文/周洵　奚業(yè)文

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魚(yú)稻共作對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的研究

文/周洵1奚業(yè)文2

魚(yú)稻共作是種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合的一種綠色健康種養(yǎng)模式，是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、提高稻田綜合效益的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。利用稻田水面養(yǎng)魚(yú)，不僅能獲得水產(chǎn)品，又可利用魚(yú)吃掉稻田中的害蟲(chóng)和雜草，排泄糞肥，翻動(dòng)泥土促進(jìn)肥料分解，為水稻生長(zhǎng)創(chuàng)造良好土壤條件，修復(fù)稻田生態(tài)系統(tǒng)，從而獲得稻魚(yú)互利雙增收“雙贏”效果。

魚(yú)稻共作是種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合的一種綠色健康種養(yǎng)模式，是發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、提高稻田綜合效益的一項(xiàng)重要的技術(shù)措施。利用稻田水面養(yǎng)魚(yú)，不僅能獲得水產(chǎn)品，又可利用魚(yú)吃掉稻田中的害蟲(chóng)和雜草，排泄糞肥，翻動(dòng)泥土促進(jìn)肥料分解，為水稻生長(zhǎng)創(chuàng)造良好土壤條件，修復(fù)稻田生態(tài)系統(tǒng)，從而獲得稻魚(yú)互利雙增收“雙贏”效果。

一、魚(yú)稻共作模式建立

本研究在穩(wěn)糧增收的基本上，科學(xué)規(guī)劃試點(diǎn)稻田宜漁面積，因地制宜推廣“稻魚(yú)、稻蟹、稻蝦、稻鱉、稻鰍”等生態(tài)共作模式，集成示范魚(yú)稻共作技術(shù)。

1.稻田的選擇

要選擇水源充足、注排水方便、水質(zhì)無(wú)污染、土質(zhì)保水力強(qiáng)，不受干旱和洪水威脅的稻田。田埂高度30cm～50cm，必須堅(jiān)固整實(shí)，防止漏水、坍塌、逃魚(yú)。進(jìn)出水口的設(shè)置：進(jìn)出水口應(yīng)對(duì)角設(shè)置。根據(jù)單個(gè)田塊面積大小以30cm～60cm寬為宜。

2.防逃設(shè)施

進(jìn)出水口和溢洪口要設(shè)防逃設(shè)施。攔魚(yú)柵用木制、條編，鐵篩網(wǎng)或網(wǎng)片可以，高度和寬度要大，進(jìn)出水口和溢洪口15cm為宜；河蟹有較強(qiáng)的攀爬能力，必須養(yǎng)殖溝四周鋪硬塑料薄膜防河蟹逃跑和有害生物入侵，其中地下埋10cm，地上高50cm。

3.挖魚(yú)溝、魚(yú)溜

魚(yú)溝、魚(yú)溜最好設(shè)在稻田的一側(cè)，水深要達(dá)到1m～1.5m，明水面的面積要占整個(gè)田塊面積的5%以上。挖魚(yú)溝、魚(yú)溜的時(shí)間，最好在水整地后插秧前進(jìn)行。如插秧后進(jìn)行，則可將秧描移栽密植在魚(yú)溝、魚(yú)溜邊。

魚(yú)溝以深30cm，寬50cm為宜。魚(yú)溝的形狀，應(yīng)根據(jù)田塊的面積、形狀而定，一般可挖口字形、日字形或田字形。魚(yú)溝的四邊要靠近田埂，挖出的泥土可直接修筑田埂，溝的位置應(yīng)距田埂底部55cm～100cm，在田塊中間挖魚(yú)溝時(shí)，要把泥土散揚(yáng)在田內(nèi)，并及時(shí)整平。魚(yú)溝要連通進(jìn)、出水口和魚(yú)溜。

魚(yú)溜應(yīng)設(shè)在魚(yú)溝交叉處（便于魚(yú)在整塊田中活動(dòng)）、進(jìn)水口（作為投餌地方最好）、出水口（便于放水捕魚(yú)），深50cm～80cm，長(zhǎng)、寬各2m～4m。

4.水稻栽培

生長(zhǎng)期長(zhǎng)、抗病害、抗倒伏、分蘗力強(qiáng)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的優(yōu)質(zhì)雜水稻品種。于5月上旬播種，秧齡30天，每畝用種量2kg，在6月上旬左右移栽，密度16.7cm×20cm，每穴插2株。

