（7月、8月）水稻成熟期（9月）和越冬期（11月、1月）采集水樣。采用9點法采樣，樣點選擇為田面5點和環(huán)溝4點（圖1B），灌溉渠的采樣點位于各個田塊對應(yīng)的進(jìn)水口附近。上午08：00—10：00進(jìn)行采樣，采樣前測量水深，確定采水深度。水樣采集裝置為 2.5L 有機(jī)玻璃采水器，采樣前先用采樣點水樣進(jìn)行潤洗。在各個點位采集表層（水面下 0.1～0.2m ）、中層（水深1/2處）和底層（田面/溝底上方 0.1～0.2 m）水樣共20L（若采樣點位水深不足 0.3m ，則只取

1.3 種養(yǎng)管理

根據(jù)稻、鴨、蝦的生育期及其對生產(chǎn)季節(jié)的需求開展生產(chǎn)管理，將RDCI的生產(chǎn)種養(yǎng)管理分為5個

中層水樣）。水樣采集后混勻，取1L水用于水體化學(xué)因子的測定。

1.5 水體理化因子測定

現(xiàn)場使用便攜式水質(zhì)分析儀（HQ4300）測定水溫（water temperature，WT）、溶氧（dissolved oxygen，DO）和 pH 。采集 500mL 混合水樣測定總氮（totalnitrogen，TN）、總磷（totalphosphorus，TP）和化學(xué)需氧量（chemical oxygen demand， COD_Mn ）；采集500mL混合水樣抽濾（孔徑 0.22μm） 后測定氨氮（ am^- monia nitrogen， NH₄⁺-N） 和硝態(tài)氮（nitratenitrogen， 。水質(zhì)指標(biāo)的測定方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用軟件MicrosoftExcel2019、IBMSPSSStatistics25.0及GraphPad8進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、分析和圖表繪制，圖表中試驗數(shù)據(jù)均表示為平均數(shù) ± 標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）。采用單因素方差分析（one-wayANO-VA），LSD分析法檢驗試驗組和對照組以及不同時期數(shù)據(jù)的差異性，取 Plt;0.05 作為差異顯著性判定標(biāo)準(zhǔn)。

1.7 熵權(quán)模糊綜合評價法

1）確定因子集。選擇DO、TN、TP、 NH₄⁺ -N和COD_Mn 作為評價因子，構(gòu)建因子集 U={DO ，TN，TP，NH₄⁺-N，COD_Mn} ○

2）確定評價集。根據(jù)GB3838一2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，將水質(zhì)級別定為5級，構(gòu)建評價集 V={I，II，II，IV，V}

3）確定隸屬函數(shù)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)確定的限值（表1），確定各因子的隸屬函數(shù)，計算隸屬度 ?_Pi，j ，并構(gòu)造模糊關(guān)系矩陣p=（pi.j）m×no

第I級環(huán)境質(zhì)量隸屬函數(shù)為：

第 I～V 級環(huán)境質(zhì)量隸屬函數(shù)為：

第 V 級環(huán)境質(zhì)量隸屬函數(shù)為：

j+l 級水質(zhì)類別標(biāo)準(zhǔn)值。

4）熵權(quán)法確立權(quán)重集。步驟1：數(shù)據(jù)歸一化。為了消除不同單位或量級尺度的影響，在賦權(quán)之前對水體理化因子的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，轉(zhuǎn)變?yōu)閇0，1]區(qū)間的數(shù)值。對于DO評價指標(biāo)數(shù)值大為優(yōu)，采用式（1）；對于TN、TP等評價指標(biāo)以數(shù)值小為優(yōu)，采用式（4）：

r_i，j，x_i，j 為決策樣本 i 的第 j 項因子的歸一化和初始數(shù)值； x_jmin，x_jmax 為各決策樣本中第 j 項因子的最大和最小值。

步驟2：計算因子 j 的信息熵 H_j

f_i，j 為決策樣本 i 的第 j 項因子所占比例，其中 i= 若 f_i，j=0 ，則 lnf_i，j=0 ，以確保該式有計算意義。

步驟3：計算參評因子j的熵權(quán)ωj：

（20 ω_j 的取值范圍為 0～1 ，并且滿足條件 1。

5）水質(zhì)評價。將模糊關(guān)系矩陣 ρ=（ρ_i，j）_m×n 與權(quán)重向量 W 利用合成算子進(jìn)行復(fù)合計算，公式如下：

