曹湊貴, 江 洋, 汪金平, 袁鵬麗, 陳松文

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稻蝦共作模式的“雙刃性”及可持續(xù)發(fā)展策略*

曹湊貴1,2, 江 洋1, 汪金平1,2, 袁鵬麗1, 陳松文1

(1. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江中游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室 武漢 430070; 2. 長江大學(xué)主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心 荊州 434025)

近年來, 稻蝦[水稻-克氏原螯蝦(小龍蝦)]共作模式由于其較高的綜合效益而在全國范圍內(nèi)得以大力發(fā)展。其中以湖北省稻蝦共作發(fā)展最為迅速, 面積大, 技術(shù)也較為成熟, 并形成了“潛江模式”。本文介紹了稻蝦共作模式的特點及其發(fā)展情況, 以湖北省稻蝦共作模式為研究對象, 采用產(chǎn)業(yè)調(diào)查, 結(jié)合試驗示范和定位試驗, 研究了稻蝦共作模式的生產(chǎn)和生態(tài)效應(yīng), 重點分析了稻蝦共作模式的“雙刃性”。稻蝦共作模式的“雙刃性”主要體現(xiàn)在(1)穩(wěn)糧增效, 但同時存在重蝦輕稻的現(xiàn)象: 稻蝦共作模式較傳統(tǒng)水稻單作模式可增產(chǎn)4.63%~14.01%, 改善稻米品質(zhì), 但部分稻蝦共作模式中忽略水稻的管理, 導(dǎo)致水稻產(chǎn)量偏低; (2)提高土壤肥力, 但同時加劇了土壤次生潛育化: 稻蝦共作模式土壤中易氧化態(tài)有機碳(ROC)、全氮、全磷、全鉀含量要高于傳統(tǒng)水稻單作模式, 但稻蝦共作模式土壤顏色偏暗, 土壤結(jié)構(gòu)更為緊密, 潛育化明顯; (3)涵養(yǎng)水源, 但同時可能增加水資源消耗: 稻蝦共作模式中地下水位高的稻田水分利用率提高, 儲水功能增強, 但地下水位低的稻田可能增加50%~80%的耗水量; (4)減肥減藥、提高水體養(yǎng)分含量, 但同時增加了水體富營養(yǎng)化的風險: 稻蝦共作模式肥料和農(nóng)藥成本分別降低了79.5%和50.0%, 稻蝦共作模式田面水的全氮、全磷含量及硝態(tài)氮、氨態(tài)氮含量均高于水稻單作; (5)蟲害減輕, 但某些病害加重, 同時生物多樣性發(fā)生變化: 稻蝦共作模式螟蟲發(fā)生減輕, 但基腐病加重, 生物多樣性隨共作年限先降低后又增高。根據(jù)以上現(xiàn)狀與問題, 本研究提出了稻蝦共作的模式優(yōu)化及建議, 如因地制宜, 避免盲目發(fā)展; 研究標準, 規(guī)范化發(fā)展; 優(yōu)化模式, 科學(xué)水肥調(diào)控; 因勢利導(dǎo), 防治病蟲草害, 為稻蝦共作模式的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

