楊海龍， 封志明， 呂 耀

(1．中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101；2．中國(guó)進(jìn)出口銀行，北京 100031)

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不同稻作模式下農(nóng)田生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究

楊海龍1， 封志明1， 呂 耀2

(1．中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京 100101；2．中國(guó)進(jìn)出口銀行，北京 100031)

高投入-高產(chǎn)出的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)模式，在帶來(lái)糧食增產(chǎn)的同時(shí)也付出了慘重的資源、環(huán)境代價(jià)，最終走入了經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)的雙重困境。在我國(guó)悠久的農(nóng)業(yè)文明進(jìn)程中，因地制宜地發(fā)展出很多資源高效、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，稻魚(yú)復(fù)合系統(tǒng)即是其中的杰出代表之一。以貴州的稻田養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)田間觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，分析了4種不同稻作模式下病蟲(chóng)草害發(fā)生情況及土壤養(yǎng)分的變化，得到以下主要結(jié)論：①?gòu)牡痉N選擇角度看，雜交稻抗病性優(yōu)于糯稻，而抗蟲(chóng)、草害性不及糯稻；從稻作技術(shù)角度看，無(wú)論種植雜交稻或是糯稻，稻田養(yǎng)魚(yú)均能在一定程度上減輕病、蟲(chóng)、草害所造成的危害。②隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步與社會(huì)生活方式轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)稻田養(yǎng)殖模式發(fā)生了很大變化，由于過(guò)量化肥投入，形成了巨大的農(nóng)業(yè)資源浪費(fèi)與環(huán)境污染。因此，要充分發(fā)揮優(yōu)秀傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式的生態(tài)效益，就必須用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技對(duì)其進(jìn)行合理改造。

農(nóng)田環(huán)境；生態(tài)效應(yīng)；傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)；稻魚(yú)復(fù)合系統(tǒng)

近年來(lái)我國(guó)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和糧食產(chǎn)量領(lǐng)域取得了巨大成就，以占世界7%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口，實(shí)現(xiàn)了糧食自給。我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得的成就與農(nóng)業(yè)政策的指導(dǎo)與高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的引進(jìn)密不可分。但是，我國(guó)的糧食安全卻是建立在高昂的資源環(huán)境代價(jià)基礎(chǔ)上的。資源基礎(chǔ)退化，農(nóng)田環(huán)境污染、物種多樣性喪失、土壤結(jié)構(gòu)破壞等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負(fù)外部性顯露無(wú)疑[1]，高能耗、高投入的粗放農(nóng)業(yè)是不可持續(xù)的發(fā)展方式。

我國(guó)人均耕地面積僅為0.087 hm2，不足世界平均水平的(人均0.32 hm2)的1/3[2]，人地矛盾突出。在我國(guó)農(nóng)業(yè)文明發(fā)展過(guò)程中，因地制宜地發(fā)展出多種不同的科學(xué)土地利用方式。貴州省黔東南地區(qū)多為山地地形，當(dāng)?shù)鼐用褚虻刂埔说匕l(fā)展出稻田養(yǎng)殖的土地利用方式，體現(xiàn)了人與自然和諧共處的原始生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步，這種生態(tài)模式經(jīng)過(guò)科學(xué)規(guī)劃，稻田起到水稻生產(chǎn)與池塘養(yǎng)殖的雙重作用，巧妙地構(gòu)建了一個(gè)使水稻和魚(yú)類互相依賴、互相促進(jìn)的生態(tài)種養(yǎng)系統(tǒng)。以往研究從生物防治[3-5]、水土環(huán)境效應(yīng)[6-7]、農(nóng)田資源效率[8]等多個(gè)方面進(jìn)行了有益的探索。

受經(jīng)濟(jì)利益、比較效益驅(qū)動(dòng)，大量農(nóng)村青壯年人口向城市流動(dòng)，致使農(nóng)村勞動(dòng)人口結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，農(nóng)村高素質(zhì)勞動(dòng)力比重較小，且老齡化趨勢(shì)明顯[9]。農(nóng)村勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)的變化及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步誘使農(nóng)民選擇勞力節(jié)約型、高產(chǎn)型的農(nóng)作方式。農(nóng)民選擇不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)、農(nóng)作方式及不同的投入水平，其農(nóng)業(yè)資源利用效率及農(nóng)田環(huán)境效應(yīng)不同。筆者以貴州省從江縣不同稻作模式為例，通過(guò)田間觀測(cè)，收集詳盡的一手?jǐn)?shù)據(jù)，研究了不同稻作模式下病蟲(chóng)草害發(fā)生情況、土壤養(yǎng)分平衡等農(nóng)田環(huán)境效應(yīng)。