采用加權(quán)等級原則對模糊綜合評價結(jié)果進(jìn)行向量分析[8-9]，得到評價對象的相對位置，計算公式如下：

式（9）中， b_j 表示評價對象對第j級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度， b_j 的變化范圍是[1，5]。當(dāng) b_jlt;1.5 時，水質(zhì)為I類;當(dāng) 1.5?b_jlt;2.5 時，水質(zhì)為Ⅱ類;當(dāng) 2.5?b_jlt;3.5 時，水質(zhì)為Ⅲ類；當(dāng) 3.5?b_jlt;4.5 時，水質(zhì)為V類；當(dāng)b_j?4.5 時，水質(zhì)為V類。

2 結(jié)果與分析

2.1 水體理化因子的變化

1）WT、DO和pH值的變化。WT、DO和pH值的周年變化如圖2所示。RDCI、RCCC和IC全年WT變化范圍分別為 3.23～33.50，2.50～32.90. 3.75～32.65^°C ，三者WT均在6月達(dá)到全年最高，1月降至全年最低。

RDCI全年DO的變化范圍為2.42～11.75mg/L，5 月DO最低，1月DO最高。RCCC全年DO的變化范圍為 2.39～12.42mg/L ，全年最高和最低值分別出現(xiàn)在7月和1月，其水體DO的全年變化趨勢與RDCI基本一致，各個時期也無顯著差異。相比于IC，RDCI和RCCC的DO含量在9月至翌年1月均高于IC，其中RDCI在11月顯著高于IC，而RCCC在9月和11月均顯著高于IC。

RDCI全年pH值的變化范圍為 7.18～8.32，7 月pH值最低，3月pH值最高。RCCC全年pH值的變化范圍為 7.31～8.17，7 月最低，11月最高。相較于IC，RDCI和RCCC水體pH值在7～8月顯著低于IC，且三者pH值大小關(guān)系為RDCI lt; RCCC

2）TN的變化。如圖3A所示，RDCI全年TN的變化范圍為 0.54～2.12mg/L. ，其中，3月（ （0.54± 0.21） mg/L 為全年最低，隨后在5月（ （1.29±0.20 ））mg/L ）、8月（ 2.12±0.21 ） mg/L ）和11月（ （1.20± 0.04） mg/L ）出現(xiàn)3次峰值。RCCC全年TN的變化范圍為 0.49～1.46mg/L ，峰值和谷值分別出現(xiàn)于5月和4月。與RCCC相比，RDCI在稻-鴨共作期TN含量顯著更高，7月和8月分別是RCCC的1.81和2.34倍；而在養(yǎng)蝦期與越冬期（5月、6月、11月、1月）則低于RCCC。相較于IC，RDCI中TN含量在4月、6—8月及11月顯著高于IC，RCCC則在5月、6月和11月顯著高于IC。

3）TP的變化。如圖3B所示，RDCI全年TP的變化范圍為 0.13～0.50mg/L ，全年呈先增后減的變化趨勢，峰值和谷值分別出現(xiàn)于8月和1月。相比之下，RCCC全年TP變化較小，變化范圍為 0.13～0.23 mg/L ，峰值和谷值分別出現(xiàn)于5月和11月。在稻-鴨共作期，RDCI的TP含量顯著高于RCCC，7月和8月分別是RCCC的1.46和2.12倍。相比于IC，RDCI和RCCC均在5月、6月和11月顯著高于IC。

