◎?qū)O富余 田春暉 孫文濤 于鳳泉 于永清
中國是世界最大的稻米生產(chǎn)國和消費國。我國北方稻區(qū)水稻種植面積在1億畝以上,占我國水稻種植面積和水稻總產(chǎn)量的20.9%和26.9%,是我國最重要的優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)基地,對保證糧食安全起到了重要作用。在水稻種植過程中,化肥農(nóng)藥過量使用現(xiàn)象普遍嚴重,水稻增產(chǎn)的同時,也導致土壤板結(jié)、酸化、耕地退化,大量的氮、磷排放致使水體富營養(yǎng)化、增加溫室氣體排放;大量的化學農(nóng)藥被用于水稻生產(chǎn)中,在有效的防治了水稻病蟲草害的同時,也殺傷了害蟲的天敵和大量其它稻田有益生物及水生生物,破壞了稻田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)平衡,稻田農(nóng)藥殘留增加、生物多樣性下降、有害生物抗藥性升高;化肥利用效率、農(nóng)藥應用效率降低;農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降,生產(chǎn)成本增加。新的發(fā)展形勢要求我國水稻生產(chǎn)必須從偏重產(chǎn)量向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變,優(yōu)質(zhì)高效豐產(chǎn)并舉已成為我國水稻可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢。
稻田綜合種養(yǎng)起源于民間,逐漸發(fā)展為生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。根據(jù)養(yǎng)殖動物的不同,有多種類型,如:稻田養(yǎng)魚、稻田養(yǎng)蝦、稻田養(yǎng)鴨、稻田養(yǎng)小龍蝦、稻-萍-魚、稻-蟹-泥鰍、稻田養(yǎng)蟹、稻田養(yǎng)蛙等模式。稻田綜合種養(yǎng)從單純種植水稻轉(zhuǎn)變?yōu)榉N、養(yǎng)結(jié)合,利用稻田動植物間的互補性,形成復合農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),改善了稻田生態(tài)環(huán)境,促進稻田生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán),提升了產(chǎn)品品質(zhì)。
稻田養(yǎng)蟹是近三十年來發(fā)展起來的綜合種養(yǎng)最具代表性的模式。隨著中華絨螯蟹Eriocheir sinensis(俗稱河蟹)于上世紀80年代后期人工育苗技術(shù)的成功,促進了河蟹養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。養(yǎng)殖場所為池塘、湖泊、葦田、沼澤、河汊及稻田。遼寧省水稻種植面積1000萬畝左右,稻田養(yǎng)蟹面積近十多年均穩(wěn)定在百余萬畝,占全省稻田面積的十分之一。稻田養(yǎng)蟹較單一稻作,經(jīng)濟效益明顯提高,生態(tài)效益顯著改善。但是,稻蟹種養(yǎng)是寓水稻種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖于一體的綜合種養(yǎng)模式,涉及水稻種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖等多學科的交叉,由于各行業(yè)間相互協(xié)調(diào)不夠,如漁業(yè)與水利的矛盾,水產(chǎn)養(yǎng)殖與水稻種植矛盾等,其中水稻種植和河蟹養(yǎng)殖之間的矛盾尤為突出,關(guān)鍵技術(shù)有待解決.
