文/張朝陽 石偉 劉巍 管衛(wèi)兵 施永芳 王曉娟

“十四五”以來，寧夏回族自治區(qū)大力開展水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染防治工作，集成了多種類型的養(yǎng)殖尾水治理模式，助力黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。2021年，銀川科海生物技術(shù)有限公司在推廣池塘流水槽工程化養(yǎng)殖和稻漁共作綜合種養(yǎng)的過程中，結(jié)合養(yǎng)殖基地實際情況，形成了“流水槽池塘+稻漁共作稻田”生態(tài)循環(huán)綜合種養(yǎng)模式，構(gòu)建了“池塘流水槽養(yǎng)殖+稻漁共作+生態(tài)溝”綜合種養(yǎng)及尾水治理的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，流水槽養(yǎng)殖尾水中的物質(zhì)經(jīng)過池塘、稻田、生態(tài)溝等多階段循環(huán)，各種能量在不同功能區(qū)中的濾食性魚類、水稻、河蟹、浮游植物以及微生物等之間進(jìn)行流動，解決了養(yǎng)殖尾水直排問題，提升了稻漁綜合種養(yǎng)效益，減輕了水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染，為寧夏引黃灌區(qū)低洼鹽堿地發(fā)展綜合種養(yǎng)提供了理論依據(jù)?，F(xiàn)將試驗研究介紹如下。

一、材料方法

（一）基地選擇與試驗設(shè)計

1.多段復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建

本試驗研究于2021年4月～11月在寧夏回族自治區(qū)銀川市賀蘭縣進(jìn)行，基地為銀川科海生物技術(shù)有限公司養(yǎng)殖基地的鹽堿地，總面積12ha，將標(biāo)準(zhǔn)化流水槽池塘、稻漁共作稻田、生態(tài)溝連接，流水槽養(yǎng)殖尾水進(jìn)入池塘，池塘水體進(jìn)入稻田，稻田水體進(jìn)入生態(tài)溝，生態(tài)溝水體通過水泵進(jìn)入流水槽，構(gòu)建了一個“池塘—稻田—生態(tài)溝”分段復(fù)合生態(tài)種養(yǎng)系統(tǒng)，形成了“流水槽池塘+稻漁共作”生態(tài)循環(huán)綜合種養(yǎng)模式（見圖1）。

圖1 流水槽池塘結(jié)合稻漁共作稻田尾水治理系統(tǒng)示意圖

2.流水槽池塘設(shè)置

流水槽池塘面積6.6ha，中間假山面積1.6ha，水產(chǎn)養(yǎng)殖面積5ha。6條砼制流水槽并排建在東岸與東西走向的假山之間，每個流水槽長22m、寬5m、深2m，前端配備2.2kW推水機(jī)，中間底部并排安裝4根微孔增氧管，后端配備吸污設(shè)備；物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備將推水、增氧、自啟式發(fā)電和停電報警設(shè)備智能連接；流水槽分別集約化養(yǎng)殖鯉魚、草魚和斑點叉尾鮰，單個流水槽凈產(chǎn)量控制在10000kg左右。池塘東西走向，水深2m，主要作為外塘凈化區(qū)，養(yǎng)殖鰱、鳙等濾食性魚類和少量的鯽、鯰等品種，產(chǎn)量控制在500kg左右。

3.稻漁共作稻田設(shè)置

稻田位于池塘的西邊，面積3.9ha，四周制作防逃圍欄和進(jìn)排水口防逃設(shè)施。埂邊開挖上口寬6m、底寬1m、溝深1.5m的“寬溝深槽”環(huán)田溝，占比4.5%。稻田進(jìn)行稻蟹共作生產(chǎn)，4月25日每畝稻田環(huán)田溝投放遼河水系的扣蟹5kg，規(guī)格166只/kg。水稻為寧粳系列的秋優(yōu)88品種，5月10日機(jī)械插秧。養(yǎng)殖過程中保持稻田水深15cm～20cm，每天下午投放河蟹商品飼料，投喂量為河蟹體重的1%～3%。9月15日開始捕蟹，集中暫養(yǎng)育肥上市。9月25日機(jī)械收獲水稻。

4.生態(tài)溝設(shè)置

生態(tài)溝位于池塘和稻田的北邊，長579m，寬10m，深1.5m，面積0.6ha，種植蘆葦、菖蒲等水生植物，主要作為凈化、沉淀區(qū)域，西邊與稻田的出水口相通，東邊通過水泵與池塘的流水槽推水區(qū)前部相連。

