稻漁綜合種養的生態效應研究進展

楊玲霞,許 興*,邱小琮,楊 涓，石 偉

(1寧夏大學農學院，銀川 750021；2寧夏大學生命科學學院，銀川 750021；3寧夏銀川市水產技術推廣服務中心，銀川 750001)

水稻是三大糧食作物之一，我國約有65%的人口以大米為主食，水稻生產是國家糧食安全的基石[1-3]。但在常規的糧食種植生產過程中，由于水稻是單一種植，稻作系統的穩定性與生產的可持續性都比較差，由此產生了一系列的負面效應，例如：環境受到污染、土壤板結、水稻病蟲害加重、稻米品質變差等[4-6]。

中國亦是漁業生產大國，池塘集約化水產養殖在保障水產品供給、食物安全等方面發揮了重要作用。然而水產養殖也面臨著諸多問題，如植物性營養元素氮、磷帶來的外源污染，高密度、高投餌率、高換水率的養殖方式對環境產生的許多不良影響等[7-8]。

綠色發展是農業未來發展的主旋律。按照可持續發展的要求，不論是水稻種植還是水產養殖，在提高產量的同時要保證質量，又要注意環境保護，而稻漁綜合種養正是近年來生態農業發展的杰出代表之一[4]。稻漁綜合種養是將種稻業與漁業協調綠色發展，使農業從單一結構轉變為復合結構，這對穩糧增收、促進農業結構調整和可持續發展具有重要意義。

1 稻漁綜合種養內涵

稻漁綜合種養是根據生態循環農業和生態經濟學原理，將水稻種植與水產養殖有機結合，具有穩糧、促漁、增效、提質等功能，是一種復合型現代高效農業生態種養模式。它能夠有效利用稻田獨特的空間環境和水體資源，大幅度減少農藥和化肥的使用，使稻田生態系統內的能量和物質資源進行良性循環，實現稻漁互利共生和安全生產[9-10]。其構成了比單一稻田生態系統更為復雜的食物鏈網絡結構，整個生態系統更加穩定[11-12]。

2 稻漁綜合種養的生態效應研究現狀

2.1 稻漁綜合種養對水稻生長和稻米品質的影響

采用稻漁綜合種養模式的水稻，表現出了較好的共生效應，水稻的有效分蘗數、結穗率、有效穗數、千粒重、每穗實粒數較高[4,13-14]。與常規稻田相比，稻鱉共作水稻的千粒重和結實率分別提高了約 10.17%和0.77%，稻魚共作水稻的結實率和有效穗數提高了約4.85%、0.06%。周江偉等[14]、徐敏[15]研究表明，在相同的水稻栽培密度下，養蟹稻田相對于常規稻田稻谷產量增加了大約11.5%，有效分蘗/穴增加0.17個，水稻生物量提高3.3%，養魚稻田的水稻單株總根數在分蘗期比水稻單作增長了4.47%，根系干物質質量增加20.33%，產量增加13.22%。Tetsuya等[16]研究表明稻-魚試驗田的水稻產量比單一水稻試驗田高出20%，其原因可能是魚類排泄物可作為肥料，提高了水稻產量。楊勇等[17]研究表明稻漁綜合種養能提高水稻葉面積指數和冠層葉片的面積，延緩后期功能葉片衰老，增大莖稈粗度，促進根系發育及伸長節上須根發生。肖向予等[13]研究表明，稻鰍共作水稻的分蘗率比水稻單作高4.13倍。也有研究認為綜合種養水稻產量和水稻單作產量相比并沒有達到顯著性差異[18-19]，這可能與地區氣候差異、水產動物品種、水稻品種、肥料種類有關[20]。

綜合種養水稻的品質較好，與同播期的常規稻相比，其堊白度、直鏈淀粉含量分別降低了約4.4%、1.41%，有機稻蟹(不施用化肥、農藥和除草劑)稻米的蛋白質與膠稠度比常規稻田(施用化肥、農藥及除草劑)分別高8.14%、11.67%[21-23]。稻田壟作養殖泥鰍能降低稻米蒸煮品質中糊化溫度、膠稠度。倪明理等[21]研究表明稻魚生態種養模式下的稻米精米率、糙米率、堿消值較常規稻作模式分別平均提升了3.31%、2.54%、15.26%，堊白度、堊白粒率分別降低45.52%、33.26%，稻鰍種養模式下的稻米精米率、糙米率、堿消值分別提升了2.67%、2.35%、19.65%，堊白度、堊白粒率降低了16.5%、28.09%，稻米碾磨品質、外觀品質、蒸煮食味品質均有所改善。

2.2 稻漁綜合種養對水產動物的生長及品質的影響

目前國內外關于稻漁綜合種養對水產動物的品質和產量影響的研究報道較少。由于養殖品種、養殖密度、養殖地區、水稻栽培模式的差異，水產品的產量存在很大的波動[17,19]。而稻漁綜合種養能夠提高水產動物的產量[17,21]，王武等[23]在盤山縣總結出的“盤山模式”表明稻蟹綜合種養下的河蟹規格更大、品質更優。