傳統(tǒng)養(yǎng)蟹稻田水稻生產(chǎn)存在的主要問題:
1.適宜稻蟹種養(yǎng)的水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)多抗養(yǎng)分高效利用的品種不多,更無專門品種選育。
2.生物防治、農(nóng)藝管控、理化誘控、水肥管理、生態(tài)調(diào)控等手段利用不夠。
3.對養(yǎng)蟹安全的水稻施肥技術(shù)及水稻病蟲草害防控技術(shù)欠缺,集成度不高?;兽r(nóng)藥替代產(chǎn)品不足,自動化智能精準施用技術(shù)急需加強。
4.肥藥協(xié)同利用和多病蟲協(xié)同防治技術(shù)缺乏,替代技術(shù)產(chǎn)品沒有充分應用,高效施用配套技術(shù)集成度低、技術(shù)推廣效率不高。
稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式建立。根據(jù)稻蟹共生互利原理,綜合運用現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)措施,在稻田生態(tài)系統(tǒng)中,設置防逃圍攔,稻田內(nèi)合理建設河蟹養(yǎng)殖溝,科學種植水稻和養(yǎng)殖河蟹,充分利用稻田的立體空間和光、熱、水、氣及生物資源,讓河蟹與水稻在水稻插秧后直至收獲前和諧共生于一起,構(gòu)筑起以河蟹和水稻為主體的生態(tài)系統(tǒng),將綠色優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)與河蟹健康養(yǎng)殖有機結(jié)合起來,提高種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)濟效益。
現(xiàn)代稻蟹生態(tài)種養(yǎng)農(nóng)田建設模式。基于稻田建設適當規(guī)格的環(huán)形養(yǎng)殖溝或邊溝模式基礎上,為適應水稻生產(chǎn)的全程機械化要求,需要對養(yǎng)殖溝建設模式進行改進。試驗示范了比空栽培模式,即機械插秧每插秧若干行(n)預留出一個空行,稱之為“n∶空”。在水稻機械插秧后一周左右,利用專用機械于空行處開出30cm(寬)20cm(深)的養(yǎng)殖溝,用于河蟹養(yǎng)殖與水稻生產(chǎn)操作。實踐表明,“12∶空”模式既能滿足河蟹對養(yǎng)殖溝的需求,又讓空行占水稻種植面積達到8%以下的標準要求。且養(yǎng)殖溝兩邊種植行因為邊緣效應產(chǎn)生的邊行優(yōu)勢增加的產(chǎn)量基本能彌補空行減產(chǎn)。
稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式是在我國傳統(tǒng)稻田養(yǎng)蟹的基礎上逐步發(fā)展起來的,它是對傳統(tǒng)稻田養(yǎng)蟹技術(shù)的繼承、創(chuàng)新和發(fā)展,極大地發(fā)揮了稻田的生產(chǎn)功能、養(yǎng)殖功能、生態(tài)功能,是水稻、水產(chǎn)生產(chǎn)的全新變革。它使現(xiàn)代水稻生產(chǎn)從主要依靠化肥、農(nóng)藥等,轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)揮綜合生態(tài)功能,實現(xiàn)水稻可持續(xù)發(fā)展.
根據(jù)平衡施肥的理論與實踐,有害生物綜合防治的理論與實踐,農(nóng)業(yè)生態(tài)學理論與生態(tài)農(nóng)業(yè)實踐,結(jié)合稻蟹生態(tài)種養(yǎng)的生態(tài)學特征和前期工作,試驗驗證了稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式化肥農(nóng)藥減施的方法、途徑和措施,枚舉如下。
1.適宜水稻品種選擇。選用適宜當?shù)厣鷳B(tài)區(qū)域種植的優(yōu)質(zhì)多抗養(yǎng)分高效利用的水稻品種,這是化肥農(nóng)藥減施的前提。