稻蝦共作; 水稻產(chǎn)量; 土壤肥力; 水體質(zhì)量; 病蟲草害; 生物多樣性

當前, 我國農(nóng)業(yè)正面臨人均耕地面積減少、資源與環(huán)境約束加劇、保證糧食安全和農(nóng)民增收難度越來越大等難題。近年來, 湖北省潛江市創(chuàng)新發(fā)展出的“稻蝦共作”[水稻()與克氏原螯蝦(小龍蝦,)共作]生態(tài)種養(yǎng)高效模式, 被農(nóng)業(yè)部譽為“現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的成功典范, 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一次革命”[1]。該模式的綜合效益主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)增效上, 實現(xiàn)了“一水兩用、一田雙收、穩(wěn)糧增收、一舉多贏”, 有效提高了農(nóng)田資源利用率和產(chǎn)出效益, 拓展了發(fā)展空間, 促進了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的改造升級。然而, 一方面, 克氏原螯蝦是甲殼類中分布最廣的外來入侵物種; 另一方面, 大面積耕作改制會帶來一定環(huán)境效應(yīng)。為了科學(xué)地推進“稻蝦共作”模式的發(fā)展和應(yīng)用, 本文擬從產(chǎn)業(yè)調(diào)查著手, 結(jié)合試驗示范、定位試驗研究, 分析“稻蝦共作”模式的“雙刃性”, 為保證“稻蝦共作”技術(shù)模式的合理規(guī)范應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 稻蝦共作模式的特點

稻蝦共作屬于一種稻田種養(yǎng)結(jié)合的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式, 即在稻田中養(yǎng)殖小龍蝦并種植水稻, 在水稻種植期間, 小龍蝦與水稻在稻田中互利共生。2001年, 湖北省潛江市農(nóng)民率先探索出稻田養(yǎng)殖小龍蝦的“稻蝦連作”模式, 即通過在稻田開挖簡易圍溝的方式放養(yǎng)小龍蝦, 每年可收獲“一稻一蝦”。經(jīng)過近10年的發(fā)展和研究, 針對1年只能收獲1季蝦, 且養(yǎng)蝦時間和種稻時間沖突, 插秧季節(jié)小龍蝦生長規(guī)格不達標等問題, 科研工作者和農(nóng)戶對該養(yǎng)殖模式進行了改進和完善, 提出了“稻蝦共作”的養(yǎng)殖模式。

所謂稻蝦共作是指稻田全年種植1季中稻, 養(yǎng)殖2季蝦的種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)高效模式。稻溝由原來的1 m寬、0.8 m深的小溝, 改挖成4 m寬、1.5 m深的養(yǎng)殖溝(圖1), 水稻生長期間田溝相通,稻蝦共生, 部分時間(曬田、收獲等)水稻田內(nèi)擱干, 小龍蝦回到養(yǎng)殖溝, 每年的8—9月水稻收割前投放親蝦, 或9—10月水稻收割后投放幼蝦, 第2年的4月中旬—5月下旬收獲成蝦, 同時補投幼蝦, 5月底6月初整田、插秧, 8月、9月收獲親蝦或商品蝦, 如此循環(huán)輪替(圖2)。這種模式有效提高了稻田的綜合利用率, 每公頃田可多產(chǎn)750 kg左右的成蝦, 解決了秋季無商品成蝦產(chǎn)出的問題, 并保證了成蝦的質(zhì)量和規(guī)格。

2 我國稻蝦共作模式的發(fā)展

小龍蝦養(yǎng)殖最大區(qū)域主要集中在長江中下游地區(qū), 以湖北、江蘇、安徽為主。湖北主要以稻蝦共作模式為主, 江蘇則以蝦蟹混養(yǎng)、魚蝦混養(yǎng)等模式為主。

稻蝦共作模式中, 使用無公害農(nóng)藥, 且使用次數(shù)比常規(guī)稻田要少, 生產(chǎn)的稻米是一種接近天然的生態(tài)稻; 水稻生長過程中稻田的微生物及害蟲為小龍蝦提供了充足的餌料, 小龍蝦產(chǎn)生的排泄物又為水稻生長提供了良好的生物肥, 形成了一種優(yōu)勢互補的生物鏈, 使生態(tài)環(huán)境得到改善, 實現(xiàn)生態(tài)增值。該模式提高了土地和水資源的利用率和小龍蝦的產(chǎn)量、規(guī)格, 同時改善了稻米的品質(zhì)[2]。小龍蝦產(chǎn)量1 500 kg·hm-2左右, 按規(guī)格不同, 小龍蝦收購價為7.5~15 ￥·kg-1, 小龍蝦收益4.5×104~9.0×104￥·hm-2; 水稻售價3.8 ￥·kg-1, 產(chǎn)量9 t·hm-2, 產(chǎn)值達3.42×104￥·hm-2;一年稻蝦總產(chǎn)值達7.5×104~1.2×105￥·hm-2。