2.3 稻漁共作對土壤理化性狀的影響

由于化肥農藥的大量使用，傳統稻田土壤污染嚴重，土壤肥力較低。研究表明，稻漁綜合種養能使土壤肥力提高，土壤的有機質、全氮、全磷、全鉀、速效氮等含量增加[24-26]。肖向予等[13]研究表明稻鰍共作可使土壤的pH趨于中性，堿解氮的含量增加，水稻對磷、鉀元素的吸收增強。佀國涵等[27]研究表明稻蝦共作模式改善了土壤結構，但增加了10cm以下土層潛育化的風險。陳飛星等[28]指出，稻田養蟹可降低土壤容重，增加土壤養分含量，有機質含量、速效磷含量、全氮含量分別增加10.5%、11.7%、10.6%，全鉀含量不變。吳本麗等[29]對巢湖地區稻蝦共作模式生產前后稻田土壤肥力進行監測，結果表明稻蝦共作模式更有助于保持監測區域稻田土壤肥力。張承元等[30]研究表明，水稻田養魚可以增大土壤的孔隙度，有利于肥料和氧氣進入土壤深層。

2.4 稻漁綜合種養對水體理化性狀的影響

水體對于水稻的生長和水生動物的活動至關重要，綜合種養稻田的水體與單一稻田相比有一定的變化。李鳳博等[31]研究表明，與常規稻作相比，稻漁共作能顯著改善養殖水體，共作體系田水體中的NH4+-N含量和總氮含量顯著增加，其原因一方面在于水生動物的活動使水體的溶解氧濃度增加，土壤氧化還原狀況得到改善，稻田N的礦化作用加強，另一方面在于養殖的水生動物抑制了雜草和浮游生物的生長，減少了對NH4+-N的吸收。劉耀斌[32]研究表明，池塘種稻對水體基礎理化性質具有顯著改善作用，稻魚共作可以降低水體氮磷養分含量，顯著增加水體N/P值，共作小區水體的化學需氧量、生化需氧量、總懸浮物含量、濁度、溶解氧、pH均顯著低于單養魚不種稻小區。秦琳等[33]研究指出，黃顙魚-水稻共作可使沉積物-水界面附近O2濃度下降速率減慢，O2滲透深度增加71.4%，界面 Eh值升高，塘底沉積物-水界面的厭氧狀況得到改善。劉元生等[34]研究表明，養魚田的水溶性N、P、K適宜，水質環境條件的改善對水稻的生長和發育具有促進作用。王昂等[35]研究表明，養蟹稻田的水體晝夜溶解氧均在2.0 mg/L以上，稻田環溝的存在有效地防止了高溫對河蟹的危害。王偉等[36]研究表明，‘南粳9108’水稻與中華絨螯蟹共作模式下，生長季內水體溫度的變化范圍為7.70—31.19℃，溶解氧為2.66—5.72 mg/L，pH為7.40—8.23，NH4+-N含量為0.17—1.19 mg/L，H2S含量為0.040—0.176 mg/L。

2.5 稻漁綜合種養對稻田病、蟲、草害的影響

稻漁綜合生態種養共生系統與單一的稻作相比，其生境系統發生了重要改變。研究表明，稻漁綜合種養對病蟲草害具有較好的防控作用[37-38]。范進凱[38]研究表明，與單作稻田相比，稻蟹共育田植株稻飛虱發生率降低40%左右，縱卷葉螟發生率降低50%左右，其原因在于稻蟹共作能夠對稻縱卷葉螟幼蟲和成蟲密度有一定的控制作用，同時稻田中所養殖的河蟹在水稻生長期間能夠攝食雜草、消滅害蟲，其排泄物亦可充當肥料，使水稻群體的生態環境得以改善。同時水稻紋枯病的發病率也顯著降低，其原因可能是水生動物的活動破壞了紋枯病菌菌核的萌發，也可能是水生動物直接吞食掉了一部分菌核。李小榮等[39]認為稻魚共生稻田相比常規稻田，其二化螟為害株率明顯降低，同時生態控害效果明顯。周江偉等[40]試驗結果顯示，稻漁綜合種養控草效果明顯，其孕穗期病蔸率和病株率分別比水稻單作低71.1%和56.3%。胡小軍[41]研究表明，稻漁共作稻田的病害輕于常規稻作，其病害程度由重到輕依次為三化螟、條紋葉枯病、稻飛虱及稻縱卷葉螟，草害一般不發生。楊勇等[17]的研究結果顯示，共作水稻的紋枯病具有發生遲、上升慢、發生輕的特點，而條紋葉枯病表現出發病早、發病重的特征，稻瘟病、稻曲病、草害等的發生均輕于常規稻田。