2.水稻測土有機無機稻蟹專用配方肥減量深施技術(shù)。稻蟹種養(yǎng)水稻施肥技術(shù)的關(guān)鍵點是要減少施用化肥產(chǎn)生氨態(tài)氮影響河蟹生長發(fā)育,同時應滿足水稻生育對養(yǎng)分的正常需求。解決這一矛盾,應在秸稈還田的基礎上,于稻田鏇地時一次性施入稻蟹種養(yǎng)專用配方肥料,中后期不再施肥。另外河蟹取食稻田雜草、水生生物、專用配合飼料等過腹糞便還田緩釋養(yǎng)分,可持續(xù)提供養(yǎng)分。
3.創(chuàng)新稻田水產(chǎn)養(yǎng)殖溝建設模式。水稻采用“比空”種植模式,空行開掘條狀養(yǎng)殖溝。形成立體層次結(jié)構(gòu),滿足河蟹生長發(fā)育所需水條件,便于水稻實施水肥調(diào)控和農(nóng)事操作,營造有利于河蟹、水稻生長和不利于病蟲害發(fā)生危害的環(huán)境條件。
4.壩埂種豆稻田清潔生產(chǎn)配合河蟹生物除草技術(shù)。研究表明壩埂種植大豆稻田清潔生產(chǎn),可顯著減少稻田稗草、狼把草等發(fā)生;河蟹對稻田中大多數(shù)常見雜草都有防除作用,畝放養(yǎng)成蟹800只,對野慈姑、狼把草等主要雜草的總體生物防治效果在85% 以上。多年進行稻蟹種養(yǎng)的生產(chǎn)田,雜草密度持續(xù)降低,達到生態(tài)、生物有效防控雜草的目的。稻田養(yǎng)蟹除草與化學除草相比,具有除草效果持續(xù)穩(wěn)定和避免化學除草劑使用對環(huán)境的污染,并可抑制部分雜草向惡性雜草群落發(fā)展演替,經(jīng)濟和生態(tài)效益顯著。
5.水稻秧苗帶藥移栽防治本田病蟲害技術(shù)。水稻移栽前3~5d,秧田施用氯蟲苯甲酰胺、丁烯氟蟲腈、噻蟲嗪、肟菌酯.戊唑醇等藥劑,可有效防治本田前期的稻水象甲、稻飛虱、稻潛葉蠅、負泥蟲、葉瘟病等病蟲害。與本田施藥相比,具有省工省力等優(yōu)點,大幅度減少用藥量。
6.稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性持續(xù)控害技術(shù)。稻蟹生態(tài)種養(yǎng)對水稻有害生物持續(xù)控制作用顯著,由于埝埂種植大豆,溝渠生長水草,植物多樣性增加,天敵種類和數(shù)量增加,控制害蟲種群發(fā)展,生態(tài)控害效果明顯。水稻比空種植方式,稻田通風透光能力增加,降低了水稻紋枯病的發(fā)生危害程度。河蟹對稻飛虱、稻潛蠅有明顯的捕食作用,因此對這些害蟲有著持續(xù)高效的防控作用,從而間接地減少由灰飛虱攜帶傳播的條紋葉枯病等水稻病毒病的發(fā)生。利用生物多樣性控制水稻有害生物,可明顯減少化學農(nóng)藥的使用,減輕對環(huán)境的污染,發(fā)揮出最大生態(tài)效應。
7.水稻主要害蟲的生物防治及理化誘控技術(shù)。于稻水象甲、稻飛虱、二化螟等發(fā)生關(guān)鍵時期,施用綠僵菌、苦參堿等可有效控制上述害蟲;提倡利用性誘劑或赤眼蜂防控二化螟;防蟲網(wǎng)控制苗期灰飛虱傳播水稻條紋葉枯病。
8.水稻主要病害的生物防治技術(shù)。在水稻破口前3—7天,利用微生物殺菌劑枯草芽孢桿菌、蠟質(zhì)芽孢桿菌、解淀粉芽孢桿菌按要求使用,可有效防治水稻稻瘟病、稻曲病、紋枯病。也可使用井岡霉素、多抗霉素、春雷霉素防治水稻紋枯病等。
9.水稻健身栽培技術(shù)。插秧前整地時打撈菌核可減輕水稻紋枯病發(fā)生。在水稻生長適宜時期,提倡利用免疫誘抗劑,蛋白免疫誘導劑如阿泰靈等,糖類免疫調(diào)控劑如氨基寡糖素,菇類多糖,PGR(蕓苔素內(nèi)酯,碧護)等。在水稻上應用具有誘導抗性,免疫激活,增強植株抗逆性,抑菌促生長和增產(chǎn)作用,從而減少殺菌劑的應用。
10.綠色化學防控技術(shù)。篩選利用氯蟲苯甲酰胺、噻蟲嗪、肟菌酯.戊唑醇等對河蟹養(yǎng)殖安全的綠色農(nóng)藥,可有效防治水稻主要病蟲害。
11.科學精準施藥,配合助劑減藥增效和使用先進藥械施藥。針對病蟲害的發(fā)生危害特點,采用浸種拌種、秧苗帶藥移栽、邊行防治、田外防治、挑治為害聚集團和發(fā)病中心,科學選用農(nóng)藥助劑,使用先進器械智能化精準施藥等措施均能達到減施化學農(nóng)藥目的。
總之,化肥農(nóng)藥減施的方法、途徑和措施很多。需要進行大量田間試驗,根據(jù)不同地區(qū)的土壤肥力特征和病蟲害發(fā)生特點,因地制宜地采用不同組合措施。
