免耕“稻鱉魚”共生模式的環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析

周江偉，劉貴斌，陳 燦，黃 璜

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128）

免耕“稻鱉魚”共生模式的環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析

周江偉，劉貴斌，陳 燦，黃 璜

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410128）

采用田間試驗(yàn)及環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法研究免耕“稻鱉魚”共生模式的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益并提出相關(guān)對策。試驗(yàn)共設(shè)免耕稻鱉魚（RTF），免耕稻鱉（RT）、免耕稻魚（RF），免耕水稻單作（RM）4個處理。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，RTF，RT，RF控草效果明顯；孕穗期RTF病蔸率和病株率分別比RM低 71.1%和56.3%。RTF固碳量比RM增加8.7%，甲烷（CH4）排放總量減少39.9%。環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析結(jié)果表明，RTF、RT、RF的財(cái)務(wù)效益，比RM分別增加了52 450、24 500、23 940 元/hm2，RTF、RT、RF和RM環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分別為53 547、25 385、24 927和559 元/hm2；研究結(jié)果表明，免耕稻鱉魚共生模式生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益高，具有良好的發(fā)展和推廣前景，可作為農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革形勢下精準(zhǔn)扶貧的新模式。

免耕；稻鱉魚共生；固碳減排；環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)；精準(zhǔn)扶貧

保護(hù)性耕作已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中受世界關(guān)注的一項(xiàng)重要議題，免耕技術(shù)具有省工節(jié)本、保護(hù)土壤等顯著優(yōu)點(diǎn)[1]，同時也不可避免的帶來了一些負(fù)面影響，例如稻田病蟲草害的增加，導(dǎo)致農(nóng)藥與除草劑的過量使用，既增加了種植成本，又形成了農(nóng)業(yè)面源污染[2-3]。

聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAQ）將中國“傳統(tǒng)稻魚共生農(nóng)業(yè)系統(tǒng)”列為首批全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)[4]。隨著農(nóng)業(yè)政策的支持與技術(shù)上的突破，傳統(tǒng)的稻田養(yǎng)魚已經(jīng)發(fā)展為廣義上稻田養(yǎng)“魚”，形成了稻魚、稻鱉、稻蝦、稻蟹等多種稻田生態(tài)種養(yǎng)模式[5]。近年來，國內(nèi)關(guān)于稻田生態(tài)種養(yǎng)的理論研究與技術(shù)模式取得了長足進(jìn)步，前人從化肥農(nóng)藥施用量[6]、病蟲草害的防控[7]、溫室氣體的減排[8-9]、生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益[10]等方面展開了大量細(xì)致的工作，對發(fā)揮稻田生態(tài)種養(yǎng)模式的優(yōu)勢和促進(jìn)水稻綠色高效生產(chǎn)有重大意義。

稻田生態(tài)種養(yǎng)技術(shù)的關(guān)鍵在于人工模擬構(gòu)建一個較為完整的稻田生態(tài)系統(tǒng)，從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度上說，最為重要的是形成系統(tǒng)內(nèi)物種間的互利共生并構(gòu)建一個完整的食物鏈[11]。筆者從免耕栽培技術(shù)與稻田生態(tài)種養(yǎng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的角度，運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)理論分析了“稻鱉魚”共生模式的環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)效益，旨在為“稻鱉魚”模式的應(yīng)用和稻田生態(tài)種養(yǎng)模式的創(chuàng)新提供科學(xué)理論依據(jù)（圖1）。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況與材料

實(shí)驗(yàn)于2015年6～10月在湖南省瀏陽市進(jìn)行，該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的有效積溫5 000～5 500℃，年均降水量1 250～1 500 mm。土壤的類型為第四紀(jì)黏土發(fā)育的紅黃泥土，土壤有機(jī)質(zhì)45.90 g/kg，全氮1.76 g/kg，全磷1.02 g/kg，全鉀14.58 g/kg。前茬作物是一季水稻，供試稻田已連續(xù)8 a免耕，并進(jìn)行了3 a以上稻田生態(tài)種養(yǎng)。

圖1免耕“稻鱉魚”共生模式結(jié)構(gòu)

