楊玲霞,許 興,邱小琮,石 偉,楊 涓

(1.寧夏大學農(nóng)學院,寧夏 銀川 750021;2.寧夏大學生命科學學院,寧夏 銀川 750021;3.寧夏銀川市水產(chǎn)技術(shù)推廣服務中心，寧夏 銀川 750001)

【研究意義】稻漁綜合種養(yǎng)是一種將水稻種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖相結(jié)合的復合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,可以合理的利用水、肥,大幅度減少農(nóng)藥和化肥使用,有效改善稻田生態(tài)環(huán)境,是一種具有穩(wěn)糧、促漁、增收、提質(zhì)、環(huán)境友好、發(fā)展可持續(xù)等多種生態(tài)系統(tǒng)功能的稻、漁結(jié)合的種養(yǎng)模式,現(xiàn)已成為我國重要的生態(tài)稻作模式[1-6]。近年來,我國的稻田養(yǎng)殖已經(jīng)從單一的“稻魚共生”向“稻蝦、稻蟹、稻鰍”等多種模式發(fā)展,寧夏引黃灌區(qū)也相繼發(fā)展了多種稻漁共生模式,通過引進河蟹、小龍蝦、泥鰍等名特優(yōu)水產(chǎn)品種,帶動稻田產(chǎn)業(yè)升級,促進了規(guī)模化經(jīng)營。氮、磷是水生生態(tài)系統(tǒng)中的水體中的主要營養(yǎng)元素,其在水體中的含量和變化對浮游植物乃至水體水質(zhì)和養(yǎng)殖生物有著重要的影響,同時,氮、磷也是作物所需的營養(yǎng)元素,在人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用[7]，但投入到養(yǎng)殖水體中的營養(yǎng)鹽只有少部分被養(yǎng)殖生物所吸收,其中的大部分會沉積到底泥中或是隨著換水排放到周邊環(huán)境中,對周圍生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。通過研究各系統(tǒng)內(nèi)的氮、磷收支情況,可以了解氮、磷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,了解生物對營養(yǎng)鹽的利用情況,以及評價各養(yǎng)殖模式的好壞[8-10]?！厩叭搜芯窟M展】目前大多學者研究的是養(yǎng)殖池塘水體中的氮、磷收支,而對于低洼鹽堿地綜合種養(yǎng)稻田水體的研究較少[11-13]。【本研究切入點】本試驗中,作者對低洼鹽堿地稻鰍共生稻田、稻蟹共生稻田和稻魚共生稻田的氮、磷動態(tài)和收支進行了監(jiān)測,了解了稻漁共生系統(tǒng)中的氮、磷遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律和營養(yǎng)鹽的沉積情況?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期為寧夏引黃灌區(qū)低洼鹽堿地綜合種養(yǎng)稻田的合理施肥提供一定的理論依據(jù),同時為寧夏黃河河套地區(qū)鹽堿地適水產(chǎn)業(yè)提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

本試驗于2017年5-9月在寧夏引黃灌區(qū)賀蘭縣常信鄉(xiāng)光明村進行,試驗土地為銀川科海生物技術(shù)有限公司養(yǎng)殖基地的鹽堿地。試驗分為3種種養(yǎng)模式:DQ(稻鰍共生,主養(yǎng)泥鰍),種植水稻品種為寧粳41,播種量為22.5 kg/667m2; DX(稻蟹共生,主養(yǎng)豆蟹);DY(稻魚共生,主養(yǎng)鯽魚),DX和DY種植水稻品種為寧粳31,播種量為20 kg/667m2,其稻田面積分別為0.55、3.25、3.28 hm2,水溝面積分別為0.27、0.80和0.67 hm2,寬溝深槽,環(huán)溝寬5 m,深1.5 m,3種模式均施有機肥42.5 kg/667m2、硝酸銨6 kg/667m2。3種模式的具體放養(yǎng)情況見表1。供試水稻品種分別為寧粳41和寧粳31,稻田采用機插秧,大壟雙行,外埂圍防逃膜護欄,進排水設(shè)防逃網(wǎng)。整個試驗期間不灌水,僅補充因稻田水分蒸發(fā)和滲漏而損失的水量。

1.2 采樣及測定方法

分別于放養(yǎng)和收獲前同時采集水樣、泥樣和水產(chǎn)動物樣本,在養(yǎng)殖期間每月采集水樣一次,進行稻田水質(zhì)和氮、磷的分析,水樣和泥樣分別用采水器和采泥器收集,水樣采用有機玻璃采水器在水面下50 cm 處采集,水產(chǎn)動物樣本于收獲時隨機采集。水體的氮、磷分析針對總氮(TN)、總磷(TP)等幾個指標,各項指標的測定按國家標準方法測定[14]。

