池塘原位種植水稻對尾水生態修復的試驗研究

朱華興，羅開練，艾紅霞，鄭爾鋒

（1.中山市坦洲鎮農業服務中心，廣東 中山 528467；2.農業農村部華南現代農業智能裝備重點實驗室，廣東 廣州 510630；3.廣東弘科農業機械研究開發有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

珠三角九市淡水池塘養殖面積約258.8 萬畝（1 畝=0.066 7 hm2），占廣東省池塘養殖總面積的67.4%，開展漁稻綜合種養生態養殖模式是《珠三角百萬畝養殖池塘升級改造綠色發展三年行動方案》的重點任務，在珠三角開展魚塘原位種植水稻試點，尋找養殖池塘尾水治理的新思路、新辦法。

魚塘種稻是指利用水產養殖的池塘種植水稻的種養結合模式。水產動物在養殖過程中，人為投入的飼料和藥品，最終以糞便、殘餌的形式殘留在池塘水體中，經溶解后以氮、磷等多種形態存在于水體中，引起水體的富營養化。水稻生長通過根系吸收水體中的氮、磷等水體富營養元素，并以此作為自身生長營養元素，從而對魚塘水體進行修復。

目前，利用浮板種植植物的水體修復研究工作比較多，主要集中在長江口周邊水域[1]，河流[2]，湖泊[3]，景觀水體[4]，人工模擬的富營養化水體中開展植物篩選[5]、浮床組合與制備[6-7]等，以及對養殖廢水[8]、生活污水[9]等的研究，珠三角地區較少。利用水稻修復水體研究中，洪瑜等[10]對比研究了美人蕉、千屈菜、黃菖蒲、空心菜、水稻5 種浮床種植的植物對稻田退水中氮、磷的去除效果，王曉東等[11]在斑點叉尾鮰池塘水面成功種植水稻。

1 試驗目的

通過對優質水產養殖品種與水稻品種的篩選，開展池塘原位種植水稻修復尾水關鍵技術研究，分析水稻對水產養殖尾水凈化修復的效果。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

種植材料：南晶香粘水稻504 000 株、黑色EVA浮板（3 000 mm×1 500 mm×15 mm）1 500 塊，種植杯126 000 個，繩索、PVC 管等。

養殖材料：泥鰍池塘3 口，泥鰍放養均重約0.25 g/ 尾，每池放養2 000 萬尾；暗紋東方鲀池塘3口，暗紋東方鲀約200 g/尾，放養密度3 000 尾/畝；養魚飼料和藥品等。

2.2 試驗方法

本試驗分別在廣順水產養殖場（試驗1）和?；菟a養殖有限公司（試驗2）選擇泥鰍池塘和暗紋東方鲀池塘設置平行試驗組，每組3 口池塘，分別采集水稻生長對各組水體中懸浮物、總氮、總磷和化學需氧量等污染物數據，研究水體治理修復效果。

2.2.1 試驗塘

試驗1：在中山市坦洲鎮廣順水產養殖場的2 口泥鰍池塘（各17.5 畝）用浮板種植水稻（各種植2.5畝），每杯/穴種植3～5 株，每畝種植12 600 穴，供試水稻品種為南晶香粘，種養周期4 個月。不種植水稻的泥鰍池塘（15 畝）為對照。

試驗2：在中山市?；菟a養殖有限公司2 口12 畝和16 畝的池塘分別養殖暗紋東方鲀，用浮板種植水稻分別種植2 畝和3 畝，每杯/穴種植3～5 株，每畝種植12 600 穴，供試水稻品種為南晶香粘，種養周期4 個月。不種植水稻的暗紋東方鲀池塘（12畝）為對照。試驗塘基本信息如表1 所示。

表1 試驗塘基本信息

2.2.2 試驗浮板的構建

每張浮板面積為4.5 m2，開孔84 個（穴），穴內放置種植杯。浮床框架由 PVC 管和繩索制作而成，兩浮板長邊相拼接，中間放1 條PVC 管并經尼龍包裝繩扎綁；繩索沿著浮板短邊拉平拉直拉緊，以浮板不變形為準，并與PVC 管堵頭拴緊，以防脫繩，在繩索兩端通過鍍鋅管作為固定浮床框架的錨。浮板拼裝如圖1 所示。

圖1 浮板拼裝圖

生態浮床種稻對富營養化水體的修復受水稻生長階段、供試驗水體中氮磷濃度、浮床覆蓋率、浮床基質等因素的影響[12]。根據廣東省某地的試驗數據，魚塘種稻覆蓋率以魚塘水面的30%～50%為宜，晚造因氣溫較高，以30%為宜。本次浮床總面積約占池塘面積的15%（為上述某試驗覆蓋率的一半），即廣順兩口池塘覆蓋率為14.28%。?；蒺B殖場兩口池塘覆蓋率為16.67%。實踐證明，本地魚塘種稻覆蓋率，還要根據魚塘投喂量、釋放到水中的量以及水稻品種、吸收量等研究確定；浮板安裝位置還應根據池塘長寬、水流方向、風向、投喂點、進排水口等因素設置，浮板在池塘的安裝位置如圖2 所示。