由于稻蝦共作模式效益好, 促使全國“稻蝦”面積迅速擴大, 根據(jù)全國水產(chǎn)技術(shù)推廣總站2016年發(fā)布的中國小龍蝦產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[3], 全國小龍蝦養(yǎng)殖面積超過6×105hm2, 其中稻蝦綜合種養(yǎng)模式占70%, 面積約4.2×105hm2, 且面積還在快速增長之中。湖北省潛江市是長江中下游稻區(qū)稻蝦綜合種養(yǎng)模式的發(fā)源地, 2010年潛江市稻蝦共作面積不過667 hm2, 2013年增加10倍左右, 2016年底, 增加到2.11×104hm2。湖北省監(jiān)利縣, 2016年稻蝦綜合種養(yǎng)面積超過1.0×104hm2, 2017年達3.3×104hm2, 而監(jiān)利縣可進行小龍蝦養(yǎng)殖的稻田估算在6.7×104hm2以上(圖3)。

全國適宜稻蝦綜合種養(yǎng)的稻田面積占現(xiàn)有稻田面積的15%左右。而國家統(tǒng)計局2016年的數(shù)據(jù)顯示[4], 當年全國水稻播種面積達3.02×107hm2, 按照15%的比例計算, 適合稻蝦綜合種養(yǎng)的稻田面積高達4.5×106hm2。

3 稻蝦共作的生態(tài)效應(yīng)及“雙刃性”

3.1 穩(wěn)糧增效與重蝦輕稻

稻蝦綜合種養(yǎng)效益的增加, 提高了農(nóng)民種植水稻的積極性。從潛江的情況看, 稻田總面積年年創(chuàng)新高, 從2010年到2017年稻蝦綜合種養(yǎng)的稻田面積增加了45倍左右(圖3)。從表1可以看出, 盡管稻蝦共作模式中, 種植水稻的面積減少(養(yǎng)殖溝面積占8%), 但稻田總面積和單產(chǎn)并未減少, 稻蝦共作模式水稻產(chǎn)量比傳統(tǒng)水稻種植模式增加4.63%~ 14.01%(表1)。

表1 不同稻蝦處理模式對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

F: 投放餌料; NF: 不投放餌料; SR: 秸稈還田; NSR: 秸稈不還田。同列不同小寫字母表示在<0.05水平差異顯著。F: crayfish feeding; NF: non crayfish feeding; SR: straw return; NSR: non-straw return. Different lowercase letters in the same column mean significant differences at0.05level.

同時稻蝦共作模式顯著降低了稻米的堊白粒率和堊白度, 改善了稻米的外觀品質(zhì)。此外, 稻蝦共作模式中小龍蝦的排泄物和殘存的蝦餌料可以增加土壤肥力, 小龍蝦取食稻田雜草和蟲子, 可在一定程度上防除雜草和降低蟲害, 具有減少化肥農(nóng)藥使用、降低稻米化肥農(nóng)藥殘留風險的作用, 可顯著提高稻米的市場價值。