4） COD_Mn 的變化。如圖3C所示，RDCI全年COD_Mn 的變化范圍為 5.58～18.35mg/L ，變化趨勢與TN一致。其中，在5月（ （13.87±4.65 ） mg/L ）、7月（ （18.35±0.40） N mg/L 和11月（ （10.88±2.64） （2mg/L 出現(xiàn)3次峰值，9月（ （5.58±1.32）mg/L） 降至全年最低。RCCC全年 COD_Mn 的變化范圍為 5.18～ 10.97mg/L ，趨勢與RDCI相似，其峰值和谷值分別為5月和9月。對比顯示，RDCI的 COD_Mn 含量在稻-鴨共作期顯著高于RCCC，7月和8月分別是RCCC的1.78和2.1O倍。相較于IC，RDCI和RCCC的COD_Mn 含量在全年不同月份均大于IC，其中在4月、7月、8月和11月具有顯著差異。

5） NH₄⁺ -N的變化。如圖3D所示，RDCI全年NH₄⁺ -N的變化范圍為 0.16～0.56mg/L ，呈先升后降趨勢，峰值和谷值分別出現(xiàn)于7月和11月。RCCC全年 NH₄⁺ -N變化范圍為 0.06～0.37mg/L ，其峰值和谷值分別為5月和7月。相比于RCCC，RDCI在稻-鴨共作期（7一8月）顯著高于RCCC，7月濃度達(dá)RCCC的8.15倍；在養(yǎng)蝦期、水稻返青期和越冬后期低于RCCC。相較于IC，RDCI的 NH₄⁺ -N含量在7一8月和11月顯著更高，而在養(yǎng)蝦期較低。

6） NO₃^- -N的變化。如圖3E所示，RDCI全年NO₃^- -N變化范圍為 0.06～0.40mg/L ，最高值和最低值分別出現(xiàn)于7月和4月。不同時期變化來看，RDCI的水體 NO₃^- -N呈現(xiàn)先增后減再增的變化趨勢。具體而言， NO₃^- -N含量在養(yǎng)蝦期上升，稻-蝦接茬期施用種稻基肥后，在水稻返青期升至全年最高，隨后在稻-鴨共作期和水稻成熟期持續(xù)降低，越冬期隨著秸稈泡水腐爛， NO₃^---N 含量又顯著上升。RCCC全年 NO₃^--N 的變化范圍為 0.07～0.36 mg/L ，變化趨勢與RDCI一致，同樣在7月和4月達(dá)到全年最高和最低值。差異在于，RCCC在7月降幅更顯著，且濃度顯著低于RDCI。與IC相比，RDCI和RCCC在養(yǎng)蝦期 NO₃^- -N含量低于IC，其中4月和5月差異達(dá)顯著水平。

2.2 RDCI水質(zhì)模糊綜合評價

根據(jù)GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》開展RDCI的水質(zhì)評價，不同時期水質(zhì)模糊綜合評價結(jié)果見表2。結(jié)果表明，養(yǎng)蝦期 B_T 值從3月的2.239升高至5月的3.810，水質(zhì)從Ⅱ類降為V類；水稻返青期B_T 值降至2.546，水質(zhì)恢復(fù)至Ⅲ類；稻-鴨共作期 B_T 值升高，變化范圍為 4.054～4.643 ，水質(zhì)降為 IV～V 類；鴨離田后 B_T 值降低至2.740，水質(zhì)恢復(fù)為Ⅲ類；越冬期 B_T 值的變化范圍為 1.601～1.908，1 月降至全年最低，水質(zhì)恢復(fù)為Ⅱ類。

