CN111149734A - 一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，所述生态养鱼系统包括固定于水稻田上方的养殖箱，所述养殖箱设置有入水口和出水口，所述入水口连接供水装置，所述出水口连接出水管，所述出水管连通水稻田内的浅层土壤表面，控制所述养殖箱中稻田鱼的产量为150‑250公斤/亩，控制所述稻田鱼的饲料使用量为150‑250公斤/亩。通过采用本发明的生态养鱼系统进行养鱼的方法，能够精准控制稻田鱼的产量，鱼类排泄的粪便使稻田浅层土壤中的有机肥料达到能让稻、鱼降镉的需要范围，同时还能满足秧苗生长所需要的有机肥料范围，很好实现了使稻谷和稻田鱼的重金属镉含量大幅度下降。

Description

一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统及方法

技术领域

本发明属于农业养殖及生态环保技术领域，具体涉及一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统及方法。

背景技术

粮食安全是国家安全的重要基础，作为我国乃至整个世界的主粮之一的水稻在维持人类生存的作用方面的重要性毋庸置疑。但是，随着工业化世界的发展，越来越多的生态环境被破坏，污染物已经侵入到了农作物领域，危害了人们的食品安全。作为人类的主粮稻谷也没有逃脱被重金属的污染，目前稻谷因土壤富集引起的重金属污染越来越严重，但目前无法很好解决。

根据文献资料显示：人类食用被重金属镉污染的大米后，镉离子无法通过人体自身正常代谢排泄出去，会在人体内产生蓄积，当蓄积量达到一定程度时，就会危害人体健康。镉离子对人体最大的伤害当属是代谢器官的伤害，镉会在人体内通过化合作用形成镉硫蛋白，并且有选择的蓄积在肝脏或者肾脏中，其中肾脏蓄积尤为明显。肾脏能吸收人体内近三分之一的镉化合物，造成肾小管不可逆受损。而肾小管是肾脏代谢的主要结构，所以患者会出现诸如糖尿、蛋白尿等代谢疾病。

代谢疾病是当今全球医学界的一大难题，十分难以治疗，患者苦不堪言。镉化合物同时还会影响到骨骼，造成骨质疏松和萎缩，进而引起骨软化症，患者全身疼痛难忍，这种病被称为“痛痛病”。

日本在1931年爆发的痛痛病，元凶正是重金属镉。当时日本工业建设加快，使水稻种植区域的土地被污染，水稻中含有大量的镉，被食用进入人体引起病症多发。由于当时技术不发达，人们一直以为是农民常犯的关节炎等骨骼疾病。直到60年代，日本的研究人员才弄明白真正的元凶。也正是从此，人们开始关注水稻和镉之间的联系。然而，科研人员进行了各种技术尝试，也没能彻底地阻止水稻吸收镉，只有想办法减少土地污染或在无污染的土地上种植大米，也就是采取“优化环境”的措施。

但面对发展迅猛的工业和越来越多的人口，这种类似“躲避”的种植方法，似乎越来越难以奏效。再加上地方和农民缺乏相关知识和对危害认识不足，引发了很多农作物污染事件。我国也出现过很严重的大规模镉污染事件，如：2005年12月广东北江镉污染；2009年8月湖南浏阳镉污染；2011年9月云南曲靖镉污染；2012年1月广西龙江镉污染等。目前在全世界范围内，镉污染现象也是十分严重。因为技术原因，镉污染土地仍然是一个很难以控制的情况，所以全世界很多国家都存在镉污染水稻。

我国“杂交水稻之父”袁隆平团队宣布了一项剔除水稻中重金属镉的新成果，可以敲除亲本中的含镉或者吸镉的基因。但这一技术牵涉到敲除基因这一敏感问题，目前未见大面积推广实施的报道。发明专利文献“一种稻田养鱼的方法CN 109952922 A”和“稻田生态养鱼方法及所种植水稻生产的生态大米CN 103355071 A”中均提及了重金属镉的降低，但其技术均采用诸如木炭过滤生物吸附等技术，这种处理技术不仅会增加生产成本，而且在生产吸附剂或木炭时也会给生态环境造成一定的破坏和污染。