主養(yǎng)生物和飼料樣的TN改良凱氏定氮法測定,底泥樣TN采用改良過硫酸鉀紫外分光光度法測定;TP則全部采用鉬酸銨分光光度法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗中各投放物的氮磷含量

試驗期間稻種、投喂飼料、有機肥及放養(yǎng)水產(chǎn)動物的N、P含量見表2。實驗中施用的無機肥料是硝酸銨,有機肥中氮、磷、鉀含量分別為6.227 %、4.218 %、1.290 %,各放養(yǎng)的水產(chǎn)動物中鰱魚的氮含量和鳙魚的磷含量最高,分別為0.98 %、0.289 %,豆蟹的氮、磷含量均最少,分別為0.172 %、0.026 %。

表2 肥料及投放水產(chǎn)動物的氮、磷含量

表3 各模式的收獲情況

表4 各模式底泥的氮磷含量

2.2 各種養(yǎng)模式的收獲情況

表3列出了各種養(yǎng)模式水稻和水產(chǎn)動物的收獲情況。各水產(chǎn)動物的規(guī)格相比放養(yǎng)時均有一定程度的增加。

2.3 漁溝水體氮磷變化

從圖1中可以看出,水體的總氮含量在試驗初期和試驗末期變化不明顯,水體的總磷含量在試驗末期明顯高于試驗初期。DQ和DX模式的水體總氮含量相近,在5-7月逐漸升高,在7月達到最大,為2.49 mg/L,7-9月又逐漸降低。DY模式的水體總氮含量波動不大,而水體的總磷含量在5-9月一直呈上升趨勢,DQ和DX兩種模式水體的總磷含量在5-8月波動不大,隨后逐漸上升。

2.4 試驗前后各種養(yǎng)模式稻田底泥和漁溝底泥的氮、磷含量

從表4中可以看出,收獲后底泥中氮、磷含量相比種養(yǎng)前均有不同程度的增加(DX模式磷含量除外),氮含量分別增加了0.286、0.154和0.338 g/kg,磷含量分別增加了0.251和0.065 g/kg(DX模式磷含量減少了0.021 g/kg)。

2.5 各種養(yǎng)模式下的氮磷收支

從表5～6中可以看出,肥料輸入氮磷量是氮磷總輸入的主要部分,DQ模式的肥料輸入氮磷量分別為39.301、14.843 kg,分別占氮總輸入的81.83 %，磷總輸入的95.64 %;DX模式的肥料輸入氮磷量分別為231.675、87.499 kg,分別占氮總輸入的92.09 %、磷總輸入97.54 %;DY模式的肥料輸入氮磷量分別為233.716、88.270 kg,分別占氮總輸入的89.51 %、磷總輸入的96.14 %;其次為飼料輸入氮磷量,飼料輸入氮含量占氮總輸入的1.61 %～2.76 %,飼料輸入磷含量占磷總輸入的0.98 %～1.97 %,稻種、水產(chǎn)動物和初始水層輸入氮磷的比例很小,為次要部分。

圖1 漁溝水體總氮、總磷變化Fig.1 Changes of total nitrogen and total phosphorus in water quality of fishing ditch

表5 各模式的氮磷收支情況

表6 各模式的氮、磷含量分別占總量的百分比

在支出項目中,氮磷含量的支出中底泥積累占主要部分。3種模式的底泥積累氮含量分別占氮總支出的79.71 %、59.50 %和70.66 %;底泥積累磷含量分別占磷總支出的93.00 %、87.61 %和72.14 %,其次為水稻輸出, 分別占氮總支出的8.00 %、26.42 %和18.05 %,占磷總支出的2.48 %、7.08 %和17.72 %。

3 討 論

3.1 漁溝水體氮磷含量變化

本試驗中,5-9月3種模式的 TP 基本上都呈上升趨勢,這與許多研究結(jié)果一致[16]。養(yǎng)殖水體中的氮、磷主要是通過施用無機肥和農(nóng)家肥帶入的。7月水體氮的含量明顯高于其他各月,究其原因,一方面可能由于在水產(chǎn)動物生長的旺季,投喂的餌料較多,另一方面6-8月的水溫較高,而高溫有利于底泥氮、磷營養(yǎng)鹽的釋放,同時加上生物殘骸和代謝物在底部腐爛,故而此時水體氮、磷濃度較高。