稻蟹綜合種養(yǎng)較常規(guī)水稻種植的生態(tài)系統(tǒng)更為復雜和穩(wěn)定,因不當?shù)幕兽r(nóng)藥施用等對系統(tǒng)形成急劇改變的農(nóng)事操作相對較少,更多的是采用化肥減施及有機替代和綠色協(xié)同防控病蟲草害措施,因此將運用生態(tài)學原理和應用生態(tài)學手段達到化肥農(nóng)藥減施目標的生產(chǎn)方式方法稱之為化肥農(nóng)藥生態(tài)減施技術(shù)。
化肥減施方面,其范疇包括化肥減施技術(shù)及替代措施。
技術(shù)舉例:例1,稻草還田增加土壤肥力,實現(xiàn)氮肥減施。例2,河蟹糞便、蟹殼還田增加土壤肥力,實現(xiàn)氮肥和磷肥的減施。
農(nóng)藥減施方面,其范疇是與生態(tài)學相關(guān)的農(nóng)藥減施技術(shù)及替代措施。通過生態(tài)調(diào)控,理化誘控、農(nóng)業(yè)措施,天敵保護利用等使得有害生物發(fā)生危害較輕,從而達到減施農(nóng)藥甚至不施農(nóng)藥的目的。
技術(shù)舉例:例1,初冬翻地和來年育苗前稻草處理減少越冬二化螟幼蟲蟲口基數(shù)和減少病殘體上稻瘟病、紋枯病菌源量從而使得病蟲害發(fā)生輕,減少農(nóng)藥用量。例2,埝埂種植大豆占據(jù)田埂畦畔雜草的生態(tài)位,減少田埂使用除草劑的次數(shù)。例3,稻田綜合種養(yǎng)增加了生物多樣性,設置空行和養(yǎng)殖溝使稻田生態(tài)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)更加復雜,并形成局部小生境的異質(zhì),人為增加了種植群體的斑塊和邊緣,有利于水稻、河蟹的生長發(fā)育和保護天敵;河蟹還能取食稻田內(nèi)的雜草幼苗和剛萌發(fā)的草籽,病蟲草害發(fā)生均有所減輕,大量減少農(nóng)藥應用。例4,人工增殖和釋放天敵。天敵取食或寄生害蟲,甚至可以完全控制害蟲的為害,屬于典型的農(nóng)藥替代技術(shù)。例5,干濕交替灌水,病害侵入期降低了田間濕度,促進了水稻健壯生長,減輕延緩病害發(fā)生,達到減施殺菌劑的目標。
農(nóng)藥生態(tài)減施是IPM觀念的發(fā)展與延伸。農(nóng)藥減施技術(shù)應以生態(tài)減施技術(shù)為基礎,綜合協(xié)調(diào)運用其他直接和間接的農(nóng)藥減施及替代技術(shù),從而形成農(nóng)藥減施技術(shù)體系。
1.稻蟹種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)變化
相比于單一種植水稻,稻蟹生態(tài)種養(yǎng)系統(tǒng)增加了河蟹養(yǎng)殖,通過埝埂種植大豆等控制了雜草生長,為生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)帶來了較大變化。河蟹是雜食性和多棲境的動物,其取食范圍包括植物、動物、水生生物、微生物和腐殖質(zhì)。主要食物是稻田雜草,藻類,水生生物、害蟲等。種植大豆等作物占據(jù)了田埂畦畔雜草的生態(tài)位,在空間、光照和營養(yǎng)上排斥了雜草,讓許多田埂、畦畔雜草發(fā)生極輕。
因為河蟹養(yǎng)殖和埝埂豆種植帶來生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,對稻蟹種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的影響更大。首先是防逃設施的建設營造出相對獨立的生態(tài)環(huán)境。稻蟹種養(yǎng)生產(chǎn)單元周邊都建有較高較寬的田埂和豎起塑料薄膜作為防逃設施,這在一定程度上阻擋了害蟲如灰飛虱和稻水象甲等的遷入,還阻止了病菌和草籽的隨風飄入??招刑庰B(yǎng)殖溝建設,給稻蟹種養(yǎng)的生產(chǎn)單元內(nèi)構(gòu)造出立體層次和斑塊狀結(jié)構(gòu),改變了稻田的水肥光氣格局,有利于河蟹棲息脫殼和生長發(fā)育,有利于水稻生育,不利于水稻病蟲害發(fā)生危害。供給餌料及河蟹自身覓食所排出的糞便,脫下的蟹殼增加了水稻的有機肥。據(jù)測定,每畝稻蟹種養(yǎng)田平均每年能產(chǎn)生糞便和蟹殼干重可達56公斤左右,對增加土壤肥力具有顯著效果,河蟹活動有助于改善土壤物理結(jié)構(gòu)。長期養(yǎng)殖河蟹稻田,土壤結(jié)構(gòu)與肥力增加顯著,稻田有害生物發(fā)生減輕,化肥農(nóng)藥施用逐年減少。
