摘要:為了克服稻田大量施用化學農藥除草的弊端,通過在稻田食物鏈中增加河蟹,對稻蟹共生稻田中雜草的消長動態進行系統研究。結果表明,試驗點稻田雜草主要以稗草[Echinochloa crusgalli(L.)Beauv]為主,其他雜草只占很少一部分。養蟹投餌田中雜草的株防效和鮮重防效分別可達26.43%~44.33%、17.72%~42.84%;養蟹不投餌田的稻田雜草的株防效和鮮重防效均可達50%以上。說明稻蟹共生可利用河蟹控制雜草,降低雜草與水稻的競爭,能基本控制雜草的危害。
關鍵詞:水稻;河蟹;生態系統;雜草
中圖分類號:S966.1文獻標識碼:A文章編號:0439-8114(2011)08-1574-05
Ecological Prevention and Control of Weeds in Rice-crab Polycultured Field
L?譈 Dong-feng1,WANG Wu1,MA Xu-zhou1,WANG Qing1,WANG Ang1,CHEN Zai-zhong1,TANG Shi-qiao2
(1. College of Fisheries and Life, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
2. Institute of Crab Technology in Panshan County of Liaoning Province, Panjin 124000, Liaoning, China)
Abstract: Chinese mitten crab(Eriocheir sinensis) was stocked in paddy field to relief the overuse of chemical pesticides in paddy field. The effect of ecological prevention and control of weeds was studied by assessing the dynamics of weed growth in rice-crab polycultured fields. The results showed that barnyard grass [Echinochloa crusgalli(L.) Beauv] was the dominant weed while other weeds accounted for only a small fraction in the paddyfield. The weed decreased by 26.43%~44.33% in individual number and 17.72%~42.84% in wet weight in bait-casting polycultured field; while the crab-culturing paddy fields without baits showed 50% decrease of both individual number and wet weight of weeds. Weeds could be controlled effectively through raising crabs in the rice field, which reduced the competitive ability of weeds in paddy field.
Key words: rice; crab; ecosystem; weeds
稻田雜草是水稻生長發育和產量提高的重要不利因素之一[1-7]。采用化學除草劑能迅速撲滅草害,但化學除草劑在殺滅雜草的同時,也造成了農田雜草群落的演替,特別是長期使用單一藥劑,更加速了稻田雜草群落向多年生難治雜草群落演變,同時雜草的抗藥性以及除草劑的藥害問題也日趨嚴重[8-12]。隨著人們的食品安全和環境保護意識增強,化學除草劑大量使用所造成的問題,已越來越被人們所重視[13-17]。