3.2 各種養(yǎng)模式下的氮磷收支情況

氮、磷是水域生態(tài)系統(tǒng)重要的生物營養(yǎng)元素,同時也是作物所需的營養(yǎng)元素,氮磷收支能夠揭示水體氮磷的來源和歸宿,是評價養(yǎng)殖水體氮磷重要性、轉(zhuǎn)化效率及污染程度的有效方法[13]。

現(xiàn)已有許多關(guān)于水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中氮和磷輸入的研究,大量研究表明,養(yǎng)殖系統(tǒng)中餌料和肥料是氮磷輸入的主要方式,如三疣梭子蟹、凡納濱對蝦和菲律賓蛤仔混養(yǎng)系統(tǒng)中,飼料是氮、磷系統(tǒng)輸入的主要來源,占氮輸入量的84.41 %～89.75 %,磷輸入量的96.64 %～98.35 %[18]。草魚與鰱、鯉不同混養(yǎng)模式下,飼料是系統(tǒng)投入氮磷的主要途徑,分別占氮總投入量的85.54 %～93.38 %和磷總投入量的82.60 %～84.26 %,其余為放養(yǎng)生物,降水量和初始水層[19]。對在不同放養(yǎng)密度的凡納濱對蝦養(yǎng)殖池塘中,餌料、肥料分別占氮總輸入的49.7 %～54.5 %和47.5 %～50.1 %；占磷總輸入的30.0 %～34.7 %和65.1 %～69.9 %[19]。本試驗得到的結(jié)果是肥料是稻漁共生系統(tǒng)中氮磷輸入的主要部分,分別占氮磷輸入總量的81.83 %～92.09 %、95.64 %～97.54 %,飼料所占比例相比肥料較少,其原因可能是本試驗涉及水體生態(tài)系統(tǒng)和稻田生態(tài)系統(tǒng)兩方面,其與一般的水體生態(tài)系統(tǒng)相比較復雜,存在一定的差異。由此可見,肥料是稻漁共生系統(tǒng)中氮磷的主要輸入方式,其次為投喂飼料帶入,而稻種和水產(chǎn)動物的氮磷含量所占比例小。

底泥中沉積的氮磷含量難以確切的計算出,多數(shù)研究者都是比較試驗前后底泥中的氮磷含量變化來進行間接估算[12],大多數(shù)的研究表明氮磷在底泥中的沉積是養(yǎng)殖水體中氮磷營養(yǎng)鹽輸出的主要方式[11-13,15,17-21]。本試驗3種種養(yǎng)模式得出的結(jié)果均與其相似,在本試驗中,底泥積累的氮磷量遠超過農(nóng)產(chǎn)品中氮磷的輸出量。DQ、DX、DY模式的底泥積累氮含量分別占氮總支出的79.71 %、59.50 %和70.66 %,占磷總支出的93.00 %、87.61 %和72.14 %,為稻漁共生系統(tǒng)氮磷輸出的主要部分,其次為水稻積累，約占氮總輸出的8.00 %～26.42 %,占磷總輸出的2.48 %～17.72 %;水層和水產(chǎn)動物所含的氮磷相對較少。由此表明底泥積累和收獲生物是稻漁共生系統(tǒng)中氮、磷支出的主要方式,而磷含量在底泥積累中比氮含量高,這可能與氮和磷的循環(huán)形式存在差異有關(guān),磷是典型的沉積型循環(huán)物質(zhì),水體中只有少量的活性磷,由于土壤中含有很多鈣、鐵和銨離子,大部分用作肥料的磷酸鹽都變成了不溶性的鹽而被固結(jié)在土壤等沉積物中,因此磷在底泥中沉積的量較多[19,22-23]。不過,由于研究對象和養(yǎng)殖模式的差異,不同的研究也會存在不同的結(jié)果。例如,常杰等研究表明,對蝦混養(yǎng)池塘中N、P沉積分別占各自輸入的30.0 %～45.1 %和50.3 %～68.3 %[24]。

本試驗研究結(jié)果表明,稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)與以往研究的水域生態(tài)系統(tǒng)相比更復雜,在氮磷收支上也存在一定的差異,氮磷在輸入和輸出方面并不是處于平衡狀態(tài),其原因在于對蒸發(fā)、滲漏等未進行測量,與實際相比存在一定的差異。