實際生產(chǎn)中, 由于小龍蝦的效益是水稻的2~3倍, 且水稻生產(chǎn)過程中播種、施肥、灌水、收獲、儲運等田間管理措施相對復(fù)雜, 比較效益更不及小龍蝦, 導(dǎo)致經(jīng)營者不愿意種植水稻。從湖北省監(jiān)利縣的情況看, 2014年以來稻蝦綜合種養(yǎng)面積增加了10倍左右(圖3), 而水稻種植面積反而有所下降, 利用稻田養(yǎng)蝦卻不種植水稻的現(xiàn)象也較普遍。考慮到水稻可為小龍蝦提供庇護所和食物, 有利于小龍蝦生長, 經(jīng)營者種植水稻主要是為了提高蝦的產(chǎn)量, 對水稻生產(chǎn)并無特別關(guān)注和投入, 致使一些稻蝦綜合種養(yǎng)田水稻產(chǎn)量和品質(zhì)下降。圖4是2016年湖北省20個稻蝦共作生產(chǎn)示范點水稻單產(chǎn)采樣測產(chǎn)結(jié)果, 平均產(chǎn)量為6.4 t·hm-2, 遠低于湖北省水稻平均單產(chǎn), 最高單產(chǎn)雖達到11.3 t·hm-2, 但50%的樣點單產(chǎn)低于6.0 t·hm-2, 而產(chǎn)量最低的只有2.3 t·hm-2。這種重蝦輕稻、蝦強稻弱現(xiàn)象也使稻蝦共作模式失去了稻蝦共生、穩(wěn)糧增效的意義。

3.2 改良土壤與次生潛育化

稻蝦共作適合在地下水位高的低湖田、落河田, 要求養(yǎng)殖溝常年有水, 且水資源充足。低湖田、澇漬地由于常年淹水、地下水位較高, 往往造成稻田土壤次生潛育化, 成為冷浸田、爛泥田。不同養(yǎng)蝦年限的稻田土壤活性有機碳含量變化較大, 其中易氧化態(tài)碳含量高于常規(guī)水稻單作田, 水溶性有機碳含量則低于常規(guī)水稻單作田; 稻蝦共作還可以增加土壤營養(yǎng)物質(zhì), 如全氮、全磷、全鉀的含量(表2), 有效改善土壤肥力。其主要原因在于小龍蝦在稻田的活動, 如取食、排泄、打洞等, 以及養(yǎng)蝦對于土壤微生物群落和功能多樣性的影響[5-6]。

表2 稻蝦共作與水稻單作土壤活性有機碳庫和營養(yǎng)物質(zhì)含量

同列不同小寫字母表示在<0.05水平上差異顯著。Different lowercase letters in the same column mean significant differences at0.05 level.

稻蝦共作對稻田土壤存在一些不良的影響, 對地下水位不高的優(yōu)質(zhì)稻田土壤影響更為明顯。圖5顯示稻蝦共作對稻田土壤剖面結(jié)構(gòu)及理化特性的影響, 稻蝦共作田土壤顏色偏暗, 根系密度增高, 土壤結(jié)構(gòu)更為緊密、潛育化明顯; 而稻蝦共作土壤脲酶活性和過氧化氫酶活性均低于常規(guī)水稻單作(圖6)。

3.3 涵養(yǎng)水源與水資源消耗

傳統(tǒng)稻田水分循環(huán)是開放式的, 稻田保持一定水層, 分蘗后期、成熟期排水曬田, 平時水多即排、水少即灌(圖7), 水分利用率不高; 稻蝦共作稻田養(yǎng)殖溝周年蓄水, 與田面水溝通, 整體儲水功能增強, 溝渠聯(lián)通、排蓄結(jié)合, 水分循環(huán)是封閉式的, 水稻生產(chǎn)所需的排水和灌水主要來自養(yǎng)殖溝。地下水位高的低湖田、落河田實行稻田種養(yǎng), 水分利用率提高; 地下水位低的灌溉稻田、丘陵崗地的壟田、山垅田實行稻田種養(yǎng), 有利于稻田蓄水、提高水分利用效率, 一些丘陵地區(qū)采用稻蝦共作, 每公頃稻田蓄水量可增加3 000 m3, 大大增強了抗旱能力[7]。研究表明, 地下水位低的高磅地、砂壤土、漏水田、灘涂地等實行稻蝦共作會增加水分消耗, 地下水位低的灌溉稻田增加耗水量50%~80%, 一些水源不充足的丘陵崗地不宜實施稻蝦共作。溝渠、水網(wǎng)不完善的稻田養(yǎng)殖系統(tǒng)水分利用率也會下降。同時, 大面積的田間養(yǎng)殖工程系統(tǒng), 則會影響區(qū)域水文循環(huán)和水分利用, 這種影響不容忽視[8]。