（二）采樣測定與研究方法

1.采樣點設(shè)置及樣本分析

在池塘—稻田—生態(tài)溝三者耦合形成的復(fù)合系統(tǒng)中設(shè)置5個水質(zhì)采樣點，分別標(biāo)識為①②③④⑤（見圖1）。在5月～10月的整個試驗研究周期中，每月20日定期定點進(jìn)行水質(zhì)采樣，顯微鏡觀測計數(shù)浮游植物種類、數(shù)量，實驗室儀器測定水溫、pH值、鹽度、溶解氧、懸浮物五項物理指標(biāo)和磷酸鹽、氨氮、亞硝酸鹽、總堿度四項化學(xué)指標(biāo)。

2.浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化研究

在系統(tǒng)運行過程中，以流水槽、池塘、稻田和生態(tài)溝中的浮游植物作為參照物和研究對象，分析不同采樣點位和不同時間段的浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，探究系統(tǒng)中物質(zhì)和能量動態(tài)遷移特征。

3.理化指標(biāo)變化規(guī)律研究

基于系統(tǒng)中各種物質(zhì)遷移和能量流動，分析池塘、稻田、生態(tài)溝中水體的各種理化指標(biāo)變化規(guī)律，研究系統(tǒng)對養(yǎng)殖尾水中各種物質(zhì)的凈化機(jī)制和能力，集成有效處理養(yǎng)殖尾水的調(diào)控技術(shù)。

二、結(jié)果分析

（一）優(yōu)質(zhì)藻類逐步成為優(yōu)勢種群

復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)運行過程中，流水槽水體中浮游植物的優(yōu)勢種群為綠藻、藍(lán)藻、裸藻；池塘水體中浮游植物的優(yōu)勢種群為綠藻、隱藻、硅藻；稻田水體中浮游植物的優(yōu)勢種群為綠藻、裸藻、硅藻，其中小球藻、魚腥藻、平裂藻、直鏈藻等重復(fù)出現(xiàn)；生態(tài)溝中浮游植物的優(yōu)勢種群為綠藻、裸藻、藍(lán)藻，其中小球藻、螺旋藻等占比明顯上升（見圖2）。

圖2 系統(tǒng)浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化規(guī)律

浮游植物優(yōu)勢種群數(shù)量隨時間、水溫有明顯變化，總體呈現(xiàn)5月最低、6月上升、7月較高、8月達(dá)到峰值、9月下降、10月再降的趨勢，群落結(jié)構(gòu)變化明顯，綠藻、裸藻、小球藻、螺旋藻等優(yōu)質(zhì)藻類逐步成為優(yōu)勢種群。雖然有些對魚類生長不利的藻類為優(yōu)勢種，但數(shù)量較少，不會形成水華。

（二）浮游植物監(jiān)測參數(shù)變化明顯

各采樣點浮游植物的密度總體上呈現(xiàn)7月、8月、9月較大，而5月、6月、10月較小的規(guī)律，5月最小，8月達(dá)到最大值；豐富度指數(shù)總體上呈現(xiàn)采樣中期較高而初期和后期較低的趨勢，溫度對浮游植物豐富度指數(shù)影響較大；多樣性指數(shù)隨采樣時間而逐漸增加，數(shù)值大部分在2以上（見圖3）。表明系統(tǒng)中水質(zhì)較好，生態(tài)環(huán)境健康，浮游植物群落結(jié)構(gòu)隨著系統(tǒng)的運行而逐漸穩(wěn)定，隨著系統(tǒng)的調(diào)控而逐漸完善。

圖3 采樣點浮游植物多樣性指數(shù)變化規(guī)律

（三）水體物理指標(biāo)改善有利于健康養(yǎng)殖

從表1中的方差分析可以得出，復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)運行過程中，進(jìn)水和出水的水溫在25℃左右，pH值在8.6～9.0，鹽度在0.6以下，水溫、pH值、鹽度的顯著性差異都不顯著（＞0.05），變化幅度較小，水體平穩(wěn)；溶解氧差異顯著（＜0.05），循環(huán)后進(jìn)水的溶解氧明顯上升，水體處于高溶氧狀態(tài)；總顆粒懸浮物差異極顯著（＜0.01），循環(huán)后進(jìn)水的懸浮物顯著降低，表明水體凈化效果明顯，魚病發(fā)生率明顯下降，有利于水產(chǎn)綠色健康養(yǎng)殖。

表1 循環(huán)系統(tǒng)水體物理指標(biāo)變化分析

（四）水體化學(xué)指標(biāo)降解顯著

從表2中的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可以得出，在浮游植物和水體循環(huán)作用下，復(fù)合循環(huán)系統(tǒng)中的磷酸鹽含量在0.15mg/L以下，去除率17.65%；氨氮大部分降至0.2mg/L以下，去除率34.78%；亞硝酸鹽大多數(shù)低于0.15mg/L，去除率62.67%；水體總堿度降至270mg/L，去除率18.24%。監(jiān)測的四項化學(xué)指標(biāo)全部隨時間逐漸下降，呈現(xiàn)為進(jìn)水＜稻田＜池塘＜流水槽的趨勢，表明水體尾水治理效果比較顯著，水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染得到改善。