1 研究區(qū)域、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究區(qū)域 貴州省從江縣位于貴州省東南部(圖1)，位于108°05′～109°12′ E，25°16′～26°05′ N之間，總面積3 298 km2，其中山地占89.9%，是典型的山地縣。從江縣屬中亞熱帶溫暖濕潤(rùn)山地季風(fēng)氣候，并帶有南亞熱帶氣候特點(diǎn)，雨量充沛，熱量豐富。年降雨量在1 050～1 250 mm之間，年均氣溫17 ℃，年均日照1 284 h，無(wú)霜期348 d。土壤以黃壤、紅壤為主，pH在4.5～6.5之間，屬高氮、高鉀、少磷、富有機(jī)質(zhì)的土壤類型。

從江縣是以侗族、苗族為主的多民族聚居縣，2012年耕地面積為14 400 hm2，人均耕地面積0.044 hm2。2012年從江縣水稻種植面積11 600 hm2，占農(nóng)作物播種總面積的27.9%。其中雜交稻10 500 hm2，地方傳統(tǒng)糯稻1 067 hm2。水稻種植在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要位置。該地區(qū)有悠久的稻田養(yǎng)殖歷史，在雜交稻推廣前，一直以傳統(tǒng)糯稻養(yǎng)魚(yú)為主。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法 為了研究不同稻作模式下農(nóng)田病蟲(chóng)草害發(fā)生情況及土壤肥力變化，在案例點(diǎn)從江縣小黃村選擇4塊觀測(cè)田，分別為糯稻(紅毛禾)-魚(yú)(鯉魚(yú))(GR-F)、糯稻(紅毛禾)單作(GR)、雜交稻(江優(yōu)151)-魚(yú)(鯉魚(yú))(HR-F)和雜交稻(江優(yōu)151)單作(HR)。在水稻生長(zhǎng)病蟲(chóng)草害發(fā)生高峰期分5次對(duì)稻田病、蟲(chóng)、草害進(jìn)行田間調(diào)查，每隔5 d進(jìn)行一次。

樣方確定：在觀測(cè)田按照對(duì)角線原則采用5點(diǎn)法，取5個(gè)具有代表性的樣方，每個(gè)樣方的面積為1 m2(1 m×1 m)，調(diào)查樣方內(nèi)病蟲(chóng)草害。

病害記錄：根據(jù)當(dāng)?shù)氐咎锊『η闆r，選取稻瘟病為主要研究對(duì)象。每個(gè)樣方內(nèi)水稻植株數(shù)量約為14～18株不等。按照水稻細(xì)菌性條斑病病級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，記錄每個(gè)樣方內(nèi)各病級(jí)病葉的數(shù)量，計(jì)算植株病級(jí)、稻田各病級(jí)植株量及病情指數(shù)。

蟲(chóng)害記錄：根據(jù)當(dāng)?shù)氐咎锵x(chóng)害情況，選取稻縱卷葉螟和稻飛虱為主要研究對(duì)象。分別于每個(gè)觀測(cè)日的09：00、13：00和17：00記錄每個(gè)樣方內(nèi)各植株上稻田害蟲(chóng)數(shù)量，然后取平均值。

