“稻蝦共生”與“鱖魚共養(yǎng)”的稻田種養(yǎng)輪作技術(shù)研究和模式試驗

崔凱 盧文軒 李靜 汪翔 程文平 何吉祥 宋光同 嚴香蘭 方玉珍 裴進 周則牛 魏澤能 吳明林 蔣陽陽 郭強 梁陽陽

摘要 從稻田生態(tài)系統(tǒng)視點，以生態(tài)學(xué)理論為基礎(chǔ)，闡述了稻田生態(tài)系統(tǒng)的特殊性和退化性及其與漁池復(fù)合的可能性與實踐性。開展了稻田稻-蝦與鱖-魚輪作模式試驗，并對其進行了經(jīng)濟效益和生態(tài)效益分析。

關(guān)鍵詞 稻田生態(tài)系統(tǒng)；稻蝦共生；稻魚輪作；模式

中圖分類號 S962.3+5文獻標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）16-0082-03

Abstract From the viewpoint of paddy field ecosystem，based on the theory of ecology， the particularity and degeneration of paddy field ecosystem and its possibility and practicality of its combination with fishfish pond were expounded. The test on paddy field riceshrimp and mandarin fishfish rotation model was conducted，and its economic and ecological benefits were analyzed.

Key words Paddy field ecosystem；Riceshrimp symbiosis；Ricefish rotation；Model

與其他類型農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)相比，稻田生態(tài)系統(tǒng)在環(huán)境和效用上存在結(jié)構(gòu)、功能的差異性和特殊性。稻魚共生實現(xiàn)了種養(yǎng)結(jié)合，并延伸了這種農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的多功能性，對于我國而言兼具經(jīng)濟、生態(tài)和社會價值。筆者從稻田生態(tài)系統(tǒng)的一般認知出發(fā)，分析了該系統(tǒng)的特殊性、退化性和種養(yǎng)復(fù)合的可能性，又由系統(tǒng)服務(wù)功能的往復(fù)循環(huán)交替角度，形成“稻+蝦”共生系統(tǒng)、“鱖+餌料魚+蝦”混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)以及稻-蝦與鱖-魚稻田休耕輪作生態(tài)模式，既提供了稻魚復(fù)合提高農(nóng)田單位面積綜合效益的理念，又開展了兼容性共生和休耕輪作模式的試驗示范和實踐。

1 稻田生態(tài)系統(tǒng)的一般認知

1.1 生態(tài)系統(tǒng)與稻田生態(tài)

生態(tài)系統(tǒng)是強調(diào)自然界生物（動物、植物、微生物）之間、生物與其棲息場所的無機環(huán)境之間通過能量流動和物質(zhì)轉(zhuǎn)化與循環(huán)而形成的密切關(guān)聯(lián)、功能統(tǒng)一的整體。稻田生態(tài)系統(tǒng)既是涵蓋于水域、土壤、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，又是人類長期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動過程中所創(chuàng)造的人工生態(tài)系統(tǒng)。因而，稻田生態(tài)系統(tǒng)具有環(huán)境條件和效用，顯著區(qū)別于其他類型農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能差異和特殊性。

1.2 稻田生態(tài)系統(tǒng)的特殊性

栽培稻是稻田生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)絕對地位的優(yōu)勢種群；為了使水肥在田塊中分布均勻，阻滯水肥流失，人工耕耙反復(fù)多次，力求田塊平整度為2～5 cm；田塊在水稻生長期有120～320 d淹沒于適度深度的水幕之下；④冬春季或植旱作，異養(yǎng)層分解動物、植物等生物尸體的有機質(zhì)，土壤中理化變化和物質(zhì)累積在干濕交替中表現(xiàn)復(fù)雜；⑤稻田田間生活著雜草、浮游生物、光合細菌等，也運行著能量轉(zhuǎn)化、運輸、貯存機制；⑥稻作期間伴隨有機質(zhì)分解成CH4、NH4、N2O等氣體。稻田生態(tài)系統(tǒng)具有極強的包容性和開放性，其結(jié)構(gòu)和服務(wù)功能還有極大的變更、利用和挖掘空間[1]。