5.放養(yǎng)時(shí)間

養(yǎng)魚(yú)稻田應(yīng)早放水、早整地、早插秧、早放苗種。在插秧后3天～5天，即水插秧苗開(kāi)始返青時(shí)放魚(yú)即可。畝產(chǎn)魚(yú)50kg的在整地同時(shí)就應(yīng)往魚(yú)溜內(nèi)注水放魚(yú)。10月收獲水稻后，分析經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。

二、魚(yú)稻共作模式凈化效果

魚(yú)稻種養(yǎng)模式凈化效果主要體現(xiàn)在兩方面：一方面水稻可降低稻田總氮、總磷、氨氮的含量。6月份與10月份總氮、總磷、氨氮的含量顯著高于其他月份，其他月份含量顯著減少。這與6月份進(jìn)行水稻移栽有關(guān)，水稻移栽時(shí)投入的肥料增加了水體總氮、總磷、氨氮的含量，隨著水稻逐漸吸收轉(zhuǎn)化，含量呈下降趨勢(shì)，總氮、總磷、氨氮的含量呈下降趨勢(shì)；另一方面稻田中的養(yǎng)殖品種如魚(yú)、蝦、蟹能很好地利用水草，起到為水稻除草并提供有機(jī)肥的作用，同時(shí)水稻又為自生提供了隱蔽、棲息的場(chǎng)所，增加DO、凈化和改善水質(zhì)，使魚(yú)稻共生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)和能量形成良性循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)合理利用資源，達(dá)到互惠互利的關(guān)系。

三、魚(yú)稻共作模式經(jīng)濟(jì)效益分析

就一般水平而言，在稻田內(nèi)進(jìn)行水產(chǎn)品養(yǎng)殖后，水稻可增產(chǎn)10%以上，若養(yǎng)一般常規(guī)魚(yú)類(lèi)畝產(chǎn)可達(dá)30kg～50kg，增加產(chǎn)值200元～400元，純收入可增加100元以上；若養(yǎng)殖淡水蝦類(lèi)或其它名貴魚(yú)類(lèi)，一般可達(dá)畝產(chǎn)20kg～40kg，增加產(chǎn)值500元～1200元，畝增純收入200元～400元以上；若養(yǎng)甲魚(yú)，可畝產(chǎn)20kg以上，畝增產(chǎn)值達(dá)2000元以上，畝增純收入達(dá)1000元以上；若養(yǎng)河蟹，一般可畝產(chǎn)40kg～50kg，增加產(chǎn)值2000元～3000元，純收入增加1000元以上。因而稻田養(yǎng)殖特種水產(chǎn)品，可以獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，不僅可以穩(wěn)定糧食生產(chǎn)，亦可大幅度增加農(nóng)民收入。

從產(chǎn)投比看，稻蟹模式最好,其排列順序?yàn)榈荆?.97）＞稻鱉（1.88）＞稻鱔（1.82）＞稻蝦（1.74）＞稻蟹（1.70）。這幾種生態(tài)模式,雖然因魚(yú)溝、魚(yú)溜等田間工程減少了水稻栽培面積,但因有機(jī)質(zhì)的增加、鱔的管理作用、增加了邊行優(yōu)勢(shì)、減少了病蟲(chóng)害、抑制了雜草的生長(zhǎng)、控制了水稻的無(wú)效分蘗、節(jié)約化肥農(nóng)藥等原因，不僅水稻產(chǎn)量仍有一定增加，而且其生態(tài)品質(zhì)有較大提高。同時(shí)因蝦、蟹、鱔魚(yú)的復(fù)合種養(yǎng)，在產(chǎn)出稻谷的同時(shí)，又獲得了蝦、蟹和鱔魚(yú)等更富價(jià)值的水產(chǎn)品，所以獲得了更好的經(jīng)濟(jì)效益。