草害記錄：記錄每個(gè)樣方內(nèi)雜草物種數(shù)以及數(shù)量，取平均值。

土壤采樣分別于水稻插秧前和水稻收割后兩次采集。按照蛇形采樣法，利用土鉆采集各觀測(cè)田深度在0～20 cm的耕作層土樣。每塊觀測(cè)田取3個(gè)混合土樣，分別分布于觀測(cè)田中心和邊際位置以反映稻田整體養(yǎng)分狀況，每個(gè)混合樣品的取樣點(diǎn)不少于15個(gè)。 將從田間采集的土樣平鋪在潔凈塑料布上，攤成薄層于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處風(fēng)干。然后將風(fēng)干的土壤樣品，仔細(xì)剔除石塊、根莖及各種侵入體，用圓棍在塑料板上壓碎、研磨，使其全部通過(guò)100目篩。過(guò)篩后的土樣經(jīng)充分混勻后，裝入塑料樣品袋，再裝入土樣袋，每個(gè)土樣袋內(nèi)外各具標(biāo)簽一張，注明編號(hào)、采樣田塊號(hào)、采樣日期、采樣點(diǎn)編號(hào)等項(xiàng)目，然后裝箱、封箱、運(yùn)輸。土樣養(yǎng)分元素含量測(cè)定委托北京林業(yè)大學(xué)土壤實(shí)驗(yàn)室完成。土壤有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定：采用K2CrO4-H2SO4外加熱法測(cè)定；土壤全氮含量的測(cè)定：采用半微量凱氏法測(cè)定；土壤堿解氮含量測(cè)定：采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤全磷含量的測(cè)定：采用H2SO4-HClO4消煮，鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效磷含量測(cè)定：采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提，鋁銻抗比色法測(cè)定；土壤全鉀含量的測(cè)定：采用NaOH熔融，火焰光度法測(cè)定；土壤速效鉀含量測(cè)定：采用中性醋酸錢浸提，火焰光度法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同稻作模式下病害發(fā)生對(duì)比分析 病害使全世界水稻減產(chǎn)9.9%[10]，紋枯病、稻瘟病是水稻重要病害。針對(duì)稻田養(yǎng)魚(yú)病害發(fā)生情況進(jìn)行的研究表明，稻田養(yǎng)魚(yú)能夠降低紋枯病發(fā)病率[11-13]及稻瘟病發(fā)病率[14-16]。從江縣水稻病害主要為稻瘟病，兼有紋枯病，但后者并不嚴(yán)重。該研究中將稻瘟病作為主要研究對(duì)象。據(jù)水稻細(xì)菌性條斑病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(0級(jí)，無(wú)??；1級(jí)， 病斑面積占葉面積的10%以下；2級(jí)，病斑面積占葉面積的11%～25%；3級(jí)，病斑面積占葉面積的26%～45%；4級(jí)，病斑面積占葉面積的46%～65%；5級(jí)，病斑面積占葉面積的65%以上)，查看樣方內(nèi)每株水稻葉片的病斑情況并詳細(xì)記錄，然后計(jì)算每株水稻病級(jí)，根據(jù)樣方占稻田面積的比例估算整塊稻田水稻各級(jí)病株數(shù)，依據(jù)公式計(jì)算稻田的病級(jí)指數(shù)。相關(guān)計(jì)算公式如下：

據(jù)田間調(diào)查結(jié)果分析(圖2)，HR-F、HR、GR-F和GR 4種模式0和1級(jí)葉片占總?cè)~片的比例分別為89.94%、80.64%、77.03%和53.38%。表明無(wú)論是否養(yǎng)魚(yú)，雜交稻均比糯稻抗病性強(qiáng)；無(wú)論種植雜交稻還是糯稻，稻田養(yǎng)魚(yú)均能在一定程度上提高抗病性。計(jì)算樣方內(nèi)每株水稻的病級(jí)，乘以相關(guān)系數(shù)(即樣方面積與稻田面積之比)，得到稻田各病級(jí)植株數(shù)量，計(jì)算稻田病情指數(shù)。依據(jù)表1，糯稻養(yǎng)魚(yú)比糯稻單作病情指數(shù)下降13.3個(gè)百分點(diǎn)，雜交稻養(yǎng)魚(yú)比雜交稻單作病情指數(shù)下降了10.6個(gè)百分點(diǎn)，表明稻田養(yǎng)魚(yú)能增強(qiáng)水稻抗病性，種植糯稻效果更明顯?？赡苁且?yàn)榕吹旧L(zhǎng)期長(zhǎng)，糯稻田水位較高有利于魚(yú)類生長(zhǎng)，魚(yú)類生長(zhǎng)過(guò)程中吞噬病菌核和菌絲，從而減少了病菌侵染來(lái)源，降低了稻瘟病的發(fā)病率。雜交稻養(yǎng)魚(yú)病情指數(shù)最小，一方面是由于雜交稻抗病性優(yōu)于糯稻，另一方面是由于稻田養(yǎng)魚(yú)起到了生物防治作用。單從病害防治效果看，雜交稻養(yǎng)魚(yú)稻作模式最優(yōu)。