1.3 稻田生態(tài)系統(tǒng)的退化性

①土壤的質(zhì)地與土層、容量和滲透率、持水特征和含水量、水稻植株根系長度等物理指標(biāo)下降；②土壤中有機碳、氮素、礦化態(tài)氮磷鉀、pH、有害重金屬含量和存在狀態(tài)等化學(xué)指標(biāo)與適宜狀況逆向流變；③土壤中生長生活的植物、動物、微生物等生物多樣性單一，土壤微生物量或C/N、區(qū)系、活動、酶活性和土壤的呼吸、氮磷鉀貢獻率等生物指標(biāo)下降。這些退化的因素歸根到底源于長期不合理施用生理性氮肥，致使Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Al3+等鹽基離子溶出量增加以及過量施用磷肥形成徑流和垂直遷移，土壤板結(jié)，增加重金屬活性，肥效下降，土壤耕性劣化。此外，除草劑、殺蟲劑等化學(xué)農(nóng)藥的長期施用，破壞了生物平衡，引發(fā)稻田生態(tài)系統(tǒng)脆弱。稻田化肥施用僅約35%化肥有效，約65%化肥成為環(huán)境中的污染物。土壤團粒結(jié)構(gòu)遭到破壞并且酸化，酸化土壤中重金屬活性大大提高。自然界土壤pH下降1，要歷經(jīng)10 000年；而現(xiàn)代礦化農(nóng)業(yè)的依賴，耕地pH下降1，只用60年，重金屬鎘的活性提高100倍。因此，稻田生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和保障質(zhì)量的休耕輪作的生產(chǎn)方式逐漸為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)界所關(guān)注并設(shè)法實施[1-3]。

2 稻田與漁池復(fù)合的可能與實踐

2.1 3種農(nóng)業(yè)景觀復(fù)合與疊加的可能性

《稻田》是唐代韋莊的七言絕句：“綠波春浪滿前陂，極目連云耙椏肥。更被鷺鶿千點雪，破煙來入畫屏飛”。這是傳統(tǒng)稻作的一幅圖景，鷺鶿之所以在稻秧初植的水田上旋落旋起，正是因為有可覓食魚蝦等水生動物，這些水生動物一般隨溝渠流水進入的魚苗或魚卵孵化而產(chǎn)生?！短m溪棹歌》是唐代戴叔倫的一首富于民歌風(fēng)味的船歌：“涼月如眉掛柳灣，越中山色鏡中看。蘭溪三日桃花雨，半夜鯉魚來上灘”，運用清新靈妙的筆觸描繪了山水之美及漁家的歡樂之情。魚在水中生，這也讓人聯(lián)想到范蠡的《養(yǎng)魚經(jīng)》中提到從河湖溪中收集魚卵或捕獲雄雌鯉魚以“水畜，所謂魚池也”?！秴桥d雜詩》是清代阮元寫的一首七絕：“交流四水抱城斜，散作千溪遍萬家。深處種菱淺種稻，不深不淺種荷花”。這篇詩作讓人領(lǐng)略到獨特的美學(xué)意蘊，也使人感悟到地理分形與氣象分形共同造就了生態(tài)環(huán)境的分形特性，動植物的多樣性、差異性、相關(guān)性和復(fù)雜性形成動物植物生態(tài)系統(tǒng)的分形特性。生物在環(huán)境適應(yīng)的過程中，在平面的格序中有相應(yīng)的生態(tài)位。我國古代就已有利用稻田養(yǎng)魚的記載和實物佐證，三國時期《四時食制》記載“郫縣子魚，黃尾赤鱗，出稻田，可以為醬”?！吨袊r(nóng)業(yè)科技史圖說》記錄了勉縣東漢墓出土的陶土水田養(yǎng)魚模型。這種稻田利用可能是人放或天養(yǎng)。另外，《嶺表錄異》記錄了唐代劉恂在廣東利用草魚食草熟田、稻漁輪作的方式，無疑是一種種養(yǎng)結(jié)合的生產(chǎn)方式[4-6]。