圖2 浮板在池塘的安裝位置

2.2.3 日常管理及病蟲害防治

本次試驗期間，保持水產養殖日常操作，為了保證池塘水質一致，對照塘尾水按試驗塘的做法排水。試驗期間，6 口魚塘均未對外排放尾水；未對水稻施用化肥、農藥；選用試驗塘的底泥作為栽培基質，基質量與水面相平。

本次試驗發現，泥鰍和暗紋東方鲀都成活率高，沒有出現死亡現象。泥鰍池塘的水稻根系一直保持茂盛，9 月20 日發現暗紋東方鲀塘的水稻底部均無根，原因是被魚類啃食，由此推測暗紋東方鲀作為雜食性魚類不適宜作為魚塘種稻的養殖品種。王曉東等[11]報道，對于養殖鋰、草魚等雜食性魚類的池塘，底部要設置隔離網，防止魚類啃食根部。

2.3 水質采集與檢測

委托第三方專業資質機構赴現場采樣并進行試驗水質檢測工作。

水質檢測頻率：每月1 次，采集時間為2022 年9 月9 日和2022 年10 月12 日，每次水樣取自魚塘排水口，為瞬時采樣。

檢測指標：pH、化學需氧量、總磷、總氮、懸浮物、銅、鋅。

檢測方法和方法檢出限如表2 所示。

表2 檢測方法及方法檢出限

2.4 數據統計方法

采用EXCEL 進行數據處理和統計分析，平均值采用2 次檢測值的算術平均，去除率計算公式如下式所示。

式中：

R——去除率，%；

S——供試池塘兩次水體檢測的污染物平均濃度，mg/L；

S0——對照組水體中的各污染物平均濃度，mg/L。

3 成本核算

通過對兩組試驗的成本統計，發現魚塘種植水稻的總成本較高，各組成本如下。

試驗1：養殖成本包括泥鰍苗種7.6 萬元，肥料0.5 萬元，藥物0.6 萬元，人工0.85 萬元，水電費1.05 萬元，水稻的投入約0.29 萬元，浮板（含種植杯）、魚塘種稻涉及的人工、器械、技術服務費等成本資金為9.36 萬元，項目總投資20.25 萬元。

試驗2：養殖成本包括暗紋東方鲀苗種72 萬元、藥物0.25 萬元、人工0.18 萬元、水電費0.18 萬元、水稻的投入約0.29 萬元，浮板（含種植杯）、魚塘種稻涉及的人工、器械、技術服務費等投入為9.36 萬元，項目共投資82.26 萬元。

分析發現，兩組供試驗魚塘在水產養殖環節單位投入和產出與CK 塘相差不大，供試驗魚塘增加了水稻種植環境的費用，如按一次性投入計，增加水稻種植的費用為1.93 萬元/畝；考慮到生產實際，浮板使用壽命可達5 年，水稻種植成本約為0.25 萬元/畝。胡景濤[13]報道魚塘種稻每畝水稻產量為500 kg,凈收益為2 470 元。本次試驗結果尚未能驗證該經濟效益。

4 結果及分析

4.1 水質檢測結果

水質檢測結果如表3 所示。

表3 水質檢測結果

檢測結果表明：COD 和總氮2 個污染物指標出現超出SC/T 9101—2007《淡水池塘養殖水排放要求》的二級標準；對照組的懸浮物接近或超出SC/T 9101—2007《淡水池塘養殖水排放要求》的二級標準，試驗組均未超標；總磷均符合SC/T 9101—2007《淡水池塘養殖水排放要求》的二級標準，去除率相對較低；銅和鋅去除率不明顯。

4.2 結果分析

4.2.1 水稻對池水中pH值的影響

與對照組比較，水稻的生長可稍微降低池水中pH 值，池塘水中的pH 值保持在7.7～8.3 之間，符合SC/T 9101—2007 的二級標準。一般情況下，魚類生長要求水質偏堿，但水稻最適宜生長的環境pH 值是6～7，兩者之間存在矛盾。水稻生長過程中，水稻根系及其附著微生物的呼吸作用下產生CO2，使水體pH 值下降。周亞科等[14]報道，水稻與土壤pH 存在交互效應，低于5.0 或高于7.0 會顯著影響水稻的單株產量。

4.2.2 水稻生長對池中化學需氧量的凈化效果

試驗期間，池塘水中的化學需氧量保持在較高水平，?；蒺B殖場的3 口池塘中COD 的2 次檢測全部超標，廣順養殖場試驗塘第1 次檢測超標，第2 次降低且未超標，共同點是對照組均超限值2 倍以上，水稻生長對水中COD 去除率在35.00%～60.00%之間。?；蒺B殖場試驗塘水稻前期長勢良好，后期水稻根系被暗紋東方鲀啃食，化學需氧量反彈，去除率由60%降為35%。泥鰍池塘的COD 隨著水稻長勢，COD 值下降，去除率比較穩定，保持在42.20%～44.95%，平均值43.58%。因此，水稻生長對COD 去除效果顯著，結果證明，水稻根系茂盛與否與COD 去除效果有必然的關系。