植株病級(jí)病株數(shù)GR-FGRHR-FHR08780511401122963990447475142071820030798004000050000稻田面積∥m2941855564442病情指數(shù)∥%18.732.09.420.0

2.2 不同稻作模式下蟲(chóng)害發(fā)生對(duì)比分析 蟲(chóng)害使世界水稻減產(chǎn)34%[10]。實(shí)踐證明，稻田多個(gè)物種共存對(duì)蟲(chóng)害的發(fā)生、發(fā)展有很好的控制效果。稻田養(yǎng)魚(yú)能夠降低葉蟬、稻飛虱[17-18]、福壽螺[19-20]和稻田螟蟲(chóng)的危害[3-4，21]。 稻田主要害蟲(chóng)是稻縱卷葉螟(CnaphalocrocismedialisGuenee)和稻飛虱(rice planthopper)，稻飛虱分為褐飛虱(Nilaparvatalugens)和白背飛虱(Sogatellafurcifera)。田間調(diào)查選擇在中午害蟲(chóng)比較活躍時(shí)進(jìn)行，每隔5 d觀測(cè)一次，共5次，將5個(gè)樣方內(nèi)調(diào)查數(shù)據(jù)取平均值得到每塊觀測(cè)田蟲(chóng)害的一般水平。

依據(jù)圖3，HR、GR、HR-F和GR-F 4種模式下單位面積(1 m2)害蟲(chóng)平均數(shù)量分別是44.6、41.6、37.6和32.2。表明無(wú)論是否養(yǎng)魚(yú)，雜交稻抗蟲(chóng)害能力均比糯稻差；無(wú)論種植雜交稻還是糯稻，稻田養(yǎng)魚(yú)均能起到防治蟲(chóng)害的作用。 HR、GR、HR-F和GR-F 4種模式下單位面積(1 m2)稻縱卷葉螟的平均數(shù)量分別是16.6、10.2、10.0和8.4。雜交稻對(duì)稻縱卷葉螟的抗性比糯稻差；稻田養(yǎng)魚(yú)使得雜交稻田稻縱卷葉螟減少了39.76%，糯稻田減少了17.65%。GR、HR、HR-F和GR-F 4種模式下單位面積(1 m2)稻飛虱的平均數(shù)量分別是31.4、28.0、27.6和23.8。雜交稻對(duì)稻飛虱的抗性比糯稻強(qiáng)；稻田養(yǎng)魚(yú)使得雜交稻田稻飛虱減少了0.36%，糯稻田減少了24.2%。

稻田養(yǎng)魚(yú)幾乎不能減少雜交稻田稻飛虱數(shù)量，這與既有研究結(jié)論不一致，有待進(jìn)一步研究。稻田養(yǎng)魚(yú)對(duì)雜交稻田和糯稻田稻飛虱防治效果差異如此顯著，原因可能是魚(yú)類很少取食稻飛虱幼蟲(chóng)，糯稻養(yǎng)魚(yú)田稻飛虱之所以減少，并不是魚(yú)類取食活動(dòng)所致，是因?yàn)榕吹攫B(yǎng)魚(yú)田水位的變化。這與稻飛虱的生活習(xí)性有關(guān)。稻飛虱習(xí)慣于在稻稈下部吸食汁液，由于糯稻的耐淹性好于雜交稻，一般糯稻養(yǎng)魚(yú)田水位較高，浸入水中的稻稈部分較多，致使稻飛虱數(shù)量減少。糯稻養(yǎng)魚(yú)抗蟲(chóng)害能力最強(qiáng)。一方面，糯稻抗蟲(chóng)害能力優(yōu)于雜交稻；另一方面，糯稻莖稈高、耐淹性強(qiáng)的生理習(xí)性使得稻田能夠大量?jī)?chǔ)水，不僅減少稻飛虱危害的可能性，而且為魚(yú)類生長(zhǎng)創(chuàng)造有利環(huán)境，使得魚(yú)類起到的生物防治作用更明顯。單從蟲(chóng)害防治角度看，糯稻養(yǎng)魚(yú)是最優(yōu)稻作模式。