2.2 稻漁共生與稻漁輪作的生態(tài)理論基礎(chǔ)

在同一田塊在季節(jié)間和年度間輪換種植不同作物或復(fù)種組合的種植方式，有利于均衡利用土壤養(yǎng)分和防治病、蟲、草害，能有效改善土壤的理化性狀，調(diào)節(jié)土壤肥力，是用地養(yǎng)地的一種生物學(xué)措施。我國實行輪作歷史悠久，大多采用以禾谷類作物為主或禾谷類作物、經(jīng)濟作物與豆類、綠肥作物輪換，稻田的水稻與旱作物輪換，公元前1世紀(jì)《氾勝之書》、公元6世紀(jì)《齊民要術(shù)》等均有表述，盡管這些理論認知和實踐操作在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)范疇還存在一定的局限。Huber等[7]在《Fundamentals of Ecology》中論述了2種間相互作用的類型，以“0、+、-”符號標(biāo)識相互影響的競合關(guān)系，兩兩形成了9種組合，歸納為負負相互作用、正正相互作用、正負兼有相互作用。倪達書[1]認為，不同種的2種生物共同生活在一起，相互之間對增長有加速和促進作用的為共生互利關(guān)系，更符合稻漁之間的關(guān)系。稻漁共生模式實現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，對于我國這樣的水稻種植、淡水漁業(yè)養(yǎng)殖和人口大國而言兼具經(jīng)濟、生態(tài)和社會價值。

2.3 稻漁種養(yǎng)結(jié)合的主要模式

稻田養(yǎng)魚在我國稻區(qū)開展了豐富的實踐，建立了眾多的稻漁種養(yǎng)結(jié)合新模式，主要包括單季稻栽培+養(yǎng)魚、雙季稻栽培+養(yǎng)魚、稻漁輪作、秧苗田養(yǎng)魚等，云南省哈尼族以其獨特的自然主義原則在山腰梯田種植水稻，在秧田養(yǎng)魚、稻田養(yǎng)魚和水稻收割后以田為池養(yǎng)魚輪種輪養(yǎng)。浙江省青田縣由以種稻為主間養(yǎng)田魚，到田魚并重，以至于稻、浮萍、溝、魚多品種混養(yǎng)，由單、雙季稻并存到單季稻為主，開展了稻-再生稻-魚共生技術(shù)、稻田養(yǎng)魚對水稻病蟲草害控制、稻田養(yǎng)魚對溫室氣體和面源污染的影響等研發(fā)與試驗示范，實現(xiàn)高效生態(tài)[5]。近年在“一水兩用、一田多收、種養(yǎng)結(jié)合、生態(tài)循環(huán)、綠色發(fā)展”，以及“穩(wěn)定糧食生產(chǎn)、增加農(nóng)民收入、推進產(chǎn)業(yè)扶貧、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)富民、加快農(nóng)（漁）業(yè)轉(zhuǎn)型升級”理念推動下，三江創(chuàng)建了“一季稻+再生稻+魚”模式，也稱作“廣西三江模式”，此外還有灌陽“稻+魚鰍龜鱉黃鱔等品種混養(yǎng)”模式、全州“稻+高產(chǎn)禾花魚”模式、融水“稻+河蟹”模式、欽南“稻+南美白對蝦”模式、龍圩“稻+螺”模式、寧明“稻+蛙”模式、貴港“藕+魚”模式、田東“稻+小龍蝦”模式、橫縣“稻+鱉”模式，安徽南陵將軍灣的“稻鱉蛙共生模式”、蕪湖盛典“稻蝦共生模式”也在國內(nèi)形成了影響力[8]。