3討論

3.1養(yǎng)蝦期的水質(zhì)變化特征

水體是RDCI中重要的環(huán)境因素，其質(zhì)量直接影響種養(yǎng)生物的生長發(fā)育，尾水外排后還會影響周邊河流、湖泊和濕地等自然水體[10-11]。因此，監(jiān)測水體理化因子并識別關(guān)鍵調(diào)控因子，對保障該模式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和水質(zhì)安全至關(guān)重要。研究顯示，RDCI水體理化因子受溫度、投入品使用和生產(chǎn)管理等因素影響，呈現(xiàn)顯著的階段性變化特征。WT是水產(chǎn)動物生長的關(guān)鍵限制因子，小龍蝦最適生長溫度為 20～ 30°C ，WT低于 5^°C 或高于 35^°C 時攝食活動顯著受抑[12-13]。本研究中，RDCI和RCCC 養(yǎng)蝦期WT在15～25^°C 波動，處于適宜范圍。小龍蝦偏好弱堿性環(huán)境，當(dāng)pH值低于6時，小龍蝦攝食率下降且死亡率升高[14]。本研究中，2種模式養(yǎng)蝦期pH值處于小龍蝦適宜區(qū)間，但養(yǎng)蝦后期因陰雨天氣頻發(fā)導(dǎo)致浮游植物光合作用減弱， pH 值逐漸降低。DO是小龍蝦生長的關(guān)鍵指標(biāo)。研究顯示，小龍蝦的室息點為

0.061mg/L ，當(dāng)水體DO大于 1.5mg/L 時可維持其正常代謝[15]。本研究中，RDCI和RCCC養(yǎng)蝦初期DO較高，但后期降至 2.42mg/L 。盡管該值仍高于小龍蝦室息點，但長期低氧環(huán)境會增加白斑綜合癥風(fēng)險[16]。值得注意的是，IC中DO在養(yǎng)蝦后期低于種養(yǎng)系統(tǒng)，表明高溫和低氣壓是DO下降的主因[17]。氮磷是水生生物生長的營養(yǎng)基礎(chǔ)。飼料是養(yǎng)蝦期氮磷和有機(jī)質(zhì)的主要輸入源[5]。本研究中，隨著小龍蝦養(yǎng)殖的進(jìn)行，RDCI和 RCCC水體 TN和 COD_Mn 含量顯著升高，且養(yǎng)殖中后期增幅高于初期，這與小龍蝦攝食量增加導(dǎo)致殘餌和糞便累積相關(guān)。同時，水體 NH₄⁺ -N含量也隨著養(yǎng)殖進(jìn)程而增加。水體 NO₃^- -N由 NH₄⁺ -N經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化而來，養(yǎng)殖后期WT上升促進(jìn)細(xì)菌硝化作用，進(jìn)而導(dǎo)致 NO₃^- 1N含量增加[18]

稻田種養(yǎng)尾水達(dá)標(biāo)排放是人們關(guān)注的熱點。RDCI和RCCC系統(tǒng)養(yǎng)蝦期結(jié)束的尾水排放量占比超全年總排水量的 60%^15] ?；贕B3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的水質(zhì)模糊綜合評價顯示，RDCI養(yǎng)蝦后期水質(zhì)等級達(dá)到Ⅳ級標(biāo)準(zhǔn)，其TN、TP和 COD_Mn 含量也符合SC/T9101—2007《淡水池塘養(yǎng)殖水排放要求》I級標(biāo)準(zhǔn) TN?3.0mg/L 、 TP? 0.5mg/L 和 COD_Mn?15mg/L. ），且TN和 COD_Mn 含量與同期IC水質(zhì)無顯著差異，表明其對周圍水體影響可控。與RCCC相比，RDCI中養(yǎng)蝦后期的水質(zhì)情況更優(yōu)，TN、TP、 NH₄⁺ -N和 NO₃^- -N含量分別降低 11.1%，6.1%，14.4% 和 17.4% 。這主要是由于RDCI通過鴨群生物調(diào)控減少小龍蝦“自繁自養(yǎng)”，顯著降低了次年蝦苗密度[5]。在養(yǎng)蝦期精準(zhǔn)投放蝦苗后，RDCI能精確控制飼料用量，減少營養(yǎng)物質(zhì)的輸入，從而降低水體營養(yǎng)化程度。

