稻蝦綜合種養(yǎng)田水質(zhì)與土壤重金屬含量分析

尹思慧，黃鴻兵，代培，王維紅，金晶，韓飛

（1.江蘇省淡水水產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210017；2.江蘇省水產(chǎn)學會，江蘇 南京 210017）

克氏原螯蝦（Procambarus clarkii），俗稱小龍蝦，其味道鮮美，吃法多樣，深受消費者青睞。根據(jù)《中國小龍蝦產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告（2022）》[1]，2021 年，我國小龍蝦產(chǎn)業(yè)發(fā)展，雖然因“新冠肺炎”疫情受到一定影響，但總體上穩(wěn)中有進、穩(wěn)中向好，實現(xiàn)恢復(fù)性增長，據(jù)測算，2021 年我國小龍蝦產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為4 221.95 億元，稻蝦種養(yǎng)面積140 萬hm2，小龍蝦產(chǎn)量220 萬t，面積和產(chǎn)量同比分別增長10.99%和6.68%，占小龍蝦養(yǎng)殖面積和產(chǎn)量的80.77%和83.54%；作為稻漁綜合種養(yǎng)的最主要模式，稻蝦種養(yǎng)分別占全國稻漁綜合種養(yǎng)面積及水產(chǎn)品產(chǎn)量的52.95%和61.85%，仍保持較快發(fā)展速度，但隨著基數(shù)的增大，稻漁綜合種養(yǎng)發(fā)展趨于穩(wěn)定，稻蝦種養(yǎng)增速有所放緩。

江蘇省是小龍蝦養(yǎng)殖大省，2021 年小龍蝦養(yǎng)殖產(chǎn)量26.37 萬t，名列全國第四。江蘇省“稻蝦+N”輪作/共作模式不斷創(chuàng)新發(fā)展，稻蝦鱉、稻蝦烏鱧模式等均取得積極成效。為了解稻蝦綜合種養(yǎng)田塊不同生產(chǎn)管理時期水質(zhì)與土壤重金屬變化規(guī)律，于2021年，對江蘇省鹽城市稻蝦綜合種養(yǎng)田水質(zhì)和土壤重金屬進行了檢測。

1 材料與方法

1.1 時間與地點

2021 年3、4、6、7、9 和11 月。地點位于江蘇省鹽城市濱?？h江蘇東順農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司種植基地。選擇一塊稻蝦綜合種養(yǎng)試驗田，田塊呈長方形（300 m×75 m），田塊中間為種稻區(qū)域，水稻品種為南梗9108，四周為環(huán)溝，獨立進排水，投放克氏原螯蝦。設(shè)置2 個水質(zhì)采樣點（溝1 和溝2）和4 個土樣采樣點（溝1#，溝2#，田1 和田2）。

1.2 檢測指標

水質(zhì)指標為總磷（TP）、總氮(TN)、高錳酸鹽指數(shù)（IMn）、葉綠素a（Chl-a）、胺態(tài)氮（NH4＋-N）、硝酸鹽氮（NO3-－N）、亞硝酸鹽氮（NO2－-N）、磷酸根（PO43--N）、pH 值、溶解氧（DO）和透明度（SD）。土壤指標為鋁、鉻、銅、鋅、鎘和總有機質(zhì)。

1.3 檢測方法

于水面50 cm 處，用多功能水質(zhì)監(jiān)測儀原位測量水溫、pH 值和DO；利用透明度盤測量SD；用采水器采集1 L 表層（50 cm）水樣，混合均勻后送至南京皓安環(huán)境監(jiān)測有限公司檢測。TP 檢測采用鉬酸銨分光光度法，TN 檢測采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，IMn檢測采用堿性碘化鉀高錳酸鉀法，Chl-a 檢測采用分光光度法，NH4＋-N 檢測采用納氏試劑分光光度法，NO3-－N 檢測采用紫外分光光度法，NO2－-N 檢測采用分光光度法。

用采泥器在采樣點0～15 cm 耕層，采集土壤樣品，送至南京皓安環(huán)境監(jiān)測有限公司檢測重金屬。重金屬采用電感耦合等離子體-質(zhì)譜法，總有機質(zhì)測定參照《土壤檢測 第6 部分：土壤有機質(zhì)的測定》（NY/T 1121.6—2006）。

1.4 評價方法

參照《湖泊（水庫）富營養(yǎng)化評價方法及分級技術(shù)規(guī)定》中湖泊（水庫）富營養(yǎng)化狀況評價方法，對環(huán)溝水的綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)進行評價，公式如下：

式中：TLI（∑）——綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj——第j 種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的相關(guān)權(quán)重；TLI（j）——第j 種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。

各參數(shù)綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（TLI）計算公式為：

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），評價環(huán)溝和稻田土壤中重金屬含量。營養(yǎng)狀態(tài)分級見表1。

表1 營養(yǎng)狀態(tài)分級

1.5 種養(yǎng)管理

采樣時間對應(yīng)的稻蝦田種養(yǎng)管理方法見表2[2]。

表2 種養(yǎng)管理

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 軟件，進行繪圖和數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)