3 稻田稻-蝦與鱖-魚輪作模式試驗

稻與蝦共生于稻田，其中蝦為克氏原螯蝦；另一塊田灌水為池，養(yǎng)殖鱖魚、餌料魚和克氏原螯蝦。次年2個田塊的系統(tǒng)服務(wù)功能互換。系統(tǒng)服務(wù)功能的往復(fù)循環(huán)交替，形成“稻+蝦”共生系統(tǒng)、“鱖+餌料魚+蝦”混養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)以及稻-蝦與鱖-魚稻田休耕輪作生態(tài)模式。

3.1 試驗方法

試驗時間為2016年2月—2017年12月，開展了稻蝦連作和鱖魚養(yǎng)殖的技術(shù)試驗，并進行了相關(guān)的數(shù)據(jù)測定與效益分析。

3.2 稻田條件

選擇東至縣大渡口鎮(zhèn)新豐圩村友平家庭農(nóng)場的2塊稻田共計6.4 hm2，開展試驗。稻田平整，地勢低洼，水源條件較好，田塊1的面積為3.07 hm2，田塊2的面積為3.30 hm2。

3.3 工程建設(shè)

稻田四周開挖環(huán)溝，溝寬5.0 m，深1.3 m。開挖的土方筑壩，壩高1.2 m，四周設(shè)立防逃網(wǎng)，整個工程在2016年3月底結(jié)束。

3.4 苗種投放

3.4.1 蝦苗種投放。按照稻田稻蝦連作的技術(shù)規(guī)范要求，在田塊1移栽伊樂藻，進水，投放蝦苗。4月10—25日，投放蝦苗375 kg/hm2，蝦苗規(guī)格120～160尾/kg，投喂菜粕、黃豆、新鮮雜魚等飼料。

3.4.2 鱖魚餌料魚投放。田塊2在2016年不種植水稻，按照10∶4∶1比例投放，5月3日投放鰱、鳙、草魚水花1 500萬尾，作為鱖魚餌料魚培育，同時補充300～400萬尾鯽魚夏花。

3.4.3 鱖魚苗種投放。6月28日在田塊2投放自主培養(yǎng)的鱖魚苗種5 010尾，規(guī)格8～10 cm。

3.5 養(yǎng)殖管理

3.5.1 蝦養(yǎng)殖管理。

3.5.1.1 主要投喂菜粕、黃豆、新鮮雜魚等飼料。按照“四定”原則，根據(jù)存塘量和天氣情況進行調(diào)整投喂，再根據(jù)放養(yǎng)密度和生長情況也可選擇全價配合飼料。

3.5.1.2 定期使用微生態(tài)制劑調(diào)水。根據(jù)水質(zhì)狀況定期使用芽孢、乳酸菌、改底顆粒菌，定期補充有機鈣等微量元素。

3.5.1.3 及時捕撈。放苗后20 d，按照“捕大留小”原則，及時捕撈商品蝦上市。

3.5.2 鱖養(yǎng)殖管理。

①鱖魚苗種下塘前一定要做好殺蟲處理，重點關(guān)注車輪蟲、斜管蟲，鱖體質(zhì)量達0.15 kg以前，尤其重點關(guān)注寄生蟲發(fā)生。②針對錨頭蚤，在8月份以后重點關(guān)注。③水質(zhì)調(diào)節(jié)，定期檢查水質(zhì)指標(biāo)，每15 d使用1次微生態(tài)制劑，以調(diào)水穩(wěn)水。④保證餌料魚與鱖魚的協(xié)同生長。

3.6 水稻種植

①水稻選擇。生長期為100～120 d，如生長期短的“中早39”等品種。②田塊1于2016年7月15日直播“中早39”，因7月3日洪澇災(zāi)害推遲了水稻播種時間。③水稻收割。田塊1于2016年10月25日收割，水稻單產(chǎn)375 kg，收割后及時灌水培養(yǎng)蝦苗。