稻蟹共生技術是指在稻田內既種稻又養蟹、稻蟹互利共生的復合生態農業技術,在我國已經有近30年的發展歷程[18]。該技術應用農業生態學中的食物鏈理論、生態位理論和種間互利共生理論,融傳統的精細耕作農業、現代低耗高效農業、無公害農業、立體農業于一體,采取種植、養殖相結合的方法,重建了稻蟹互利共生、安全生長的稻田生態系統,生產出無公害稻米以及消費者喜食的河蟹,對穩定糧食生產、改善人們食物結構、增加農民收入等都起到了積極的作用[19]。
目前我國的水稻生產,已開始從單純追求高產向以健康、安全為前提的優質高產轉變。在雜草的防除策略上,要求盡量減少化學除草劑的使用,提倡采用生物、生態的措施來綜合治理雜草[20-22]。在現有的稻田栽培管理體系中,尚缺少切實可行的生態控草措施[23]。稻蟹共生利用河蟹好動、勤覓食的生活習性,起到了中耕、除草的作用[24,25]。但有關稻田養蟹除草的詳細功效鮮見報道。本試驗在前期觀察的基礎上,對放蟹后稻田中雜草的生長動態規律進行了研究,以期為稻田雜草的綜合防治提供理論依據。
1試驗情況
1.1試驗地點
試驗地為遼寧省盤錦市盤山縣壩墻子鎮姜家村稻田養蟹示范基地,位于北緯40°40′-41°27′、東經121°31′-122°28′,常年平均氣溫8.4℃,無霜期174 d,年降雨量612 mm。
1.2試驗材料
蟹種為遼蟹,規格12 g/只;水稻品種為遼星1號;試驗田土壤為黏土,田間土壤肥力均勻一致,各處理施肥量相同。
1.3試驗設計
水稻4月27日播種,5月31日插秧,采用“大壟雙行”(即40 cm壟,常規為30 cm壟)栽插方式,能有效地解決水稻株行距較小,導致封壟早,后期通風透光不良,底部葉枯死較早,造成水稻早衰、干物質積累受阻等問題,從而提高水稻光能利用率,充分發揮邊際效應[26]。每公頃基本苗82.04萬株,平均每蔸4.1株。6月10日放蟹入稻田,9月25日收蟹。施肥方式:在稻田進行耙地時,一次性施入生物性菌肥為底肥,施用量為750 kg/hm2,并在水稻移栽后,追施尿素75 kg/hm2,分2次施用。
小區試驗設3個處理,每處理設3次重復,小區面積為0.2 hm2;區組隨機排列。小區之間由塑料布隔離防逃,養蟹區四周用塑料布作圍欄以防止河蟹逃跑。3個處理分別為:①養蟹投餌區(A),每小區放蟹4 kg于插秧后第十天放蟹入田。投放河蟹飼料。②養蟹不投餌區(B),除不投放河蟹飼料外,其他同養蟹投餌區。③不養蟹不投餌區(空白對照C),不放蟹。3個處理均不使用除草劑和化學農藥。
大面積示范:稻田養蟹面積4 hm2,河蟹體重平均12 g/只,每公頃放蟹60 kg。在雜草發生高峰期觀察養蟹田雜草消長情況。
1.4試驗數據采集
前期觀察雜草的生長動態;禾苗封行時,開始調查雜草的種類和密度;后期調查各處理區雜草的生長情況。分別于6月30日、7月17日、7月30日、8月17日和9月30日進行調查,各處理按照梅花形5點取樣法,每點取1 m2,調查雜草種類和株數,然后稱量雜草的鮮重,并分別比較在水稻的不同生育期河蟹對雜草的控制效果[27]。根據插植密度折算面積計算每平方米雜草密度。在水稻生長的各個時期拔起相同面積區域內雜草(含根系)稱鮮重,計算株防效和鮮重防效[28]。
防控效果=(對照區雜草密度-防控區雜草密度)/對照區雜草密度×100%
株防效=(對照區雜草株數-處理區雜草株數)/對照區雜草株數×100%
鮮重防效=(對照區雜草鮮重-處理區雜草鮮重)/對照區雜草鮮重×100%
1.5數據處理
試驗數據用SPSS12.0軟件[29]處理,樣本間的差異顯著性用ANOVA軟件分析。
2結果與分析
2.1雜草的種類和優勢種調查
