稻虾综合种养田水质与土壤重金属含量分析

2023-09-06尹思慧黄鸿兵代培王维红金晶韩飞

水产养殖 2023年8期

尹思慧，黄鸿兵，代培，王维红，金晶，韩飞

（1.江苏省淡水水产研究所，江苏南京 210017；2.江苏省水产学会，江苏南京 210017）

克氏原螯虾（Procambarus clarkii），俗称小龙虾，其味道鲜美，吃法多样，深受消费者青睐。根据《中国小龙虾产业发展报告（2022）》[1]，2021 年，我国小龙虾产业发展，虽然因“新冠肺炎”疫情受到一定影响，但总体上稳中有进、稳中向好，实现恢复性增长，据测算，2021 年我国小龙虾产业总产值为4 221.95 亿元，稻虾种养面积140 万hm2，小龙虾产量220 万t，面积和产量同比分别增长10.99%和6.68%，占小龙虾养殖面积和产量的80.77%和83.54%；作为稻渔综合种养的最主要模式，稻虾种养分别占全国稻渔综合种养面积及水产品产量的52.95%和61.85%，仍保持较快发展速度，但随着基数的增大，稻渔综合种养发展趋于稳定，稻虾种养增速有所放缓。

江苏省是小龙虾养殖大省，2021 年小龙虾养殖产量26.37 万t，名列全国第四。江苏省“稻虾+N”轮作/共作模式不断创新发展，稻虾鳖、稻虾乌鳢模式等均取得积极成效。为了解稻虾综合种养田块不同生产管理时期水质与土壤重金属变化规律，于2021年，对江苏省盐城市稻虾综合种养田水质和土壤重金属进行了检测。

1 材料与方法

1.1 时间与地点

2021 年3、4、6、7、9 和11 月。地点位于江苏省盐城市滨海县江苏东顺农业发展有限公司种植基地。选择一块稻虾综合种养试验田，田块呈长方形（300 m×75 m），田块中间为种稻区域，水稻品种为南梗9108，四周为环沟，独立进排水，投放克氏原螯虾。设置2 个水质采样点（沟1 和沟2）和4 个土样采样点（沟1#，沟2#，田1 和田2）。

1.2 检测指标

水质指标为总磷（TP）、总氮(TN)、高锰酸盐指数（IMn）、叶绿素a（Chl-a）、胺态氮（NH4＋-N）、硝酸盐氮（NO3-－N）、亚硝酸盐氮（NO2－-N）、磷酸根（PO43--N）、pH 值、溶解氧（DO）和透明度（SD）。土壤指标为铝、铬、铜、锌、镉和总有机质。

1.3 检测方法

于水面50 cm 处，用多功能水质监测仪原位测量水温、pH 值和DO；利用透明度盘测量SD；用采水器采集1 L 表层（50 cm）水样，混合均匀后送至南京皓安环境监测有限公司检测。TP 检测采用钼酸铵分光光度法，TN 检测采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，IMn检测采用碱性碘化钾高锰酸钾法，Chl-a 检测采用分光光度法，NH4＋-N 检测采用纳氏试剂分光光度法，NO3-－N 检测采用紫外分光光度法，NO2－-N 检测采用分光光度法。

用采泥器在采样点0～15 cm 耕层，采集土壤样品，送至南京皓安环境监测有限公司检测重金属。重金属采用电感耦合等离子体-质谱法，总有机质测定参照《土壤检测第6 部分：土壤有机质的测定》（NY/T 1121.6—2006）。

1.4 评价方法

参照《湖泊（水库）富营养化评价方法及分级技术规定》中湖泊（水库）富营养化状况评价方法，对环沟水的综合营养状态指数进行评价，公式如下：

式中：TLI（∑）——综合营养状态指数；Wj——第j 种参数的营养状态指数的相关权重；TLI（j）——第j 种参数的营养状态指数。

各参数综合营养状态指数（TLI）计算公式为：

根据《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618—2018），评价环沟和稻田土壤中重金属含量。营养状态分级见表1。

表1 营养状态分级

1.5 种养管理

采样时间对应的稻虾田种养管理方法见表2[2]。

表2 种养管理

1.6 数据分析

采用Excel 2010 软件，进行绘图和数据分析。

2 结果与分析

2.1 水质

3—11 月份，环沟水质指标变化见图1（a）（b）（c）。由图1 可见，随着养殖周期的延长，TP、TN、NH4+-N 和Chl-a 质量浓度呈缓慢增长趋势，其中Chl-a 质量浓度11 月份骤升；PO43--N、NO3--N 和NO2--N 质量浓度总体趋于平稳，变化幅度不大。3—6 月份，DO 随着水温的上升而降低，7 月份骤升达到最高值，随后缓慢下降。pH 值为7.85～9.21；ρ（IMn）为3.56 ～7.27 mg/L，趋势较平稳；SD为9.00～34.00 cm，呈降低趋势。

图1 环沟水质指标变化趋势

2.2 TLI（∑）

3—11 月份，环沟水TLI（∑）变化见图2。由图2 可见，环沟水TLI（∑）3—4 月份较低，总体呈上升趋势。根据营养状态分级，4 月份为轻度富营养状态，其余月份为重度富营养状态。

图2 环沟水TLI（∑）变化

2.3 土壤

3—11 月份，环沟和稻田土壤中重金属含量见图3（a）（b）（c）（d）。由图3 可见，环沟和稻田土铬、铜、锌含量总体呈下降趋势，镉含量呈增加趋势，稻田土的铬、铜、锌、镉含量普遍高于环沟土。

3—11 月份，环沟土壤和稻田土壤的有机质和铝含量见图4、5。由图4、5 可见，环沟土壤中有机质含量为3.44%～9.43%，稻田土壤中有机质含量为5.57%~8.93%，总体变化趋势不太明显。环沟土壤中铝含量呈下降趋势，稻田土壤中铝先升后降，总体上看，稻田土壤中铝含量高于环沟土壤。

图4 环沟和稻田土壤有机质含量

图5 环沟和稻田土壤铝含量

3 讨论

3.1 水质

水体环境是稻虾共作生态系统的重要组成部分，水质的优劣直接影响水稻、克氏原螯虾和水生动植物的生长与发育，对整个稻田生态系统起着重要作用[3]。环沟水中pH 值为7.85～9.21，偏碱性，根据《渔业水质标准》（GB 11607—89），淡水渔业水域的pH 值应为6.5～8.5。而7 和9 月份环沟水中pH 值>9，可能跟水温过高、水草藻类较多有一定关系，不利于克氏原螯虾生长。环沟水中ρ（DO）符合《渔业水质标准》（GB 11607—89），通常高温会引起水体中ρ（DO）降低[4]，但7 和9 月ρ（DO）>18 mg/L，可能是环沟中藻类较多，光合作用较强，增加了ρ（DO）。环沟水SD 为9.00～34.00 cm，说明该稻虾田水体较肥沃，这和DO 变化特征也较为一致。

参照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），环沟水中ρ（IMn）符合Ⅲ类水标准，ρ（TP）略超标，ρ（TN）超出标准值较多。随着养殖周期延长，TP、TN、NH4+-N 和Chl-a 质量浓度总体呈缓慢增长趋势，11 月份达到最高值，这可能是和克氏原螯虾的活动搅动水体底质、促进底质氮磷等营养元素的释放[5]以及藻类繁殖较多有关。