表2 循環(huán)系統(tǒng)水體化學(xué)指標(biāo)變化分析

三、討論小結(jié)

（一）系統(tǒng)能夠有效改善水體富營養(yǎng)化

飼料和糞便是系統(tǒng)中氮、磷等元素的主要輸入方式，漁業(yè)集約化高密度養(yǎng)殖能夠?qū)е滤w中的有機(jī)質(zhì)、懸浮物含量升高，從而引起水體中的氮、磷等元素的增加，當(dāng)輸入量大于水體自凈能力后，水體會出現(xiàn)富營養(yǎng)化，浮游植物的種群和數(shù)量增加。良好水質(zhì)需要硅藻、隱藻等較多，懸浮物要少；過多的藍(lán)藻會發(fā)出腥臭味，其蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生的羥胺、硫化氫等有毒有害物質(zhì)，威脅魚類的生長發(fā)育。應(yīng)用此系統(tǒng)后，營養(yǎng)物質(zhì)在多階段的循環(huán)過程中被不同的生物利用，浮游植物群落結(jié)構(gòu)隨著系統(tǒng)的調(diào)控而逐漸穩(wěn)定，微囊藻、甲藻、祼藻等對魚類有毒害作用的藻類逐步減少，小球藻、螺旋藻等魚類適口的優(yōu)質(zhì)藻類逐步成為優(yōu)勢種群，水體透明度逐步增加，水色也由綠色逐漸轉(zhuǎn)向藍(lán)色和淡黃色，水體富營養(yǎng)化得到治理，凈化效果明顯，生態(tài)系統(tǒng)逐漸優(yōu)化，有利于水產(chǎn)養(yǎng)殖。

（二）系統(tǒng)能夠改善水體生態(tài)環(huán)境

綜合種養(yǎng)系統(tǒng)中，pH值8.6～8.9，高于漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的8.5；總堿度270mg/L～330mg/L，高于淡水養(yǎng)殖100mg/L的上限，這與基地處于低洼鹽堿地有直接關(guān)系。系統(tǒng)不同功能區(qū)中的濾食性魚類、水稻、河蟹、浮游植物以及微生物等，對氨態(tài)氮降解效果顯著，對磷酸鹽和總堿度的降解效果明顯，對亞硝態(tài)氮凈化效果一般，此研究結(jié)論與“稻田鑲嵌流水槽”“陸基玻璃缸+稻漁共作”“陸基高位池+稻漁共作”等生態(tài)循環(huán)綜合種養(yǎng)模式中的相關(guān)結(jié)論相近。應(yīng)用此系統(tǒng)，能使水體循環(huán)流動而沉淀凈化水質(zhì)，物理指標(biāo)穩(wěn)定維持在正常水平，化學(xué)指標(biāo)降低，有毒有害物質(zhì)減少，養(yǎng)殖尾水和水產(chǎn)養(yǎng)殖面源污染治理效果明顯，生態(tài)環(huán)境得到改善。

（三）系統(tǒng)形成的模式值得推廣應(yīng)用

2021年測產(chǎn)分析，應(yīng)用“流水槽池塘—稻漁共作稻田—生態(tài)溝”綜合種養(yǎng)及尾水治理模式，每畝土地產(chǎn)值達(dá)15991元，是常規(guī)單種水稻1510元的10.6倍，是常規(guī)池塘養(yǎng)魚14112元的1.1倍。有研究表明，用魚池尾水直灌稻田可以節(jié)約肥料20%，去除氨氮30%和總磷20%，省水節(jié)肥，減少魚病，提高水稻產(chǎn)量、千粒重、結(jié)實率，減少農(nóng)業(yè)化學(xué)品的投入，降低對環(huán)境的負(fù)面影響，保障農(nóng)民的長期利益，本研究也有相似結(jié)論。應(yīng)用此模式，在綜合種養(yǎng)上實現(xiàn)“加法”效應(yīng)，一水兩用，一地雙收；在面源污染上實現(xiàn)“減法”效應(yīng)，減肥減藥，減工減水；在生態(tài)循環(huán)上實現(xiàn)“乘法”效應(yīng)，效益翻番，物質(zhì)能量循環(huán)流動；在尾水治理上實現(xiàn)“除法”效應(yīng)，氮磷降解，有毒有害物質(zhì)分解去除。研究證明，該生產(chǎn)模式是一種生態(tài)高效、資源節(jié)約、效益顯著的新型生態(tài)種養(yǎng)方式，對降低生產(chǎn)成本、增加收入、減少面源污染、維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)平衡都是有益的，在鹽堿地區(qū)發(fā)展是可行的，能夠為漁業(yè)綠色健康發(fā)展、鄉(xiāng)村振興、黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。