3.4 水質(zhì)凈化與水體富營養(yǎng)化

稻蝦共作要求水體透明度在30~40 cm左右, 水體過肥可導(dǎo)致纖毛蟲大量繁殖和生長, 危害小龍蝦的生長。稻田動物的活動及其新陳代謝影響水體的溶氧量和養(yǎng)分, 稻-魚和稻-鴨模式的稻田水體溶解氧含量分別比水稻單作增加56.0%和54.0%[9]。稻蝦共作的生態(tài)種養(yǎng)模式, 也減少了農(nóng)藥化肥的施用量,減輕了由于重施農(nóng)藥化肥造成的農(nóng)田環(huán)境污染。圖8表明稻蝦共作與水稻單作總的生產(chǎn)成本相近, 為1.8×104~2.1×104￥·hm-2, 稻蝦共作模式成本中占比重較高的是蝦苗和飼料, 水稻單作成本中占比重較高的是肥料和農(nóng)藥, 稻蝦共作模式肥料成本降低79.5%, 農(nóng)藥成本降低50.0%。

RC5、RC2和R分別為稻蝦共作5年、2年和0年(水稻單作)。RC5 and RC2 mean rice-crayfish culture for 5 and 2 years of rice-crayfish culture. R means conventional rice culture.

RC10、RC5、RC2和R分別為稻蝦共作10年、5年、2年和0年(水稻單作)。RC10, RC5 and RC2 mean rice-crayfish culture for 10, 5 and 2 years of rice-crayfish culture. R means conventional rice culture.

但實際生產(chǎn)中, 由于秸稈還田和飼料的投入, 稻蝦共作田田面水的全氮和全磷含量及硝態(tài)氮、氨態(tài)氮含量都高于水稻單作田(圖9), 實際生產(chǎn)中農(nóng)民比較重視蝦的產(chǎn)量, 往往投放較多的飼料, 所以稻蝦共作有利于提高水體養(yǎng)分含量[10], 但同時也增加了水體富營養(yǎng)化的風險。

3.5 病蟲草害有“抑”有“促”

稻蝦共作對稻田病蟲草害有較大影響。表3表明, 隨著稻蝦共作年限的延長, 蟲害明顯減少, 稻飛虱()、二化螟()、稻縱卷葉螟()等得到控制(表3), 特別是對二化螟的控制, 主要是稻蝦共作田冬季處于淹水狀態(tài), 冬后二化螟幼蟲基數(shù)為0(表4)。但是, 從表3也看到, 隨著稻蝦共作年限的延長, 水稻莖基腐病顯著加重, 強潤等[11]研究也表明稻蝦模式水稻紋枯病、稻瘟病病情指數(shù)提高。

稻蝦共作對田間雜草的控制效果也不能高估。從調(diào)查結(jié)果看, 養(yǎng)蝦后稻田雜草總量減少(圖10), 但隨著養(yǎng)蝦年限延長, 部分雜草數(shù)量迅速回升, 如千金子()、稗草()和莎草()等。稻蝦共作可部分控制通泉草()、空心蓮子草()和鱧腸()等雜草。

3.6 生物多樣性有“升”有“降”