目前，镉大米存在涉及范围大，对人类健康危害大等严重问题，但至今却没有很好地解决镉大米之策，虽然有涉及采用吸附方法来降低稻谷镉污染的技术方案，但却存在着镉处理成本过高及技术难度大等问题。同时，由于在水稻田中养殖鱼的技术发展，也带来了稻田鱼中镉污染的出现。因此，如何提供一种能够降低稻米和稻田鱼重金属特别是镉含量的方法，成为现阶段亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统及方法。通过采用本发明的生态养鱼系统进行养鱼，并采用本发明的方法，很好实现了使稻谷和稻田鱼的重金属(尤其是镉)含量大幅度下降，达到了在国家标准范围之内，很好解决了人类面临的镉大米污染。不仅如此，这一技术还能少施或不施化学肥料或其他肥料，生产出大量优质的水产品，可谓增收节支。

本发明的目的之一是提供一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其采用的技术方案如下：

一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，包括固定于水稻田上方的养殖箱，所述养殖箱设置有入水口和出水口，所述入水口连接供水装置，所述出水口连接出水管，所述出水管连通水稻田并将排出的养鱼尾水均分于稻田内，控制所述养殖箱中稻田鱼的产量为150-250公斤/亩，控制所述稻田鱼的饲料使用量为150-250公斤/亩，控制所述出水口的直径为50-60mm。

本发明采用上述生态养鱼系统，能够实现稻米、稻田鱼重金属含量下降的原理如下：

通过本发明的上述生态养鱼系统养殖鱼类，其中关键的因素是控制好稻田鱼的产量和饲料的使用量，然后通过出水口将养鱼后并带有粪便的尾水再通过与出水口相连通的管道或渠道均匀分布灌入于稻田内。当稻田鱼产量达到一定量时，鱼类排泄的粪便才能使稻田浅层土壤中的有机肥料达到能让稻、鱼降镉的需要范围，同时还得满足秧苗生长所需要的有机肥料范围。若稻田鱼的产量太低其排泄的粪便就少，过少的有机粪便将无法改变土壤的板结程度，以此导致重金属镉难以穿透板结的土壤无法下沉便停留其中被秧苗根系直接吸收，致使稻谷重金属镉超标；若稻田鱼的产量太高其排泄的粪便就多，过多的粪便将给稻苗造成肥害，致使稻谷减产甚至绝收。

当浅层土壤有机肥料一旦达到一定的范围，其大量微生物开始分解土壤中的有机质，在这一复杂的分解过程中板结的浅层土壤将会变得疏松，比重下降。由于比重关系的变化，重金属将轻易穿透比重较轻的疏松土壤，下沉到疏松土壤层之下的板结土壤层之中。

由于土壤中有机质肥料达到疏松土壤的需要范围，秧苗根系更亲和于这些含有丰富机质肥料的疏松土壤而不在下生长至板结的土壤层，根系吸收板结土壤层中的重金属的机会将大大减少。

另外，土壤中丰富的有机肥料能够滋生繁衍大量微生物，由于微生物的活动致使土壤中的氧气被大量消耗，土壤中的镉在缺氧的情况下活性降低甚至被螯合，这样一来秧苗的根系将很少或者无法吸收镉元素。

基于以上原理，最终，稻谷镉的含量将自然而然的下降。

另一方面，由于该生态养鱼系统养殖的鱼类并没有在稻田里，而是将鱼集中在高于稻田地面的养殖箱或养殖缸内养殖，鱼始终生活于经稻田净化后的洁净(国家渔业用水标准)水体中，而并非是直接在水稻田内生长。由于鱼不在稻田内生长，不会因鱼的活动或觅食使稻田中澄静的土壤及重金属被搅动悬浮于水中，鱼类的腮及皮肤这些吸收重金属的器官便没有途径和机会接触到悬浮于水中的泥浆与重金属的混合物。

基于以上原理，最终，稻田鱼镉的含量将自然而然的下降。

进一步的是，所述养殖箱底部和侧面具有实体壁，所述养殖箱顶部设置敞口或者实体壁，所述入水口位于顶部的实体壁上或者位于顶部的敞口处，通过连接在供水装置上的入水管与养殖箱内部相连通。