2.3 不同稻作模式下草害發(fā)生對(duì)比分析 農(nóng)田雜草是影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的嚴(yán)重生物災(zāi)害，雜草危害使全世界水稻產(chǎn)量減少10.8%[10]。利用生物之間相互作用的方法控制草害越來(lái)越受到關(guān)注。國(guó)內(nèi)外許多研究成果顯示，稻田養(yǎng)魚(yú)能夠有效降低稻田雜草所帶來(lái)的危害[22-26]。調(diào)查顯示，稻田中主要存在的雜草為滿江紅(Azollaimbircata(Roxb.) Nakai)、褐藻(Phaeophyta)、鴨舌草(Monochoiavaginalis(Burm.f.) )、槐葉萍(Salvinianatans(L.) All.)、慈姑(Sagittariasagittifolia)、眼子菜(PotamogetonoctandrusPoir.)、稗草(Echinochloacrusgalli(L.) Beauv.)、田字草(MarsileaquadrifoliaL)、苦菜(SonchusoleraceusL.)、金魚(yú)藻(CeratophyllumdemersumL.)等。

依圖4，HR、HR-F、GR和GR-F 4種模式下單位面積(1 m2)雜草的平均數(shù)量分別是22.0、15.6、15.4和9.8。表明無(wú)論是否養(yǎng)魚(yú)，雜交稻抗草害能力均比糯稻差；無(wú)論種植雜交稻還是糯稻，稻田養(yǎng)魚(yú)均能減弱雜草帶來(lái)的危害。糯稻養(yǎng)魚(yú)抗草害能力最強(qiáng)。一方面，糯稻抗草害能力優(yōu)于雜交稻；另一方面，糯稻養(yǎng)魚(yú)田水稻種植密度低、水位高，為魚(yú)提供了較好生存環(huán)境，魚(yú)類生長(zhǎng)過(guò)程中大量攝取田間雜草，雜草控制效果較好。單從草害防治角度看，糯稻養(yǎng)魚(yú)是最優(yōu)稻作模式。

2.4 不同稻作模式下土壤肥力對(duì)比分析 土壤是一個(gè)復(fù)雜的多層次開(kāi)放系統(tǒng)，土壤的性狀在各種自然環(huán)境因素與人類活動(dòng)的共同作用下，處于不停的變化之中。不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和農(nóng)田管理措施下不同土壤耕層養(yǎng)分變化差異明顯。既有的對(duì)稻田養(yǎng)魚(yú)土壤養(yǎng)分研究顯示，稻田養(yǎng)魚(yú)能增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷的含量[27-28]。

按照全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，土壤養(yǎng)分分為6級(jí)，分別代表豐富、較豐富、中等、較缺、缺和極缺(表2)。GR-F、GR、HR-F和HR 4塊觀測(cè)田有機(jī)質(zhì)、氮含量的本底值處于3～4級(jí)之間，磷、鉀處于4～5級(jí)之間(表2、表3)，遠(yuǎn)低于貴州省水田養(yǎng)分元素含量的平均水平[29]，屬于比較貧瘠

的土壤類型。測(cè)定水稻收割之后4塊觀測(cè)田土壤養(yǎng)分元素含量，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮3種養(yǎng)分元素含量豐度達(dá)到2級(jí)或1級(jí)水平，土壤氮元素含量較多；有效磷含量由種植之前5級(jí)水平上升到3級(jí)中等水平；速效鉀含量由種植之前的5級(jí)甚至6級(jí)水平上升到4級(jí)水平，但仍處于較缺乏狀態(tài)，在施肥管理中應(yīng)加大鉀肥施肥量。

比較水稻種植前后土壤養(yǎng)分元素含量變化，水稻種植過(guò)后土壤養(yǎng)分元素含量急劇上升，其增幅達(dá)到50%以上，有些甚至達(dá)到300%(圖5)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以往其他學(xué)者研究結(jié)果。高洪生試驗(yàn)稻田養(yǎng)魚(yú)實(shí)施兩年后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷相對(duì)增加0.32%、0.05%、0.006%，全鉀相對(duì)下降0.12%，速效氮、速效鉀相對(duì)增加0.70%、3.10%，速效磷相對(duì)下降0.10%[27]。梁毅等研究指出，稻田養(yǎng)魚(yú)土壤全氮、全磷、全鉀及有機(jī)質(zhì)分別提高20.1%、57.3%、17.3%和18.9%[28]。