3.7 經(jīng)濟效益分析

在2016和2017年2個田塊面積共6.4 hm2，溝坑面積共0.73 hm2，投放克氏原螯蝦苗4 600 kg，鱖苗種9 510尾，餌料魚3 000萬尾，苗種成本104 420元，飼料成本89 300元，其他成本136 400元，克氏原螯蝦產(chǎn)值726 720元，鱖和其他漁獲物產(chǎn)值303 600元，水稻產(chǎn)值70 300元，總收益608 530元，在保障水稻單產(chǎn)穩(wěn)定的情況下，平均綜合效益達60 000元/hm2（表1～5）?？紤]到技術(shù)模式的進一步熟化，科技貢獻率逐步提高，單位面積綜合效益還有較高的上升空間。

3.8 生態(tài)效益分析

3.8.1 苗種自給。稻蝦共生確?？耸显r苗種本地化培育，為池塘或其他養(yǎng)蝦模式的苗種供應(yīng)提供保障。實踐證明，苗種本地化培育是關(guān)鍵。2016年試驗中的1號田塊主要收購蝦苗，產(chǎn)量88 kg；2017年進行本塘培育，單產(chǎn)196.7 kg，苗種成活率大大提高。

3.8.2 稻田生態(tài)系統(tǒng)功能改善。稻田開展鱖養(yǎng)殖與稻栽培的輪作，是一種稻田休耕模式。養(yǎng)殖后的稻田，由于養(yǎng)殖投喂的飼料殘餌、魚類糞便的沉積為翌年水稻生長提供了肥料，水稻吸收N和P，土壤消納有機碎屑、SS和COD，代謝物為細菌、放線菌和霉菌等異養(yǎng)微生物生長發(fā)育提供了碳源和能量，提高了土壤有機質(zhì)和全氮含量，土壤的容重、<0.001 mm微團含量和分散系數(shù)降低，>0.25 mm團聚體含量和土壤結(jié)構(gòu)系數(shù)上升，呼吸速率提高20%，降低了化肥使用。水稻種植的稻田進行水產(chǎn)品養(yǎng)殖，蝦、魚等水生動物攝食與活動，土壤溫度降低0.04～0.50 ℃，氧化還原電位提高20%，水體溶解氧含量增加50%，有利于魚蝦生長，改善了土壤通透性，促進水稻根系發(fā)育，稻田土壤脲酶活性提高5%、脫氫酶活性提高10%、蛋白酶活性提高7%，土壤菌相的改變有效抑制了20%的CH4等稻田溫室氣體排放。同時，田間雜草密度降低，裸藻和枝角類的優(yōu)勢度顯著增加，圓蛛類、狼蛛類和跳蛛類等有益昆蟲種群數(shù)量也明顯提高，降低了農(nóng)藥的使用量，減少了病害的發(fā)生[3，8]。

4 討論

該試驗中水稻的品種篩選有待研究，提高稻蝦田水稻品質(zhì)將會提高其經(jīng)濟效益。稻田在蝦養(yǎng)殖結(jié)束后，鱖魚粗養(yǎng)的養(yǎng)殖密度有進一步提高的空間，關(guān)鍵是餌料魚的配套和鱖養(yǎng)殖水質(zhì)調(diào)節(jié)技術(shù)，若提高到1500 kg/hm2，將會提升效益。

關(guān)于稻田稻-蝦-鱖魚的輪作模式是一個開放性系統(tǒng)，還需要進一步的數(shù)據(jù)研究與檢測跟蹤，作為一種循環(huán)經(jīng)濟模式、一種種養(yǎng)結(jié)合的營利模式具有深化研發(fā)和試驗示范推廣價值。

現(xiàn)代環(huán)境價值理念要求技術(shù)與科技“生態(tài)化”，將是否有利于自然資源節(jié)約、利用和再生，是否有利于生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定與完善，作為衡量科技成敗得失的重要指標(biāo)。這是深生態(tài)學(xué)（Deep ecology）對淺生態(tài)學(xué)（Shallow ecology）的突破[7]。農(nóng)業(yè)稻作系統(tǒng)和水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)的耦合，對科技工作者和生產(chǎn)經(jīng)營者的物質(zhì)觀、生態(tài)觀、人文觀和價值觀都提出了新要求和新挑戰(zhàn)。

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