进一步的是，所述养殖箱采用透明、半透明或不透明材料制成。

进一步的是，所述稻田鱼选择耐低氧抗病强的鱼类品种，包括胡子鲶、巴丁鱼、乌鱼。

进一步的是，养殖所述胡子鲶时，控制胡子鲶的产量为150-250公斤/亩，控制其饲料使用量为150-250公斤/亩。

进一步的是，养殖所述巴丁鱼时，控制巴丁鱼的产量为190-240公斤/亩，控制其饲料使用量为230-250公斤/亩。

进一步的是，养殖所述乌鱼时，控制乌鱼的产量为150-210公斤/亩，控制其饲料使用量为200-230公斤/亩。

对于以上三种鱼类品种，均属于耐低氧且抗病强的优势鱼种，具备在缺氧时依靠自身诸如腮、胃及皮肤等特殊辅助器官在空气吸取氧气维持生命并能正常生长的能力，因而极其适合本发明的养殖方式，通过精准控制这三类鱼的产量和饲料使用量来控制其粪便排泄量，从而达到疏松浅层土壤，利于稻谷生长并降低其中镉含量的目的。

进一步的是，所述重金属包括镉、铬、铅。土壤中除了含有重金属镉之外，也还含有铬和铅，这两类重金属的污染危害也极大，本发明提供的方法同样能够降低这两类重金属在稻米中的含量。

进一步的是，位于所述出水口处设置有用于拦截鱼类的拦截栏栅。

本发明的目的之二是提供一种采用上述生态养鱼系统实现降低稻米、稻田鱼重金属含量的养鱼方法，所述方法包括以下步骤：

(1)选择0.1-0.5公斤/尾的大规格鱼种进行养殖，在秧苗插播10天前后，于养殖箱中放养大规格鱼种150-500尾/亩，在鱼种放养入箱前用5％的食盐浸泡消毒，浸泡时间3-5分钟；

(2)选择1-12厘米的小规格鱼苗，在秧苗插播10天前后，于养殖箱中放养小规格鱼苗2500-5000尾/亩，鱼苗放养入池时用3％的食盐浸泡消毒，浸泡时间3-5分钟；

(3)鲜鱼收获：在稻谷收获前15天将稻田鱼进行收获，稻谷成熟后进行稻米的收获。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种可降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统及其方法，通过该生态养鱼系统实现稻田鱼的养殖，选用耐低氧抗病强的鱼类，精确控制稻田鱼的产量及饲料使用量，使稻田鱼类排泄的粪便能使稻田浅层土壤中的有机肥料达到能让稻、鱼降镉的需要范围，同时还得满足秧苗生长所需要的有机肥料范围。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1

以可实现降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统进行稻田鱼的养殖，该生态养鱼系统(参照专利CN208446396U)包括固定于水稻田上方的养殖箱，所述养殖箱设置有入水口和出水口，所述入水口连接供水装置，所述出水口连接出水管，所述出水管连通水稻田并将排出的养鱼尾水均分于稻田内。稻田鱼品种选择胡子鲶，控制养殖箱中胡子鲶的产量为200公斤/亩，控制胡子鲶的饲料使用量为200公斤/亩，控制出水口的直径大小为50mm。

采用该生态养鱼系统进行养鱼的方法如下：

(1)选择0.1-0.5公斤/尾的大规格鱼种进行养殖，在秧苗插播10天前后，于养殖箱中放养大规格鱼种150-500尾/亩，在鱼种放养入箱前用5％的食盐浸泡消毒，浸泡时间3-5分钟；

(2)选择1-12厘米的小规格鱼苗，在秧苗插播10天前后，于养殖箱中放养小规格鱼苗2500-5000尾/亩，鱼苗放养入池时用3％的食盐浸泡消毒，浸泡时间3-5分钟；