據試驗觀察,試驗田雜草的主要種類有,雨久花科的鴨舌草[Monochoria vaginalis(Burm. f.)Presl]和水葫蘆[Eichhornia crassipes (Mart.) Solms]、禾本科的稗[Echinochloa crusgalli (L.) Beauv]、水鱉科的苦草[Vallisneria natans (Lour.) Hara]、眼子菜科的眼子菜[Potamogeton octandrus Poir]、澤瀉科的野慈姑(Sagittaria trifolia Linn. Var.sinensis)。還有部分雜草,如玄參科的陌上菜[Lindernia procumbens (Krock.) Philcox.]、千屈菜科的節節菜(Lythraceae Rotala Linn)、莎草科的異型莎草(Cyperus difformis Linn.)、禾本科的千金子[Leptochloa chinensis (Linn.)Nees]、柳葉菜科的丁香蓼(Ludwigia prostrata Roxb)和莎草科的牛毛草[Eleocharis yokoscensis(Franch.et Sav.)Tang et Wang]等,數量較少。從其種群數量和密度分析,試驗田雜草的主要優勢種為:鴨舌草、稗草、水葫蘆、苦草、眼子菜和野慈姑。其空間分布為,稗草和野慈姑為上層草,鴨舌草、水葫蘆、眼子菜和苦草分布在下部。
2.2養蟹稻田對雜草的控制
稻田養蟹控制稻田雜草的主要機理是:利用河蟹的雜食性和長時間的活動,不斷攝食稻田雜草,河蟹活動引起的渾水也能夠抑制雜草種子和病原體的萌發、雜草幼苗的光合作用,從而有效地控制了雜草的發生基數和危害程度。
稻田雜草在禾苗插秧后3~5 d即可萌芽生長,被翻壓雜草于立苗時恢復生機,至禾苗封行時雜草達到生長高峰。在放蟹區,由于河蟹的攝食,雜草即生即食,難以成長。由于上一年稻田使用化學藥物除草,所以試驗區稻田雜草的種類和數量較其他稻田少,而且稻田雜草以稗草等少數幾種為主,其他雜草只占很少一部分,因此本研究僅對稻田主要雜草的個體密度和雜草的整體密度進行比較。
表1中的時間點分別是稻生長的5個時期:分蘗期、拔節期、孕穗期、齊穗期和成熟期。表1表明,在水稻生長的4個時期(除去分蘗期),養蟹投餌稻田和養蟹不投餌稻田均與對照稻田的雜草密度之間存在顯著差異(P<0.05);養蟹稻田和不養蟹稻田的主要雜草均以稗草為主,而且在水稻生長的5個時期,不同處理稻田之間的稗草密度均存在極顯著差異(P<0.01)。在水稻分蘗期,對照稻田和養蟹投餌稻田的雜草眼子菜和鴨舌草,均與養蟹不投餌稻田之間存在極顯著差異(P<0.01),對照稻田和養蟹稻田之間的野慈姑和水葫蘆均存在極顯著差異(P<0.01);在水稻生長的拔節期和孕穗期,養蟹投餌稻田、養蟹不投餌稻田均與對照稻田的主要雜草之間存在顯著差異(P<0.05);在水稻生長的齊穗期,養蟹投餌稻田與養蟹不投餌稻田、對照稻田的主要雜草之間均存在顯著差異(P<0.05);在水稻生長的成熟期,稻田雜草僅有稗草和少量其他雜草,而野慈姑、鴨舌草、水葫蘆和眼子菜等雜草基本消失,原因可能是被河蟹攝食或者是雜草成熟枯萎。在水稻生長的前4個時期,對照稻田的水綿都較多,成熟期稻田的水綿較少;而養蟹投餌田在水稻拔節期水綿也較多,其他時期水綿較少;養蟹不投餌稻田的水綿在水稻生長的各個時期均較少。在水稻的拔節期和孕穗期,對照稻田和養蟹投餌稻田的浮萍都比較多,養蟹不投餌稻田較少;在水稻分蘗期和成熟期3種處理稻田的浮萍均較少;在水稻齊穗期,養蟹稻田浮萍較少,而對照田浮萍較多。
表2中的時間分別對應稻生長的5個時期:分蘗期、拔節期、孕穗期、齊穗期和成熟期。表2表明,在水稻分蘗期,養蟹稻田雜草的鮮重以及干重和不養蟹稻田相比,投餌稻田和對照稻田差異不顯著(P>0.05),而不投餌稻田和對照稻田差異顯著(P<0.05)。養蟹投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效都在30%以內,而養蟹不投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效均在60%以上。在水稻拔節期,對照稻田和養蟹稻田在雜草鮮重和干重方面均存在極顯著差異(P<0.01),養蟹稻田的株防效和鮮重防效均達到40%以上。在水稻孕穗期,對照稻田和養蟹稻田在雜草的鮮重和干重方面均存在極顯著差異(P<0.01),養蟹投餌稻田的株防效和鮮重防效均在30%以上,養蟹不投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效均在50%以上。