3.2種稻期的水質(zhì)變化特征

RDCI的水稻種植時期劃分為水稻返青期、稻-鴨共作期和水稻成熟期3個階段。水質(zhì)監(jiān)測表明，返青期和成熟期水質(zhì)均達(dá)到Ⅲ級標(biāo)準(zhǔn)，這與水稻對氮磷的吸收效應(yīng)有關(guān)。對比水稻返青和水稻成熟2個時期，RDCI和RCCC水體中的氮磷含量降低，且成熟期與IC中的氮磷含量基本持平，該趨勢與稻-蝦共作體系的水質(zhì)變化趨勢一致[19-20]。稻-鴨共作期覆蓋水稻分蘗至拔節(jié)期，其呈現(xiàn)獨特水質(zhì)特征，具體表現(xiàn)為pH值顯著降低，DO和TN、TP、 NH₄⁺ -N、COD-ρ_Mn 等的含量顯著升高，這與多項關(guān)于稻-鴨共作水質(zhì)的研究結(jié)果一致[21-23]。甘德欣等[22]研究表明，鴨在田間的活動能夠增加 38.4%～44.7% 的水體DO。本研究中，RDCI稻-鴨共作期水體DO不僅高于RCCC，且隨著鴨的生長呈上升趨勢，表明鴨群耘田作用促進(jìn)空氣-水界面的氧交換[23]。水體pH值會影響水稻生長，偏中性的水體更有利于水稻對養(yǎng)分和微量元素的吸收[24-25]。RDCI稻田水體的pH值在鴨進(jìn)入稻田后顯著降低，最低達(dá)到7.10，有利于水稻生長。水體pH值的降低一方面是由于鴨群活動導(dǎo)致水體懸浮物增加，抑制浮游植物光合作用，減少 CO₂ 消耗；另一方面是鴨糞尿混合物（含高濃度尿酸氮）進(jìn)入稻田后降低了水體堿度。值得注意的是，稻-鴨共作期恰逢水稻氮磷需求高峰。RDCI中鴨群擾動將養(yǎng)蝦期沉積的殘餌糞便和土壤有機(jī)質(zhì)重新懸浮釋放[26]，鴨糞還田進(jìn)一步增加稻田水體的氮磷含量。這使得RDCI稻-鴨共作期的水體氮磷和有機(jī)質(zhì)含量較水稻返青期顯著增加，而RCCC水體中的養(yǎng)分含量呈下降趨勢，表明RDCI可有效緩解RCCC種稻期養(yǎng)分不足的問題。但需要注意的是，稻-鴨共作期的水質(zhì)處于 IV～V 級標(biāo)準(zhǔn)（全年最低），且氮磷和有機(jī)質(zhì)含量顯著高于IC。因此，需要注意RDCI稻-鴨共作期稻田水體外排造成的營養(yǎng)元素流失問題。建議加強(qiáng)稻-鴨共作期的水分管理，在分蘗末期曬田時，稻田水體以自然落干至環(huán)溝為宜。同時，可以在環(huán)溝和排水渠中種植水草凈化水質(zhì)。

3.3越冬期的水質(zhì)變化特征

越冬期的生產(chǎn)管理主要是上水淹田和培育蝦苗，期間的生產(chǎn)操作和投入品使用較少，僅投喂少量飼料保障小龍蝦幼苗的孵化和生長。與Yu等20報道的稻-蝦模式類似，本研究中RDCI和RCCC水體TN，NO₃^- -N和 COD_Mn 含量在11月均顯著上升，但是整體的上升幅度較小，整體水質(zhì)未超出Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)閾值。這一差異可能源于“雙水雙綠\"技術(shù)體系對水稻秸稈的精準(zhǔn)調(diào)控：越冬期秸稈被堆垛處理，同時分次灌水進(jìn)入稻田，使得秸稈中的易溶性有機(jī)物和無機(jī)礦質(zhì)養(yǎng)分能夠分批釋放，避免傳統(tǒng)淹田模式中單次灌水導(dǎo)致的氮磷養(yǎng)分的集中釋放[2]。此外，越冬期稻田的DO水平隨WT降低而上升至全年最高，pH值也處于小龍蝦幼苗適宜的區(qū)間范圍。這種良好的水質(zhì)條件為小龍蝦幼苗的孵化和生長提供了有力保障。