供試水稻品種為農(nóng)香32，湖南省水稻研究所研制生產(chǎn)；甲魚品種為中華鱉，農(nóng)場自行孵化繁育；魚類分為本地草魚和禾花鯉，魚苗由湖南省新化縣繁育；復(fù)合肥料N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），總養(yǎng)分≥45%，由江西正邦生物化工有限公司生產(chǎn)；尿素為總氮≥46.4%，重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)免耕稻鱉魚（no-tillage rice-turtle-fish，簡寫為RTF）、免耕稻鱉（no-tillage rice-turtle，簡寫為RT）、免耕稻魚（no-tillage rice-fish，簡寫為RF）和免耕水稻單一種植（no-tillage Mono-cropping rice，簡寫為RM）4個處理，每個處理面積0.1 hm2，共3次重復(fù)。RTF、RT、RF這3個處理均用石棉瓦搭建圍欄，環(huán)繞稻田四周開挖圍溝并在稻區(qū)邊緣加修20 cm小田埂。RTF、RT的2個小區(qū)利用田埂區(qū)域搭建2個孵化棚，并在稻田中央設(shè)置2個曬背臺，以便鱉的生活與繁殖。在每個處理設(shè)置1個CH4氣體取樣點(diǎn)，將鋁制的回型底座（52 cm×52 cm，15 cm）固定于取樣點(diǎn)上并搭好木橋，避免取樣時人為干擾產(chǎn)生誤差。

4個小區(qū)均采用移栽方式種植水稻，5月26日播種，6月25日移栽，10月5日收獲。水稻移植前每個小區(qū)施加40 kg復(fù)合肥，20 kg尿素，整個生育期內(nèi)4個處理均不施加任何農(nóng)藥和除草劑。水稻移植一周后RTF、RT模式投放60只中華鱉（250～400 g/只），兩周后RTF、RF小區(qū)投放禾花鯉20 kg，草魚200尾（10 cm/尾），并在圍溝區(qū)域投放適量浮萍。RTF、RT、RF處理的田間水分管理均為水稻移植后全田灌水，前4周圍溝水面不得高于稻區(qū)田埂，防止魚類進(jìn)入稻區(qū)影響水稻生長。兩周后，可讓魚類進(jìn)入稻田。收獲前15 d，下降田間水位至稻區(qū)平面以下，飼養(yǎng)生物回到圍溝，收獲后立即灌水高于田面30 cm保持到下一季水稻移栽前。RM處理的水分管理根據(jù)傳統(tǒng)水稻種植方式操作。RTF、RT、RF保持定期投喂，水稻生育期內(nèi)圍溝每月?lián)Q水3次，每次換水量為圍溝深度1/3。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 田間數(shù)據(jù)采集（1）稻田雜草數(shù)據(jù)采集。2015年6月25日～9月3日期間，每隔2周采用數(shù)測法調(diào)查小區(qū)田間雜草生長情況，每個小區(qū)定5個點(diǎn)，每個點(diǎn)1 m2，記錄雜草數(shù)量。

（2）稻田病蟲害數(shù)據(jù)采集。采取對角線5點(diǎn)取樣法，每個小區(qū)定5個點(diǎn)，每個點(diǎn)取樣20蔸，共計(jì)取樣100蔸。調(diào)查記錄分蘗期、孕穗期紋枯病的病蔸率、病株率。

（3）產(chǎn)量與固碳（C）價值的測定。10月5日水稻收獲后，自然曬干，并用電腦谷物水分測定儀檢測稻谷含水量，實(shí)際測產(chǎn)測定經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。稻田生態(tài)系統(tǒng)的固碳價值可以通過計(jì)算碳吸收量來核算，碳吸收量是指通過光合作用固定在生物體內(nèi)的有機(jī)碳量，以碳稅法（瑞典碳稅1 000 Yuan/t）計(jì)算各生產(chǎn)系統(tǒng)的固碳價值。該試驗(yàn)中各個生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、秸稈、根以及總的碳吸收量的計(jì)算公式如下[12]：

式中：M為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（kg）；w為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的含水量；H為收獲指數(shù)；R為根冠比系數(shù)；0.45為生物量與含C量的轉(zhuǎn)化系數(shù)[13]；H和R參數(shù)分別為0.51、0.18[14]。