表2 土壤養(yǎng)分含量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 各觀測(cè)田水稻種植前后土壤養(yǎng)分元素含量

注：CK為貴州省水田土壤養(yǎng)分平均水平(2002年測(cè)定值)[29]。

該研究是基于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)農(nóng)民的生產(chǎn)活動(dòng)不加干涉，在農(nóng)戶種植行為基礎(chǔ)上采樣化驗(yàn)。稻田土壤種植前后養(yǎng)分元素發(fā)生如此大的變化，充分說(shuō)明當(dāng)?shù)剞r(nóng)民缺乏科學(xué)施肥指導(dǎo)，大量使用化學(xué)肥料，生產(chǎn)方式比較粗放，是不可持續(xù)的生產(chǎn)方式。究其原因，一方面是農(nóng)民缺乏精準(zhǔn)施肥的農(nóng)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，但更重要的原因卻是農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)向非農(nóng)就業(yè)部門，致使農(nóng)村農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力缺乏，改變了農(nóng)民耕作方式與施肥方式，過(guò)量化肥一次性施入稻田后缺乏稻田管理與看護(hù)。

稻田施肥量過(guò)高，肥料利用率低下，大量化學(xué)肥料殘留在土壤中，致使土壤養(yǎng)分元素含量劇增，這樣不僅浪費(fèi)資源，而且造成潛在的環(huán)境污染。依據(jù)土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分元素本底值低的事實(shí)，小黃村農(nóng)民施用氮磷鉀復(fù)合肥是合理選擇，在科學(xué)施肥同時(shí)應(yīng)該加大有機(jī)肥與農(nóng)家肥使用量，采取土壤培肥措施，提高土壤肥力。

雜交稻生長(zhǎng)期比糯稻短，種植密度高，生長(zhǎng)過(guò)程中需肥量大；單作田施肥量大于養(yǎng)魚(yú)田。GR-F、GR、HR-F和HR 4種種植模式下，稻田施肥密度按遞增排列為GR-F﹤GR﹤HR-F﹤HR。

稻田養(yǎng)魚(yú)能提供土壤有機(jī)質(zhì)含量。有機(jī)質(zhì)是土壤肥力的標(biāo)志性物質(zhì)，其含有豐富的植物所需要的養(yǎng)分，調(diào)節(jié)土壤的理化性狀，是衡量土壤養(yǎng)分的重要指標(biāo)。它主要來(lái)源于有機(jī)肥和植物的根、莖、枝、葉的腐化變質(zhì)及各種微生物等。4塊觀測(cè)田收割后土壤有機(jī)質(zhì)含量分別為HR(3.6%)﹤HR-F(3.9%)﹤GR(4.2%)﹤GR-F(4.6%)(表3)，種植前后有機(jī)質(zhì)含量變化幅度從小到大排序?yàn)镚R﹤HR﹤HR-F﹤GR-F，表明稻田養(yǎng)魚(yú)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分釋放有促進(jìn)作用。稻田養(yǎng)魚(yú)肥料投入量低于水稻單作，養(yǎng)魚(yú)田氮、磷元素含量變化均高于單作田，表明稻田養(yǎng)魚(yú)能加速氮、磷元素釋放、轉(zhuǎn)換為能被植物直接吸收的形式，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。稻田養(yǎng)魚(yú)能有效促進(jìn)土壤養(yǎng)分元素轉(zhuǎn)化與吸收，從土壤養(yǎng)分元素利用情況看，稻田養(yǎng)魚(yú)模式優(yōu)于水稻單作模式。

為了研究土壤養(yǎng)分平衡，將農(nóng)產(chǎn)品及農(nóng)副產(chǎn)品中攜帶的氮、磷、鉀含量加以折算(表5)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶出稻田系統(tǒng)的氮、磷、鉀元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的投入量，其中雜交稻種植尤為明顯，表明化學(xué)肥料利用率較低。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，合理、科學(xué)施肥，重視秸稈還田。作物秸稈是重要的有機(jī)肥源，堆腐或粉碎后直接還田，可提供大量的有機(jī)物料和養(yǎng)分，有利于作物和土壤間對(duì)鉀素養(yǎng)分的供需平衡和土壤有機(jī)質(zhì)含量的提高，對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)、培肥地力、改良土壤都有重要的作用[30]。糯稻生產(chǎn)除收獲稻米以外，大量的糯稻秸稈作為副產(chǎn)品一方面可以用來(lái)編制器具，一方面可以用作家畜食物，或作為產(chǎn)生沼氣的原料，堆肥還田以循環(huán)利用。