本研究對比分析了RDCIRCCC和IC中水體理化因子的動態(tài)變化特征。RDCI中全年水體氮磷和有機(jī)質(zhì)含量呈先增后減的變化趨勢，峰值出現(xiàn)在稻鴨共作期。與RCCC相比，RDCI在養(yǎng)蝦后期降低了水體養(yǎng)分盈余，在稻-鴨共作期補(bǔ)充了水體養(yǎng)分不足。與IC相比，RDCI養(yǎng)蝦后期水質(zhì)除TP外無顯著差異且符合養(yǎng)殖水排放標(biāo)準(zhǔn)，但稻-鴨共作期的氮磷和有機(jī)質(zhì)含量顯著升高，水質(zhì)僅符合 IV～V 級標(biāo)準(zhǔn)，需要注意水體外排造成的營養(yǎng)元素流失問題。總體而言，RCCC中引入鴨群形成RDCI模式能優(yōu)化蝦稻田的水體理化環(huán)境，增強(qiáng)養(yǎng)分的時空耦合，但在關(guān)鍵時期需加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)控和管理，以減少潛在的環(huán)境風(fēng)險。

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Characteristics of annual changes in water physicochemical factors and fuzzy comprehensive evaluation of water quality in rice-duck-crayfish integrated model

XU Zhiwei1，HOU Yingxia1，2，GU Zemao1，3

1.College of Fisheries/Shuangshui Shuangli Institute/Ministry of Education Engineering Research Center of Green Development for Conventional Aquatic Biological Industry in the Yangtze River Economic Belt，Huazhong Agricultural Uniuersity，Wuhan 43oo7O，China; 2.Hubei Provincial Department of Agriculture and Rural Affairs，Wuhan 430o70，China; 3.Hubei Hongshan Laboratory，Huazhong Agricultural University，Wuhan 43o070，China

AbstractThe effcts of the rice-duck-crayfish integrated model （RDCI） on the water quality，continuous sampling and testing of water in RDCI，rice-crayfish continuous culture model（RCCC） were studied at the Shuangshui Shuanglu Research Base in Xingou Town，Jianli City fromMarch 2O23 to January 2024. The differences in the changes of water physicochemical factors during diferent stages including crayfish farming stage，rice regreening stage，rice-duck co-cultivation stage，rice mature stage，and overwintering stage for the two models were analyzed.The results showed that the range of annual variation in water temperature，dissolved oxygen，and pH in RDCI was 3.23-33.50^°C，2.42-11.75mg/L ，and 7.18-8.32，basically consistent with that in RCCC.The range of annual variation in the content of total nitrogen，total phospho rus，ammonia nitrogen， nitrate nitrogen，and COD_Mn in RDCI was 0.54-2.12mg/L，0.13-0.50mg/L，0.16- （20 0.56mg/L，0.06-0.40mg/L ，and 5.58-18.35mg/L ，having an overall trend of first increasing and then decreasing and a peak value at the stage of rice-duck co-culture.The content of TN，TP， NH₄⁺ -N，and NO₃^- 1 N in the water of RDCI at the late stage of crayfish farming decreased by 11.1% ， 6.1% ， 14.4% ，and 17.4% ，compared with that of RCCC.The indexes mentioned above in RDCI at the stage of rice-duck coexistence increased from 81% to 135% 46% to 113% ， 55% to 715% ，and 137% to 166% ，respectively.The water quality of RDCI met the class II standard during the initial crayfish farming，rice regreening，rice maturity，and overwintering stages，met the class IV standard during the later crayfish farming stage，and met the class ΔV standards during the rice-duck co-culture stage according to the comprehensive fuzzy evaluation of water quality based on the“Enuironmental Quality Standards for Surface Water”（GB 3838—2002）.It is indicated that RDCI reduces the surplus of water nutrients at the late stage of crayfish farming and replenishes the nutrient deficiency in the water at the stage of rice-duck co-cultivation to provide a better water environment compared with RCCC.

Keywordsrice-duck-crayfish integrated model （RDCI） ；rice-crayfish continuous culture model（RCCC）； physicochemical factors of water； fuzzy comprehensive evaluation of water quality

（責(zé)任編輯：陸文昌）