（4）稻田CH4排放的測定。試驗(yàn)采用靜止箱技術(shù)測定CH4氣體，箱底面積為51 cm×51 cm，箱高100 cm，在水稻返青期（飼養(yǎng)動物投放之前）、分蘗盛期、孕穗期、齊穗期、成熟期分別在每個小區(qū)的同一地點(diǎn)采樣。每3 d取1次樣，從8:00～18:00隔2 h采樣1次。根據(jù)CH4樣品濃度與時間的關(guān)系曲線計(jì)算CH4的排放通量，CH4排放總量為水稻各生育期排放量的總和[15-16]。

1.3.2 環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)理論可以有效用于解決生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)所構(gòu)成的復(fù)合系統(tǒng)中的種種問題，其主要內(nèi)容包括財(cái)務(wù)分析與環(huán)境經(jīng)濟(jì)分析。財(cái)務(wù)分析，指以農(nóng)戶自身利益為出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)市場價格計(jì)算農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收支盈虧狀況，其分析結(jié)果將直接決定農(nóng)戶的行為方式，繼而影響到其行為的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效果。環(huán)境經(jīng)濟(jì)分析，指以社會的角度為出發(fā)點(diǎn)，考察其效益和費(fèi)用[17]。

（1）財(cái)務(wù)成本。財(cái)務(wù)成本包括直接生產(chǎn)成本、間接生產(chǎn)成本。“稻鱉魚”共生模式的直接生產(chǎn)成本包括：種苗費(fèi)用、圍欄費(fèi)用、種子費(fèi)用、化肥費(fèi)用、農(nóng)機(jī)費(fèi)用、勞力費(fèi)用等；間接生產(chǎn)成本包括：稻田改造費(fèi)用、固定資產(chǎn)折舊費(fèi)用、土地流轉(zhuǎn)費(fèi)、銷售管理費(fèi)用等。

（2）環(huán)境經(jīng)濟(jì)成本。環(huán)境經(jīng)濟(jì)成本包括財(cái)務(wù)成本、環(huán)境成本、甲烷排放環(huán)境成本。

（3）財(cái)務(wù)凈收益。財(cái)務(wù)純收益＝產(chǎn)值－財(cái)務(wù)成本

（4）環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益＝產(chǎn)值＋環(huán)境效益－環(huán)境經(jīng)濟(jì)成本

1.4 數(shù)據(jù)來源與分析

數(shù)據(jù)來源于試驗(yàn)記錄和實(shí)地調(diào)查，其中財(cái)務(wù)成本分析的直接生產(chǎn)成本來源于試驗(yàn)期間實(shí)際消耗費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，間接生產(chǎn)成本與環(huán)境成本參照湖南省一季稻平均生產(chǎn)成本與文獻(xiàn)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際得出，所得數(shù)據(jù)分別采用Word 2010制表，Origin 8.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜草變化情況

對稻田雜草數(shù)量的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在相同起點(diǎn)，RTF，RT和RF模式呈下降趨勢。RTF和RF模式移植后2周雜草迅速減少，至9月3日雜草基本消除。RT模式雜草數(shù)量減少，但下降速度緩慢。通過對這3種模型的比較發(fā)現(xiàn)，魚比鱉能更好地控制雜草，它們的聯(lián)合作用效果更為顯著。而在RM模式中，雜草數(shù)量移植后由于沒有使用除草劑迅速增加（圖2）。

2.2 水稻病害情況

對水稻病害的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，病蔸率和病株率從分蘗期到孕穗期由于沒有農(nóng)藥使用明顯增加。孕穗期RTF、RT和RF病蔸率比RM分別低71.1%、59.1%和68.2%，病株率分別低56.3%、35.3%和43.8%。且RTF模式水稻稻瘟病的發(fā)生率顯著低于RT和RF（表1）。因此，稻田生態(tài)種養(yǎng)能有效地提高水稻抗病性，且多品種養(yǎng)殖效果優(yōu)于單一種養(yǎng)模式。

圖2不同處理雜草變化趨勢

表1不同處理下分蘗期和孕穗期紋枯病的比較（%）

2.3 產(chǎn)量與固碳（C）價值

RTF、RT、RF模式的固碳效率均高于RM模式，且RTF模式的固碳效率比RT和RF模式的分別高6.9%和5.2%。雖然生態(tài)種養(yǎng)使稻田面積減少，由于養(yǎng)殖生物的排泄物提高土壤肥力和控制雜草、病蟲害的優(yōu)勢，總體上，RTF、RT和RF模式和RM模式在水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量上基本一致，不會造成水稻的減產(chǎn)，甚至略有增加（表2）。