表4 不同處理下產(chǎn)品中各養(yǎng)分元素含量

注：稻米中氮、磷、鉀含量分別為1.300%、0.120%、0.097%；稻草中氮、磷、鉀含量分別為2.100%、0.150%、0.230%。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)糧食逐年增產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了糧食的自給自足，同時(shí)高投入、高能耗的粗放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也被認(rèn)為是不可持續(xù)的發(fā)展方式。許多學(xué)者將視角轉(zhuǎn)向了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式以尋求解決之道。我國(guó)悠久的農(nóng)業(yè)文明進(jìn)程中因地制宜地發(fā)展出了很多生態(tài)友好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，給現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了啟示。筆者選取貴州黔東南地區(qū)悠久的稻田養(yǎng)殖復(fù)合系統(tǒng)為研究對(duì)象，分析不同稻作模式下農(nóng)田的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)，以期為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供有益的建議。研究顯示，從稻種技術(shù)選擇角度看，雜交稻抗病性優(yōu)于糯稻，而抗蟲(chóng)、草害性不及糯稻；從稻作技術(shù)角度看，無(wú)論種植雜交稻或是糯稻，稻田養(yǎng)魚(yú)均能在一定程度上減輕病、蟲(chóng)、草害所造成的危害，并能加速肥料釋放速度，提高土壤肥力，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。4種不同稻作模式中，從病害防治效果看，雜交稻養(yǎng)魚(yú)模式最優(yōu)；從蟲(chóng)害、草害防治效果看，糯稻養(yǎng)魚(yú)模式最優(yōu)。但是隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步及社會(huì)生活方式的轉(zhuǎn)變，這一傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)受到了巨大的沖擊，其生產(chǎn)方式正在漸漸發(fā)生變化。由于缺乏足夠勞力進(jìn)行精細(xì)管理，化肥投入過(guò)量，不僅浪費(fèi)資源，而且污染環(huán)境，變得越來(lái)越不可持續(xù)。因此，必須利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)合理改造優(yōu)秀的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生態(tài)模式，充分發(fā)揮其生態(tài)效益。

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Study on Eco-environmental Impact of Different Rice Modes

YANG Hai-long1, FENG Zhi-ming1, LV Yao2

(1. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101; 2.The Export-Import Bank of China, Beijing 100031)

High input and high yield modern agricultural mode has brought increasing grain yield, meanwhile, it is also paid heavy resource and environmental costs. At last, it falls into the dilemma of economics and ecology. In the long agriculture civilization history of China, the farmers have developed a lot of resource-efficient, environment-friendly agricultural mode which is suitable to local conditions. The rice-fish integrated system is one of the outstanding representatives. This paper takes the rice-fish integrated system of Guizhou as research object, obtains data through field observation and laboratory test, then analyzes diseases, insect pests, weeds and the soil nutrient change of four different rice modes. The results show: From the view of rice seeds selection, disease resistance of the hybrid rice is better than that of glutinous rice, but, the insect and weed resistance of glutinous rice is better than that of hybrid rice. From the view of agricultural technique selection, regardless of planting hybrid rice or glutinous rice, rice-fish integrated system always reduce the hazards of disease, insects and grasses to a certain extent. Second, with the progress of modern agricultural technology and social life changes, great changes have taken place in traditional rice farming mode. Due to excessive chemical fertilizer input, it not only wastes resources, but also pollutes agricultural environment. Therefore, in order to fully give play to the ecological benefits, we must carry on the reasonable reform to traditional agriculture by the modern agricultural science and technology.

Field environment; Ecological impact; Traditional agriculture; Rice-fish integrated system

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40971270)。

楊海龍(1980-)，男，河北平山人，助理研究員，博士，從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境管理研究。

2015-04-27

S 181.3

A

0517-6611(2015)17-258-05