3—11 月份，環(huán)溝水質(zhì)指標變化見圖1（a）（b）（c）。由圖1 可見，隨著養(yǎng)殖周期的延長，TP、TN、NH4+-N 和Chl-a 質(zhì)量濃度呈緩慢增長趨勢，其中Chl-a 質(zhì)量濃度11 月份驟升；PO43--N、NO3--N 和NO2--N 質(zhì)量濃度總體趨于平穩(wěn)，變化幅度不大。3—6 月份，DO 隨著水溫的上升而降低，7 月份驟升達到最高值，隨后緩慢下降。pH 值為7.85～9.21；ρ（IMn）為3.56 ～7.27 mg/L，趨勢較平穩(wěn)；SD為9.00～34.00 cm，呈降低趨勢。

圖1 環(huán)溝水質(zhì)指標變化趨勢

2.2 TLI（∑）

3—11 月份，環(huán)溝水TLI（∑）變化見圖2。由圖2 可見，環(huán)溝水TLI（∑）3—4 月份較低，總體呈上升趨勢。根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)分級，4 月份為輕度富營養(yǎng)狀態(tài)，其余月份為重度富營養(yǎng)狀態(tài)。

圖2 環(huán)溝水TLI（∑）變化

2.3 土壤

3—11 月份，環(huán)溝和稻田土壤中重金屬含量見圖3（a）（b）（c）（d）。由圖3 可見，環(huán)溝和稻田土鉻、銅、鋅含量總體呈下降趨勢，鎘含量呈增加趨勢，稻田土的鉻、銅、鋅、鎘含量普遍高于環(huán)溝土。

3—11 月份，環(huán)溝土壤和稻田土壤的有機質(zhì)和鋁含量見圖4、5。由圖4、5 可見，環(huán)溝土壤中有機質(zhì)含量為3.44%～9.43%，稻田土壤中有機質(zhì)含量為5.57%~8.93%，總體變化趨勢不太明顯。環(huán)溝土壤中鋁含量呈下降趨勢，稻田土壤中鋁先升后降，總體上看，稻田土壤中鋁含量高于環(huán)溝土壤。

圖4 環(huán)溝和稻田土壤有機質(zhì)含量

圖5 環(huán)溝和稻田土壤鋁含量

3 討論

3.1 水質(zhì)

水體環(huán)境是稻蝦共作生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，水質(zhì)的優(yōu)劣直接影響水稻、克氏原螯蝦和水生動植物的生長與發(fā)育，對整個稻田生態(tài)系統(tǒng)起著重要作用[3]。環(huán)溝水中pH 值為7.85～9.21，偏堿性，根據(jù)《漁業(yè)水質(zhì)標準》（GB 11607—89），淡水漁業(yè)水域的pH 值應(yīng)為6.5～8.5。而7 和9 月份環(huán)溝水中pH 值>9，可能跟水溫過高、水草藻類較多有一定關(guān)系，不利于克氏原螯蝦生長。環(huán)溝水中ρ（DO）符合《漁業(yè)水質(zhì)標準》（GB 11607—89），通常高溫會引起水體中ρ（DO）降低[4]，但7 和9 月ρ（DO）>18 mg/L，可能是環(huán)溝中藻類較多，光合作用較強，增加了ρ（DO）。環(huán)溝水SD 為9.00～34.00 cm，說明該稻蝦田水體較肥沃，這和DO 變化特征也較為一致。

參照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002），環(huán)溝水中ρ（IMn）符合Ⅲ類水標準，ρ（TP）略超標，ρ（TN）超出標準值較多。隨著養(yǎng)殖周期延長，TP、TN、NH4+-N 和Chl-a 質(zhì)量濃度總體呈緩慢增長趨勢，11 月份達到最高值，這可能是和克氏原螯蝦的活動攪動水體底質(zhì)、促進底質(zhì)氮磷等營養(yǎng)元素的釋放[5]以及藻類繁殖較多有關(guān)。

3.2 TLI（∑）

環(huán)溝水中TLI（∑）評價等級均為富營養(yǎng)。其中3—4 月份TLI（∑）較低，這和3—4 月份蝦苗剛投放、水稻處于育秧狀態(tài)有一定關(guān)系。4—11 月份，TLI（∑）逐漸升高。

3.3 土壤

根據(jù)《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），稻田土壤中鉻、銅、鋅、鎘含量未超風險值，但其普遍高于環(huán)溝土壤，這可能是稻田的肥料中含有重金屬。

4—7 月份，環(huán)溝土壤中有機質(zhì)含量高于稻田土壤，3、9 和11 月份稻田土壤中有機質(zhì)含量高于環(huán)溝土壤，符合水稻、小龍蝦的種養(yǎng)周期特征。

4 結(jié)論

濱海稻蝦綜合種養(yǎng)田塊的水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，且隨著養(yǎng)殖周期的延長，水質(zhì)富營養(yǎng)化呈增長態(tài)勢；稻田土壤中重金屬含量普遍高于環(huán)溝土壤，但總體上處于安全狀態(tài)。