(3)鲜鱼收获：在稻谷收获前15天将稻田鱼进行收获，稻谷成熟后进行稻米的收获。

对比例1

在临近稻田进行稻田鱼的养殖，不采用实施例1中的生态养鱼系统，而是直接将鱼放养在稻田内，鱼种和饵料鱼投放处理方式同实施例1。

测试例1

待对稻田鱼和稻米进行收获后，测定实施例1和对比例1中鱼体内和稻米内的镉含量，测试方法按照现行相关标准进行。

实施例2

鱼类养殖方法和系统同实施例1，鱼种选择为乌鱼，控制乌鱼的产量为150公斤/亩，控制其饲料使用量为200公斤/亩，控制出水口的直径大小为60mm。

对比例2

方法同实施例2，只是控制乌鱼的产量为120公斤/亩，控制其饲料使用量为160公斤/亩。

测试例2

待对稻田鱼和稻米进行收获后，测定实施例2和对比例2中鱼体内和稻米内的镉含量，测试方法按照现行相关标准进行。

实施例3

鱼类养殖方法和系统同实施例1，鱼种选择为巴丁鱼，控制巴丁鱼的产量为190公斤/亩，控制其饲料使用量为230公斤/亩，控制出水口的直径大小为55mm。

对比例3

方法同实施例3，只是控制乌鱼的产量为200公斤/亩，控制其饲料使用量为220公斤/亩。

测试例3

待对稻田鱼和稻米进行收获后，测定实施例3和对比例3中鱼体内和稻米内的镉含量，测试方法按照现行相关标准进行。

实施例4

鱼类养殖方法和系统同实施例1，鱼种选择为巴丁鱼，控制巴丁鱼的产量为240公斤/亩，控制其饲料使用量为250公斤/亩。

对比例4

方法同实施例4，只是控制巴丁鱼的产量为250公斤/亩，控制其饲料使用量为260公斤/亩。

测试例4

待对稻田鱼和稻米进行收获后，测定实施例4和对比例4中鱼体内和稻米内的镉含量，测试方法按照现行相关标准进行。

实施例5

鱼类养殖方法和系统同实施例2，鱼种选择为巴丁鱼，控制巴丁鱼的产量为200公斤/亩，控制其饲料使用量为230公斤/亩。

对比例5

方法同实施例5，只是控制巴丁鱼的产量为180公斤/亩，控制其饲料使用量为190公斤/亩。

测试例5

待对稻田鱼和稻米进行收获后，测定实施例5和对比例5中鱼体内和稻米内的镉含量，方法参照现行相关标准及GB2762-2017《食品安全国家标准食品中污染物限量》。

结果：

上述测试例1-5的结果如下表1：

表1

Claims (10)

1.一种降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，所述生态养鱼系统包括固定于水稻田上方的养殖箱，所述养殖箱设置有入水口和出水口，所述入水口连接供水装置，所述出水口连接出水管，所述出水管连通水稻田并将排出的养鱼尾水均分于稻田内，控制所述养殖箱中稻田鱼的产量为150-250公斤/亩，控制所述稻田鱼的饲料使用量为150-250公斤/亩，控制出水口的直径大小为50-60mm。

2.根据权利要求1所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，所述养殖箱底部和侧面具有实体壁，所述养殖箱顶部设置敞口或者实体壁，所述入水口位于顶部的实体壁上或者位于顶部的敞口处，通过连接在供水装置上的入水管与养殖箱内部相连通。

3.根据权利要求1所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，所述养殖箱采用透明、半透明或不透明材料制成。

4.根据权利要求1所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，所述稻田鱼选择耐低氧抗病强的鱼类品种，包括胡子鲶、巴丁鱼、乌鱼。

5.根据权利要求4所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，养殖所述胡子鲶时，控制胡子鲶的产量为150-250公斤/亩，控制其饲料使用量为150-250公斤/亩。

6.根据权利要求4所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，养殖所述巴丁鱼时，控制巴丁鱼的产量为190-240公斤/亩，控制其饲料使用量为230-250公斤/亩。

7.根据权利要求4所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，养殖所述乌鱼时，控制乌鱼的产量为150-210公斤/亩，控制其饲料使用量为200-230公斤/亩。

8.根据权利要求1所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，所述重金属包括镉、铬、铅、汞、砷。

9.根据权利要求1所述的降低稻米、稻田鱼重金属含量的生态养鱼系统，其特征在于，位于所述出水口处设置有用于拦截鱼苗的拦截栏栅。

10.一种采用如权利要求1-9任一项所述生态养鱼系统实现降低稻米、稻田鱼重金属含量的养鱼方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)选择0.1-0.5公斤/尾的大规格鱼种进行养殖，在秧苗插播10天前后，于养殖箱中放养大规格鱼种150-500尾/亩，在鱼种放养入箱前用5％的食盐浸泡消毒，浸泡时间3-5分钟；

(2)选择1-12厘米的小规格鱼苗，在秧苗插播10天前后，于养殖箱中放养小规格鱼苗2500-5000尾/亩，鱼苗放养入池时用3％的食盐浸泡消毒，浸泡时间3-5分钟；

(3)鲜鱼收获：在稻谷收获前15天将稻田鱼进行收获，稻谷成熟后进行稻米的收获。