在水稻齊穗期,養蟹稻田和對照稻田的雜草鮮重和干重均存在極顯著差異(P<0.01);養蟹投餌稻田和不投餌稻田的雜草干重和鮮重均存在顯著差異(P<0.05);養蟹投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效在30%左右,養蟹不投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效在50%以上。在水稻成熟期,養蟹稻田和對照稻田雜草在干重和鮮重方面均存在極顯著差異(P<0.01),養蟹投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效在30%以上,養蟹不投餌稻田的雜草株防效和鮮重防效在50%以上。
表3中,3個處理組稻田的水稻平均產量分別為:養蟹投餌田10 495 kg/hm2,養蟹不投餌田10 405 kg/hm2,對照田9 665 kg/hm2;養蟹投餌田和養蟹不投餌田平均河蟹產量分別為405 kg/hm2和381 kg/hm2(表3)。養蟹投餌田和養蟹不投餌田的水稻產量間差異不顯著(P>0.05),而均與對照田的水稻產量間存在極顯著差異(P<0.01)。說明河蟹的引入,不僅減少了稻田雜草,還增加了水稻產量,同時也證實稻田雜草直接影響稻田水稻產量。
3討論
傳統稻作生態系統生產結構與層次簡單,物質循環與能量流動級數少,缺乏自身調節功能,因而不能控制草害的發生發展,需要外界投入大量的除草劑。而這又造成農田生態系統穩定性和持續性較差,極易退化,還給生態環境帶來了壓力[26-30]。稻田引入河蟹后,將原來空缺的潛在生態位轉變為被實際利用的生態位,充分發揮了這些生態位的效能。首先,能將稻田中、下水層虛置的空間生態位部分利用,在稻田內部實現了垂直空間的立體開發,達到一水多用,提高了對水資源的利用效率;其次,利用了稻田的營養生態位。在稻田中存在著雜草、水稻害蟲、浮游生物和底棲生物,在單作稻田中,白白流失,而且還消耗系統內的物質和能量。稻蟹混養后,能被河蟹所攝食,其所蘊含的生物質能轉化為河蟹的化學潛能[24]。
河蟹攝食雜草能有效解決稻田化學除草帶來的雜草群落演替的惡性循環。試驗結果表明,稻田中放養河蟹后,一些多年生的頑固性雜草,如野慈姑、浮萍、水葫蘆和鴨舌草等得到有效的防控。因此,河蟹對雜草的攝食是非選擇性的。在試驗的養蟹稻田和對照田中,雜草的種類和數量均較少,如眼子菜、鴨舌草、野慈姑和水葫蘆較往年少許多,產生這種情況的原因可能和上一年稻田使用除草劑有關。
水綿是稻田惡性雜草之一[31]。遼寧省每年稻田水綿發生面積約占全省水稻面積的1/10左右。其中,嚴重發生、明顯影響水稻生長和產量的面積每年約2萬~5萬hm2,而且,其發生面積越來越大,程度逐年加重。主要發生地帶是遼河三角洲稻區的盤錦、營口等地以及黃海濱海稻區的丹東、莊河[32]。由于稻田水綿的快速繁殖影響河蟹的生長,因此,水綿在養蟹稻田中的危害更嚴重。近年來,盤錦地區水綿的發生面積有擴大趨勢,給稻田雜草防治帶來了困難,嚴重影響了水稻的正常生長發育。但在一些環境條件相似的相鄰田塊,水綿發生的程度差異較大。因此,其發生機制尚待進一步深入研究。
4結論
稻田養蟹是一項生態型的種養新技術。利用稻田中的雜草、昆蟲、水中的浮游和底棲生物養蟹,不僅保證了河蟹的生長,起到了除草、滅蟲、凈田的良好效果,同時還具有過腹還田增加土壤肥力的作用[33]。既能促進水稻生長,又能協調水稻群體與個體、水稻與雜草之間爭肥爭光的矛盾,改善水稻群體的生態環境,從而提高稻田的生產效益。稻蟹共生,利用生物直接控制雜草對水稻的生長形成的生態抑制,可基本控制稻田雜草危害,同時對稻田的經濟效益產生了積極影響。
致謝:盤錦市水產研究所白國福所長、盤山縣海洋與漁業局張士凱局長、副局長張作振和陳衛新、盤山縣河蟹技術研究所副所長于永清及尤素霞、張華庫、史慶義對試驗工作給予幫助,在此表示感謝!
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