四、討論

1.魚(yú)稻共作模式池塘養(yǎng)殖水體中N、P的變化情況

池塘對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體的中氮、磷去除的主要途徑是植物的吸收作用,其中植物吸收氮占系統(tǒng)中氮去除率的40%左右，植物吸收磷占浮床系統(tǒng)中磷去除率的50%以上（周小平等，2005；羅固源等，2006）。另一方面，植物發(fā)達(dá)的根系吸附沉淀水體中以懸浮物形式存在的氮、磷,使其脫離水體,根系的微生物能將水體中氮通過(guò)反硝化反應(yīng)釋放到空氣中，降低氮對(duì)水體的污染（Brixetal,1987）。魚(yú)稻共作模式和普通無(wú)植物池塘相比，NH4＋-N、NO3--N、NO2--N、TN濃度均有不程度降低，尤其是NO3--N。植物的存在對(duì)水體中NO3--N減少效果明顯，可能與氮循環(huán)的特點(diǎn)相關(guān),水體中的無(wú)機(jī)氮主要以氨氮形式存在（魚(yú)體的排泄物和殘餌分解后為氨氮形式（楊秀平等，2002），氨氮通過(guò)亞硝化細(xì)菌分解為NO2-，NO2-通過(guò)硝化菌分解為NO3-，植物根系具有優(yōu)先吸收NO3-的特點(diǎn)（黎華壽等，2003；張村俠等，2008），使水體中NO3--N濃度下降。N作為水體中重要營(yíng)養(yǎng)元素，直接或間接影響水體的水質(zhì)，不同形態(tài)的N之間通過(guò)水體中的微生物可相互轉(zhuǎn)化。氮去除的主要機(jī)制主要是通過(guò)水稻的吸收，微生物的硝化、反硝化作用和揮發(fā)作用。

魚(yú)稻共作模式中水稻的吸收對(duì)養(yǎng)殖水體中過(guò)剩的氮的去除發(fā)揮了重要的作用。

空氣中的氧氣通過(guò)水稻的根莖葉的通氣組織到達(dá)水稻根部，形成局部好氧微環(huán)境；而水稻和微生物的呼吸作用，往往又營(yíng)造了局部缺氧微環(huán)境。正是由于水稻根際存在富氧與缺氧區(qū)，氨氮在富氧區(qū)被氧化為硝態(tài)氮，而部分硝態(tài)氮在水流作用下進(jìn)入缺氧區(qū)，被反硝化細(xì)菌還原為分子態(tài)氮而進(jìn)入大氣中如圖1。

硝化作用主要是一群自養(yǎng)性細(xì)菌，包括將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮的亞硝酸細(xì)菌，和將亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽氮的硝酸細(xì)菌，這些細(xì)菌統(tǒng)稱(chēng)為硝化細(xì)菌。硝化細(xì)菌只以二氧化碳為碳源，從而自養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)間少則十幾小時(shí)，多則幾十小時(shí)，受環(huán)境條件的影響明顯，諸如微生物生長(zhǎng)繁殖載體、溫度、NH4＋-N濃度、pH值和溶解氧等因素均可使硝化作用受限。水稻根系為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供較大的表面積及有利于生物膜的形成，從而促進(jìn)了硝化作用。

總之，水稻吸收及其根系附近的微生物對(duì)有機(jī)物及氮磷營(yíng)養(yǎng)物的去除起到了關(guān)鍵作用。因?yàn)樗w中主要是以 NH4＋、NO3-和NO2-等形式存在的無(wú)機(jī)氮，是水稻基本氮素營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以收割植物體的方式帶走水體中過(guò)量的氮素，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。由于水稻的存在，生活于水體、根系載體或懸浮物表面的大量硝化和反硝化細(xì)菌的代謝作用，也為水體中可溶性無(wú)機(jī)氮含量的降低起到重要作用。另水稻為維管束植物，擁有發(fā)達(dá)的和數(shù)量較多的通氣組織，恰似這種通氣組織形成的無(wú)數(shù)精妙而廉價(jià)的微氣曝氣器，使靠近根區(qū)處形成好氧環(huán)境，而使遠(yuǎn)離根區(qū)處形成缺氧、厭氧環(huán)境，最終致使床體中呈現(xiàn)連續(xù)的好、缺、厭氧交替狀態(tài)，使硝化、反硝化連續(xù)進(jìn)行，因此極有利于N的去除。水稻的光合作用在去除水體中有機(jī)碳的同時(shí)增加水體含氧量，這是因?yàn)樗救~片呼出的氧氣增加靠近水表面的大氣中氧的壓力，因而促進(jìn)氧氣擴(kuò)散入水中，氧氣增加有助于有機(jī)污染物的生物降解和促進(jìn)氮化過(guò)程。

圖1　水稻根際氧化還原微環(huán)境及氮循環(huán)