表2不同處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與固碳效應(yīng)

2.4 甲烷排放情況

不同階段CH4排放數(shù)據(jù)表明，CH4排放的高峰在分蘗期始期到分蘗盛期，而后CH4排放量減少。該研究在最佳溫度和光照條件下種植水稻，總CH4排放量相對較高。從整個生育期看，RTF模式的CH4排放比RM、RF和RT分別下降9.32、5.03和6.80 g/m2，分別減少39.9%、21.6%和29.2%。（圖3）

2.5 財(cái)務(wù)分析結(jié)果

財(cái)務(wù)分析的結(jié)果顯示RTF、RT和RF財(cái)務(wù)凈收益明顯高于RM模型，分別增加52 450、24 500和23 940 元/hm2。從財(cái)務(wù)成本來看，在肥料成本，機(jī)械、土地流轉(zhuǎn)費(fèi)用方面，這4種模式基本一致，但成本在工程、種苗和人工方面，RTF、RT和RF明顯高于RM模式。在一定條件下，財(cái)務(wù)成本與財(cái)務(wù)凈收益成正比關(guān)系，但財(cái)務(wù)成本的增加給生產(chǎn)帶來了不確定的風(fēng)險(xiǎn)（表3）。

圖3不同處理各生育期CH4排放情況

2.6 環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果

除了與農(nóng)民直接相關(guān)的財(cái)務(wù)分析外，該研究還對4種模式進(jìn)行了環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析。向平安[18]估計(jì)在洞庭湖周圍地區(qū)稻田CH4排放的成本為1 604 元/hm2，所以以RTF、RT和RF的CH4排放成本分別為964、1 257和1 135 元/hm2。根據(jù)瑞典C稅，核算了4種不同模式的固碳效益。環(huán)境成本的計(jì)算基于水稻種植在華南地區(qū)的平均環(huán)境成本[19]（1.127元/kg）。根據(jù)這4種模式的財(cái)務(wù)分析方法和環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)分析，RTF、RT、RF和RM的的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)效益分別為53 547、25 385、24 927和559 元/hm2，RTF、RT和RF模型有一個顯著的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益（表4）。

表3不同模式的財(cái)務(wù)收益分析

表4不同模式的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討 論

3.1 少免耕與“稻鱉魚”共生模式的有機(jī)結(jié)合

少免耕是目前國內(nèi)采取的主要保護(hù)性耕作方式之一，但是少免耕關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新研究不夠?！暗诀M魚”共生模式是一種利用生態(tài)位原理、食物鏈原理、構(gòu)建的復(fù)合生態(tài)種養(yǎng)模式，這種模式能夠與當(dāng)前的少免耕技術(shù)實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。一方面，對于“稻鱉魚”模式來說，大型機(jī)械翻耕、農(nóng)藥化肥過量使用容易對鱉、魚等生物造成致命傷害，帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失；另一方面，“稻鱉魚”模式自身形成了一個較為完善的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，雜草、病蟲成為飼養(yǎng)動物食物來源之一，而飼養(yǎng)動物的排泄物又為水稻生長增加肥料，實(shí)現(xiàn)了病蟲害的有效防控，顯著減少了化肥農(nóng)藥的施用量。

3.2 “稻鱉魚”共生模式具有顯著財(cái)務(wù)收益

2013年中央1號文件首次提出家庭農(nóng)場模式，而“稻鱉魚”共生模式實(shí)現(xiàn)了55 620 元/hm2的財(cái)務(wù)純收益，是一種適合于家庭農(nóng)場發(fā)展的較為完善的生產(chǎn)模式。相比稻鱉、稻魚等單一種養(yǎng)模式來說，“稻鱉魚”模式分別增加財(cái)務(wù)純收益27 590、28 150 元/hm2。隨著“稻鱉魚”模式的成熟，當(dāng)農(nóng)戶掌握鱉種繁育關(guān)鍵技術(shù)后，一方面種苗與飼料的成本會大幅度降低，另一方面鱉苗的附加產(chǎn)值將顯著提高，進(jìn)一步提升“稻鱉魚”共生模式的財(cái)務(wù)收益。