2.稻蟹種養(yǎng)符合生態(tài)學基本原理和相關(guān)定律
稻蟹種養(yǎng)符合生態(tài)學五大基本原理。水稻種植引入河蟹養(yǎng)殖形成了一個獨特的模式,符合物質(zhì)循環(huán)再生原理、生物多樣性原理和整體性原理;稻蟹兼顧,適宜的河蟹放養(yǎng)量和適宜比例的養(yǎng)殖溝符合協(xié)調(diào)平衡原理;生產(chǎn)田建設和農(nóng)事操作順序性符合系統(tǒng)學和工程學原理。
生產(chǎn)中許多具體程序、操作、措施還體現(xiàn)了生態(tài)學的相關(guān)定律。例如,河蟹暫養(yǎng)和早放,養(yǎng)殖溝建設調(diào)節(jié)水溫是有效積溫法則的具體運用;埝埂種豆體現(xiàn)了生態(tài)位替代互補定律;養(yǎng)殖溝設置是邊緣效應定律的具體運用;適當控制餌料投入加強河蟹覓食符合趨利避害原則;養(yǎng)殖溝間隔塊條種植水稻符合斑塊理論;適宜種植和養(yǎng)殖密度符合經(jīng)濟生態(tài)學中的投入-產(chǎn)出理論;種植畦可以周期性淺水或無水符合棲息地異質(zhì)共生原則;稻蟹種養(yǎng)生產(chǎn)持續(xù)實施是積累原理和多效應原理的體現(xiàn)。
3.稻蟹種養(yǎng)化肥農(nóng)藥生態(tài)減施的生態(tài)經(jīng)濟學效應
長期進行稻蟹生態(tài)種養(yǎng),稻田土壤有機質(zhì)、全氮、全鉀和水解性氮含量增加明顯,土壤理化現(xiàn)狀趨好。稻蟹種養(yǎng)田的細菌、放線菌和真菌種類多樣性指數(shù)、豐富度和優(yōu)勢度指標更高,其微生物多樣性更好。
稻蟹種養(yǎng)能夠顯著的促進水稻根系生長,對水稻分蘗表現(xiàn)為前促后控,即前期促進水稻分蘗,后期又控制了無效分蘗的發(fā)生;基部枯黃葉數(shù)量明顯減少,通風透光條件和田間小氣候顯著改善,明顯降低了水稻紋枯病的發(fā)生危害程度,水稻群體結(jié)構(gòu)明顯改善。
稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式以河蟹代替人工為水稻“防病、治蟲、施肥、中耕、除草”等,最終達到生物多樣性涵養(yǎng)天敵協(xié)同河蟹取食稻田雜草和控制水稻害蟲,可減少農(nóng)藥使用;在秸稈還田基礎上,通過河蟹取食雜草、水生生物及投放的配合飼料,以河蟹糞便作為有機肥料達到減施化肥的目的。該模式是通過稻蟹生態(tài)種養(yǎng)稻田標準建設,配套稻蟹生態(tài)種養(yǎng)新技術(shù)、新思路而發(fā)展集成的稻蟹共作全新模式 。
“稻蟹綜合種養(yǎng)化肥農(nóng)藥生態(tài)減施模式”——通過生物除草、生態(tài)調(diào)控、理化誘控、赤眼蜂釋放、生防微生物菌劑等多因子協(xié)同有效防控水稻主要病蟲草害;稻蟹有機無機專用肥減量一次性深施技術(shù),秸稈還田協(xié)同河蟹取食雜草、水生生物、配合飼料等過腹還田緩釋養(yǎng)分,最終實現(xiàn)氮肥減量30%左右、化學農(nóng)藥施用大幅度減少,堪稱水稻化肥農(nóng)藥生態(tài)減施的經(jīng)典模式。
稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式實現(xiàn)了田中種稻、水中養(yǎng)蟹、埝埂種豆的立體生態(tài)種養(yǎng)殖的有機結(jié)合,是名副其實的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和食品安全型產(chǎn)業(yè)。實現(xiàn)了“水稻+水產(chǎn)=糧食安全+食品安全+生態(tài)安全+農(nóng)民增收+企業(yè)增效”,達到了“一水兩用、一地雙收”的效果,經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益顯著。