稻蝦共作模式, 一方面引入入侵生物小龍蝦, 改變了食物營養(yǎng)關(guān)系; 另一方面改變田間結(jié)構(gòu)、耕作制度及田間管理方式, 因此會對稻田病蟲草及生物多樣性產(chǎn)生影響。研究結(jié)果表明, 傳統(tǒng)水稻單作稻田保持較高的生物多樣性, 實施稻蝦共作后, 由于田間工程的開挖, 使稻田生物多樣性下降, 4年以后才能逐步回升(圖11)。稻田昆蟲受栽培模式影響較小, 田間工程實施1年后即開始恢復(fù)(表5); 昆蟲總數(shù)均隨稻蝦年限呈先降后升的趨勢; 中性昆蟲數(shù)量最多, 植食性昆蟲次之, 寄生性昆蟲最少; 稻蝦共作多年后保持較高的天敵數(shù)量, 如蜘蛛(表3), 但稻田雜草回升也較快(圖10), 特別是在直播條件下, 部分惡性雜草會成為優(yōu)勢種。

4 稻蝦共作的模式優(yōu)化及建議

綜上所述, 我國稻蝦共作模式迅猛發(fā)展, 而全國適合稻蝦共作的稻田潛力巨大, 可達4.5×106hm2。同時, 研究結(jié)果表明, 合理規(guī)范的稻蝦共作, 對穩(wěn)糧增效、農(nóng)民增收、綠色發(fā)展有重要意義; 但盲目發(fā)展、不規(guī)范的管理也會帶來一些負面影響。為了促進稻蝦共作模式的可持續(xù)發(fā)展, 須優(yōu)化技術(shù)模式。

(1)因地制宜, 避免盲目發(fā)展。研究和明確稻蝦共作的最適稻田條件, 規(guī)范發(fā)展條件及標準, 如地下水位、土壤類型、水資源供給條件和水質(zhì)環(huán)境等。稻蝦共作應(yīng)選擇在陽光充足, 生態(tài)環(huán)境良好, 水源充足、遠離污染, 水質(zhì)清澈、排灌方便的田塊進行。地下水位低、砂性土壤、不保水的漏水田, 水資源不充足的田塊不適合進行稻蝦共作。

(2)研究標準, 規(guī)范化發(fā)展。主要從優(yōu)質(zhì)稻品種標準、稻田田間工程建設(shè)、稻田全年水分調(diào)控技術(shù)、小龍蝦投食和水稻有機耦合肥料運籌技術(shù)、小龍蝦健康生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)和稻田綠色防控技術(shù)等6個方面進行關(guān)鍵技術(shù)的標準化和規(guī)范化, 生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)安全的生態(tài)稻蝦產(chǎn)品。

(3)優(yōu)化模式, 科學(xué)水肥調(diào)控。研究稻蝦共生關(guān)系, 明確稻蝦系統(tǒng)氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)規(guī)律, 避免過量投入餌料及化肥, 充分發(fā)揮其互利共生關(guān)系, 保證系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)利用。一方面, 秸稈全量還田, 減少秋冬餌料投入; 另一方面, 早春適量種草, 春夏適量投入餌料,減少化肥投入; 再者注意科學(xué)管水, 以水調(diào)肥、水肥耦合, 保證水質(zhì)優(yōu)良、小龍蝦健康。

(4)因勢利導(dǎo), 防治病蟲草害。研究稻蝦共作田生物多樣性, 保證其相生相克、互利共生, 明確稻蝦共作系統(tǒng)病蟲草害的發(fā)生規(guī)律。生物多樣性是系統(tǒng)平衡、防治病蟲草害的基礎(chǔ), 一方面, 早春在養(yǎng)殖溝、田埂種草, 保持其優(yōu)勢種群, 如苦草()、輪葉黑藻()、金魚藻(), 水稻種植前進行稻田除草; 另一方面, 利用生物多樣性、農(nóng)藝措施及物理措施綜合防治病蟲害。

表3 不同年限稻蝦共作稻田病蟲害發(fā)生情況

表4 稻蝦共作田和水稻單作田二化螟幼蟲越冬基數(shù)

同一調(diào)查點同行不同大字母表示不同稻作模式在<0.01水平差異顯著。Different capital letters mean significant differences at< 0.01 level between conventional rice culture and rice-crayfish culture within one location.