2.6 稻漁綜合種養對稻田土壤微生物和水生生物的影響

稻漁綜合種養是一個稻-漁共生互促系統，該系統對土壤微生物及水生生物有明顯的改善作用。研究表明，稻漁綜合種養能夠提高土壤的微生物數量、微生物活性、群落功能多樣性[27,42]。羅衡[4]研究表明，稻鱉共作稻田土壤中固氮菌的多樣性及豐富度較高，土壤當中固氮微生物的活性也較高。郭文嘯等[42]研究表明，蛙稻共作可以改良土壤的微生物特性，顯著提高稻田土壤微生物碳、氮、熵和土壤可培養微生物的數量。曾憲磊等[43]研究表明，養蟹稻田的浮游植物生物量明顯高于常規稻作。張劍等[44]研究表明稻魚共作系統中田魚主要從4類水生生物(青萍、紫萍、浮游植物和田螺)處取食，其中浮游植物對田魚的食物貢獻率最高。李巖[45]研究表明，在水稻揚花期和成熟期，高密度(30 ind/m2)養蟹稻田會顯著降低底棲動物的種類數、密度和多樣性，增加稻田底棲動物的均勻度，而低密度(10 ind/m2)養蟹稻田底棲動物的種類數和密度降低，底棲動物的多樣性變化不大，同時養蟹稻田對浮游植物的多樣性有較大的促進作用。袁偉玲等[46]研究表明稻漁綜合種養可以使稻田水體浮游植物的多樣性指數提高，在降低硅藻和藍藻優勢度的同時增加綠藻和裸藻的優勢度。

2.7 稻漁綜合種養對環境的影響

稻漁綜合種養可以減少農藥、化肥、除草劑等的使用，改善稻田環境[27,47-48]。陳飛星等[28]研究表明，養蟹稻田除草劑、化肥的使用量明顯少于水稻單作田，且每年可削減非點源N污染負荷6.375 kg/hm2。王強盛等[49]研究表明，稻田綜合種養能改善農田生態環境，控制溫室氣體排放，具有減緩溫室效應的作用。袁偉玲等[46]指出，稻魚共作能夠有效抑制溫室氣體的排放，養魚稻田整個生育期的CH4年平均排放通量比水稻單作減少了1.21—1.88 mg/(m2·h)。劉某承等[50]研究表明,稻田養魚在減少用藥的情況下也能有效控制稻田的病蟲草害，減少CH4的排放。劉長妹等[51]調查顯示,共作稻田的化肥使用量、農藥使用量分別比水稻單作減少了15.21%和40.17%。

3 問題與建議

綜合國內外研究報道，有關稻漁綜合種養的研究大多集中在水產動物對水稻生長、產量、品質和稻田土壤的影響上，主要包括病蟲害防治、節水減肥控排等，而有關稻漁共作對水產動物的生長發育、肉質品質、繁殖性能以及系統中各營養元素的運移特征等方面的研究較少，為促進稻漁綜合種養的進一步發展，建議從以下幾方面進行研究：

3.1 稻漁綜合種養系統中的互利共生關系研究

稻漁綜合種養對水產動物的生長發育狀況、水產品品質的影響需進一步研究，明確稻對漁、漁對稻、不同稻漁之間的互利共生關系。

3.2 稻漁綜合種養中的營養元素運移情況研究

氮、磷不僅是水生生態系統中的主要營養元素，也是作物所需的營養元素，其在土壤、水體中的含量和變化對作物乃至水體水質和養殖的生物有著重要的影響，通過研究種養系統的氮、磷遷移轉化規律，可以了解生物對氮磷營養鹽的利用情況，進而闡明稻漁綜合系統的物質平衡、物質循環特征。

3.3 稻漁綜合種養的各要素配比狀況

通過試驗、調研，從系統生態效益、經濟效益各方面進行分析比較，明確合適的稻、漁比例及水產動物之間的比例。

4 展望

4.1 堅持綠色安全的發展道路

“民以食為天”，食品安全問題一直是人們關注的重中之重，鄉村振興戰略的第一要務便是確保重要農產品特別是糧食的供給，而稻漁綜合種養模式下的稻米、水產品均符合綠色有機標準，集高產、優質、安全于一體，在倡導生態、環保、可持續的發展理念下有著廣闊的發展前景。

4.2 進一步提升農產品質量

魚類的活動及其排泄物的存在，能夠減少農藥和化肥的使用；生物之間的食物鏈關系能有效的防控病蟲草害，促進綠色有機稻、水產品的生產，提升農產品的質量，增加效益，進而調動農民的積極性。

4.3 綜合效益進一步提升

當前的水產養殖空間逐漸減少，而稻漁綜合種養能夠充分利用稻田的坑溝、空隙帶和冬閑田發展水產養殖，可有效保障水產品供給，促進水產養殖發展。據測算，我國適于發展稻漁綜合種養的低洼水網稻田和冬閑田有將近667萬hm2，若能有效開發利用，其產生的社會、生態、經濟效益不可估量。