4.2.3 水稻生長對池中總磷和總氮的吸附作用

試驗結果表明，池塘水中的總磷未超過SC/T 9101—2007 的二級標準，試驗塘的總磷去除率達到25.37%～50.49%。試驗池塘水中的總磷含量比對照組的濃度低，由此推測水稻生長所需吸收的磷與水產養殖投入品釋放的磷達到一個相對平衡的狀態，或者是水稻吸收水中的總磷存在一個臨界值。這與孫志萍[12]的報道去除率的變化可能與水體氮磷含量比及水稻生長階段對養分的吸收能力有關的結論基本相符。池塘水中的總氮在暗紋東方鲀魚池和2 個對照池中發現超過SC/T 9101—2007 的二級標準，試驗塘的總氮去除率達到24.64%～57.26%。本次試驗檢測的總氮含量、總磷含量與李鳳博等[15]在養殖池塘原位種植池塘專用水稻測出水稻收獲時的結果基本一致。據報道，水稻在湖泊水體修復中，總氮和總磷含量分別降低61.9%、80.0%[12]，水稻在不同的水體修復中對總氮和總磷去除效果也顯著。

4.2.4 水稻生長對魚塘懸浮物的影響

檢測結果表明，種植水稻的池水懸浮物都未超過SC/T 9101—2007 的二級標準，而2 個對照組的懸浮物值接近或超過限值，因此，水稻生長對池塘水中的懸浮物具有很好的吸附沉降效果。池塘中懸浮物主要來自池塘水中的魚糞、飼料粉末等顆粒狀物質，在增氧機和風的攪動下，隨水流漂浮。在池塘設置了浮板和種植水稻后，池塘水體交換能力下降，懸浮物在低流速下沉降速度加快，另外，水稻生長產生的根系以及根系附著的微生物也對水中漂浮的懸浮物顆粒進行攔截、過濾和吞食，故種植水稻的池塘懸浮物濃度下降，池水透明度增加。

4.2.5 水稻生長對銅和鋅的吸收效果

據有關報道，淡水養殖尾水中重金屬含量低，可以用來灌溉多數的植物[16]。本試驗得到一致結論，池塘水中銅和鋅的含量低。試驗塘和對照塘對銅吸附作用不顯著，可能與池水中銅的含量低有關。鋅是水稻生長所需要的養分，9 月9 日檢測兩口對照組的鋅的值分別為0.071、0.004 9 mg/L，其他試驗塘的含量低于0.002 1 mg/L；胡艷[17]報道，水稻缺鋅一般在中、后期發生，主要癥狀為老葉發脆，稻叢矮化，根系生長停滯，成熟期延遲，使產量大幅度下降。10 月12日再次檢測，各池的鋅值全降低為0.002 1 mg/L，對照組的鋅下降，表明鋅也是魚類生長所需要的養分。

5 結語

1）魚塘原位種稻對池塘尾水生態修復起著顯著的作用。種養結合的生態修復方法是解決養殖水體富營養化的有效舉措[18-19]，水稻生長形成的根、莖、葉和稻穗等物質都是從水中吸收的有機廢棄物轉化而成的，池水中的有機廢棄物被吸收使水體中有機物質濃度下降甚至達標。在池塘尾水治理中，如原位處理、一池一生態池或三池兩壩模式，水稻作為浮島植物或挺水植物種植是較好的選擇；不足之處是水稻是季節性植物，生長周期短，冬季水產養殖尾水負荷高時，水稻卻進入收割枯萎期。建議池塘尾水治理生態模式中采用水稻與多種植物搭配種植，使尾水系統中各季節均有植物茂盛生長，保證池塘尾水系統始終能持續發揮較好的處理效果。

2）試驗期間，泥鰍和暗紋東方鲀生長表現良好，沒有出現死亡現象，水稻生長對泥鰍和暗紋東方鲀生長和產量均無不利影響。泥鰍對水稻生長無不利影響，暗紋東方鲀存在啃食水稻根系的行為，不建議直接在該魚池上種植浮板水稻。

本次試驗水稻欠收，主要原因是水稻種植前期耽誤農時，后期未施肥、未打藥。建議魚塘種稻應注意選擇不啃食稻根的魚種和抗病力好的水稻，不誤農時的同時要加強有害生物防控。發展魚塘種稻，不能單方面計較水稻種植的經濟效益，可以通過減少漁藥，利用廢棄資源，節約用水，實現水產品節本增收以彌補水稻的損失。此外，通過修復魚塘水體，水體變清，養殖尾水從源頭得到綜合資源化利用也具有顯著生態效益。