表5 稻蝦共作田和水稻單作田昆蟲數(shù)量

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“Dual character” of rice-crayfish culture and strategies for its sustainable development*

CAO Cougui1,2, JIANG Yang1, WANG Jinping1,2, YUAN Pengli1, CHEN Songwen1

(1. Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Cultivation (The Middle Reaches of Yangtze River), Ministry of Education, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2. Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry, Yangtze University, Jingzhou 434025, China)

Rice-crayfish culture has been greatly developed in China in recent years due to its high comprehensive benefits. Especially, rice-crayfish culture has been rapidly developed in Hubei Province, where has a large area and proven technique of rice-crayfish culture, and developed the “Qianjiang Mode”. In this paper, we introduced the characteristics and the development of rice-crayfish culture, and studied the production and ecological effects of rice-crayfish culture in Hubei Province by investigation, demonstration and long-term experiment. And the “dual character” of rice-crayfish culture was illuminated. The “dual character” of rice-crayfish culture was mainly reflected by the following phenomena. (1) Rice-crayfish culture stabilized food synergy, but favored crayfish over rice. Rice yield of rice-crayfish culture was increased by 4.63%-14.01% compared with conventional rice culture, and the rice quality was improved. But sometimes the rice yield was decreased due to the poor management for rice. (2) Rice-crayfish culture improved the soil fertility, but aggravated the soil gleization. The contents of readily oxidizable organic carbon (ROC), total N, total P and total K in soil of rice-crayfish field were higher than those of conventional rice field, but soil color was darker, structure was tighter, the gleization was obvious. (3) The rice-crayfish culture conserved water, but in some cases increased water consumption. The water use efficiency and water conserving capacity in field with high groundwater level were higher, but water consumption was increased by 50%-80% in field with low groundwater level. (4) The rice-crayfish culture decreased fertilizers and pesticides application, increased water nutrient concentration, but also increased the risk of water eutrophication. The costs of fertilizers and pesticides were decreased by 79.5% and 50.0%, respectively. The total N, total P, nitrate-N and ammonia-N concentrations were higher in the surface water of rice-crayfish field. (5) The pests amounts were deceased, but some disease occurrence increased and biodiversity changed in rice-crayfish field. The lepidoptera pests were decreased, but the basal rot was heavier, and the biodiversity was decreased firstly, then increased by years in rice-crayfish culture. Finally, we made some suggestions for improving the rice-crayfish culture, such as adjusting managements to local conditions and decreasing blindness, standardizing development, optimizing pattern and regulating water and fertilizer utilization, and scientific control of disease, pests and weed. These suggestions may ensure the sustainable development of rice-crayfish culture.

Rice-crayfish culture; Rice yield; Soil fertility; Water quality; Diseases, weeds and pests; Biodiversity

CAO Cougui, E-mail: ccgui@mail.hzau.edu.cn

Jul. 29, 2017; accepted Aug. 14, 2017

S344.9

A

1671-3990(2017)09-1245-09

10.13930/j.cnki.cjea.170739

* 國家重點研發(fā)專項(2017YFD0301400)和湖北省自然基金創(chuàng)新群體項目(2016CFA017)資助

2017-07-29

2017-08-14

曹湊貴, 主要研究方向為農(nóng)業(yè)生態(tài)與可持續(xù)耕作制度。E-mail: ccgui@mail.hzau.edu.cn

* This study was supported by theState Key Special Program (2017YFD0301400) and Hubei Natural Science Foundation (2016CFA017).

曹湊貴, 江洋, 汪金平, 袁鵬麗, 陳松文. 稻蝦共作模式的“雙刃性”及可持續(xù)發(fā)展策略[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2017, 25(9): 1245-1253

Cao C G, Jiang Y, Wang J P, Yuan P L, Chen S W. “Dual character” of rice-crayfish culture and strategy for its sustainable development[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(9): 1245-1253