水稻根系對(duì)可溶性無(wú)機(jī)鹽大量吸收，降低了魚(yú)稻種養(yǎng)模式池塘中無(wú)機(jī)鹽的濃度，凈化了水質(zhì)。

P的循環(huán)主要是非生物循環(huán)（王彥波等，2005；宋海亮等，2005），水體中溶解性P043-主要由沉淀和吸附作用沉積于底泥或基質(zhì)上。魚(yú)稻種養(yǎng)模式池塘中的PO43-濃度后期顯著低于普通無(wú)植物池塘，說(shuō)明水稻發(fā)達(dá)的根系對(duì)PO43-具有良好的過(guò)濾和沉淀效果。

TP主要由PO43-與生物體內(nèi)有機(jī)磷組成，本試驗(yàn)池塘中PO43-占TP的54%，說(shuō)明PO43-濃度變化對(duì)TP影響很大。結(jié)果也顯示TP變化與PO43-變化趨勢(shì)基本一致。

2.實(shí)施合理的種植制度修復(fù)稻田生態(tài)系統(tǒng)

當(dāng)前魚(yú)稻共作技術(shù)已被認(rèn)為是一種更易接受，并能大范圍應(yīng)用在稻田生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)中的合理的種養(yǎng)修復(fù)模式。魚(yú)稻共作是由種植水稻與養(yǎng)殖魚(yú)、蝦、蟹等水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物組成的互利共生復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，符合我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的總體目標(biāo)，代表了我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。該模式是退化稻田生態(tài)系統(tǒng)向良性循環(huán)發(fā)展不可缺少的主體，不僅能充分利用稻田水、土和生物等自然資源，而且還能充分發(fā)揮稻田生物的生產(chǎn)潛力，具有顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

展茗等（2008）研究指出稻魚(yú)復(fù)合種養(yǎng)模式能顯著減少甲烷排放，降低增溫潛勢(shì)。張?jiān)平艿龋?013）指出稻田生態(tài)養(yǎng)蟹是利用稻蟹共生，使能量和物質(zhì)向有利于水稻、河蟹生長(zhǎng)的方向流動(dòng)，使稻蟹共生生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)和能量完成良性循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)合理利用資源的功能體系。金乃康等（2009）及宋亮等（2011）研究表明，稻蝦養(yǎng)殖作為一種新興的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)有機(jī)結(jié)合，充分利用土壤資源，達(dá)到經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物和克氏原螯蝦雙豐收的目的，作為農(nóng)民增收有效途徑具有重要的推廣價(jià)值。劉軍等（2011）、金全永等（2009）研究表明，養(yǎng)殖過(guò)程中克氏原螯蝦能很好地利用水草，起到為水稻除草并提供有機(jī)肥的作用，同時(shí)水稻又為蝦提供了隱蔽、棲息的場(chǎng)所，增加DO、凈化和改善水質(zhì)，兩者可起到互惠互利的關(guān)系。王傳慧等（2010）研究指出，稻田水體中溶氧量較高，且動(dòng)植物飼料豐富，可為小龍蝦提供了良好的棲息、攝食和生長(zhǎng)環(huán)境。何玉明等（2011）研究表明，通過(guò)稻蝦共生連作，產(chǎn)出無(wú)公害、高品質(zhì)的水稻和龍蝦，獲得顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益，這對(duì)綜合利用水土資源、發(fā)展環(huán)保循環(huán)農(nóng)業(yè)、提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平、減少農(nóng)藥化肥污染等都具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。劉其根等（2008）及劉軍等（2011）研究指出，稻田養(yǎng)蝦具有投資少，見(jiàn)效快，收益高等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)值得推廣的農(nóng)村稻田種養(yǎng)新技術(shù)。

綜上所述，魚(yú)稻共作具有更多的優(yōu)點(diǎn)：在能量和資源利用方面具有更大的性能比、更好的穩(wěn)定性和更高的經(jīng)濟(jì)效益；實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖與控污相結(jié)合，形成“養(yǎng)殖—種植—水質(zhì)凈化”的新型種養(yǎng)生產(chǎn)模式；經(jīng)濟(jì)魚(yú)類(lèi)與水稻的聯(lián)合，由閉合循環(huán)水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)與水稻栽培系統(tǒng)構(gòu)建的綜合生產(chǎn)系統(tǒng)，養(yǎng)殖與種植互惠、充分發(fā)揮稻、漁兩種生產(chǎn)方式的能量與生態(tài)互補(bǔ)性?？梢灶A(yù)見(jiàn)，魚(yú)稻共作修復(fù)技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)具有極為廣闊的前景，應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛，并將會(huì)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益，更好的促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

作者單位：1.安徽省宣城市漁業(yè)漁政局2.安徽省水產(chǎn)技術(shù)推廣總站