3.3 “稻鱉魚”共生模式具有顯著的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益

農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為全球溫室氣體排放的一個主要來源，其中稻田甲烷排放占據(jù)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中甲烷排放的絕大部分?！暗诀M魚”模式相對于單一水稻種植在整個水稻生育期內(nèi)甲烷排放總量減少了9.32 g/m2，降低幅度達(dá)到了39.9%，對控制稻田甲烷排放有著重要作用。在農(nóng)田固碳方面，“稻鱉魚”模式相對于單一水稻種植、稻鱉和稻魚模式分別增加了8.73%、6.92%和5.16%，具有較好的固碳作用。另外，“稻鱉魚”共生模式構(gòu)建了比較完善農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，豐富了農(nóng)田生物多樣性，對保護(hù)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)化具有重大意義?！暗诀M魚”共生模式的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到了53 547 元/hm2，無論是相對于單一水稻種植，還是單一的生態(tài)種養(yǎng)模式，都具有顯著的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 “稻鱉魚”是農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革形勢下精準(zhǔn)扶貧新模式

農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革要求通過自身的努力調(diào)整，讓農(nóng)民生產(chǎn)出符合消費(fèi)者需求的產(chǎn)品?！暗诀M魚”共生模式作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)稻魚共生系統(tǒng)的因地制宜衍生模式，既具有高財(cái)務(wù)收益，又具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，農(nóng)民樂于接受，稻田產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)稻米和水產(chǎn)品也廣受消費(fèi)者青睞。應(yīng)當(dāng)在稻魚共生系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)技術(shù)指導(dǎo)，根據(jù)貧困地區(qū)種養(yǎng)條件和市場需求情況，科學(xué)合理搭配品種，衍生出更多類似于“稻鱉魚”共生的稻田生態(tài)種養(yǎng)新模式，以點(diǎn)帶面，集成示范，政府配合以相關(guān)政策，實(shí)現(xiàn)有效的精準(zhǔn)扶貧。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）

Environmental Economics Analysis of No-tillage Rice-turtle-fish Symbiosis Model

ZHOU Jiang-wei，LIU Gui-bin，CHEN Can，HUANG Huang
（College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Collaborative Innovation Center of Paddy Crop and Oil Crops in Southern China, Changsha 410128, PRC）

This article has been studied the fi nancial and environmental economic bene fi ts of “no-tillage rice-turtle- fi sh” symbiotic model by fi eld experiment and environmental economic method. The fi eld experiment set up 4 kinds of treatment: no-tillage rice-turtle- fi sh(RTF), no-tillage rice-turtle(RT), no-tillage rice- fi sh(RF), no-tillage rice-monoculture(RM). The fi eld experiment showed that RTF, RT and RF model can control the weeds signi fi cantly; the diseased hills ratios and the diseased plant ratios of booting stage in RTF were lower than RM 71.1% and 56.3%, respectively. The C sequestration of RTF increased 8.7% than RM model, and total methane(CH4) emission of RTF was decreased by 39.9%. Environmental economic analysis showed that the fi nancial bene fi ts of RTF, RT, RF model increased by 52 450, 24 500, 23 940 CNY/hm2respectively compared with RM model, the environmental economic bene fi ts of RTF, RT, RF and RM model were 53 547, 25 385, 24 927 and 559 CNY/hm2respectively. It was concluded that the no tillage rice-turtle- fi sh symbiosis model with high fi nancial bene fi ts and high ecological and economic bene fi ts, being provided with good prospects for development and promotion.

no-tillage; RTF symbiosis model; environmental economics; take targeted measures in poverty alleviation

F326

：A

：1006-060X（2017）08-0098-05

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.008.025

2017-06-15

湖南省科技計(jì)劃（201203081-2）；長江中游南部( 湖南)水稻豐產(chǎn)節(jié)水節(jié)肥技術(shù)集成與示范（2013BAD07B11）

作者信息：周江偉（1993-），男，湖南茶陵縣人，碩士研究生，主要從事作物生態(tài)和生態(tài)農(nóng)業(yè)研究。

黃 璜