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        “水稻+”綜合種養(yǎng)模式研究進(jìn)展

        2022-11-01 08:27:22付新華印文彪浙江星秀農(nóng)業(yè)科技有限公司浙江嘉興34299華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院湖北武漢430070湖北省守望螢火蟲研究中心湖北武漢430070
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2022年13期
        關(guān)鍵詞:水稻研究

        劉 全,付新華,3*,印文彪 (.浙江星秀農(nóng)業(yè)科技有限公司,浙江嘉興 34299;2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院,湖北武漢 430070;3.湖北省守望螢火蟲研究中心,湖北武漢 430070)

        水稻是我國種植歷史最悠久,種植面積最大的作物之一,2020年種植面積達(dá)到3 007.6萬hm,總產(chǎn)量達(dá)到2.12億t。雖然種植面積和產(chǎn)量都高居前列,但由于近代以來的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展導(dǎo)致生產(chǎn)方式的極大改變,從而產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境問題、空間利用問題、糧食和食品安全問題以及氣候問題等。

        為了探索以上問題的解決方案,科學(xué)家們提出了“水稻+”的種養(yǎng)結(jié)合模式,來解決或緩解以上問題。“水稻+”種養(yǎng)模式是我國一種傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式,最早出現(xiàn)的是2000多年前的“稻魚”種養(yǎng)模式,后來陸續(xù)出現(xiàn)“稻蝦”“稻蟹”“稻鴨”“稻鱉”“稻蛙”等,以及更為復(fù)雜的“稻魚雞”“稻蝦鱔”“稻魚螺”等模式。但目前對(duì)于“水稻+”種養(yǎng)模式推廣最廣、效益最好、研究最透徹的模式是“稻蝦”“稻魚”“稻蟹”“稻鱉”和“稻鴨”模式。

        該研究分析以上幾種“水稻+”種養(yǎng)模式的研究進(jìn)展,主要闡述這幾種種養(yǎng)模式對(duì)水稻生長及產(chǎn)量的影響,對(duì)稻田生態(tài)中的水質(zhì)、土壤的影響,對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性(節(jié)肢動(dòng)物、雜草、底棲動(dòng)物、浮游動(dòng)物)的影響,對(duì)稻田系統(tǒng)的溫室氣體排放的影響,以及對(duì)食品安全的影響,并提出相關(guān)的改進(jìn)和實(shí)施建議。

        1 “水稻+”種養(yǎng)模式對(duì)水稻生長及產(chǎn)量的影響

        水稻種植是為了獲得高產(chǎn),然而在水稻種植的空間內(nèi)進(jìn)行相關(guān)的養(yǎng)殖,是否對(duì)水稻的生長和產(chǎn)量有影響,是科學(xué)家們非常關(guān)注的問題。為了明確其影響程度和影響機(jī)制,科學(xué)家們進(jìn)行了大量的研究。

        研究表明,“稻魚”共作模式在正常施肥以及施藥的條件下可以提高水稻的產(chǎn)量,“稻魚”共作模式在減少15%~30%氮肥的施用條件下,可保證水稻和常規(guī)高產(chǎn)田相同的產(chǎn)量,而周江偉等的研究顯示,“稻魚”共作模式下不使用農(nóng)藥也能是水稻產(chǎn)量增產(chǎn)。彭詩瑤等通過對(duì)湖南省辰溪縣“稻魚”共作模式的調(diào)查研究表明,辰溪縣“稻魚”共作模式的水稻產(chǎn)量比常規(guī)高產(chǎn)田增產(chǎn)5%~10%,同時(shí)農(nóng)藥減少用量達(dá)68%,肥料用量減少達(dá)24%,說明“稻魚”共作模式在正常管理模式下能普遍增加水稻產(chǎn)量。

        對(duì)于“稻蝦”“稻蟹”共作模式,大部分研究表明能穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn),但需要合理使用氮肥,少量的研究表明存在減產(chǎn)現(xiàn)象。

        然而,對(duì)“稻鴨”模式的研究表明存在較多減產(chǎn)的案例。減產(chǎn)的主要原因在于:種植過程中施肥不夠或者沒有使用農(nóng)藥,甚至是因?yàn)轲B(yǎng)鴨密度太高導(dǎo)致減產(chǎn)。部分研究表明,“稻鴨”共作可以穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn),但種植過程中必須使用足夠農(nóng)藥、化肥。

        “稻鱉”共作的研究比較少,但是總體研究表明能夠提高產(chǎn)量,且可以不用施用農(nóng)藥。

        2 “水稻+”種養(yǎng)模式水質(zhì)的影響

        由于“水稻+”種養(yǎng)模式中養(yǎng)殖物種對(duì)水稻田中的草蟲害有一定的控制作用,因此這種模式在一定程度上能夠降低農(nóng)藥化肥的使用,提升生態(tài)的健康程度。夏新等研究表明,“稻蝦”種養(yǎng)模式能夠顯著降低農(nóng)藥化肥的使用,同時(shí)能夠顯著改善水稻田中水質(zhì),減少環(huán)境污染的作用。

        但是通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn),“稻魚”“稻蟹”“稻蝦”和“稻鴨”共作模式在養(yǎng)殖的過程中都存在水質(zhì)污染較常規(guī)種植嚴(yán)重的情況。在有養(yǎng)殖的情況下,一般水稻田的DO會(huì)下降,COD會(huì)升高,全氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮顯著升高,從而導(dǎo)致水質(zhì)污染,甚至通過調(diào)查水中藻類和微生物發(fā)現(xiàn),在“水稻+”種養(yǎng)結(jié)合的水稻田中藍(lán)藻、裸藻、枝角類和橈足類浮游生物增加,硅藻降低,這說明存在一定水質(zhì)變差的問題。

        3 水稻+”種養(yǎng)模式對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

        研究發(fā)現(xiàn),采用“水稻+”種養(yǎng)模式,都能夠在一定程度上改善土壤的物理性狀、肥力養(yǎng)分、酶類以及微生物?!暗爵~”種養(yǎng)模式能夠提高土壤中脲酶、過氧化酶、蔗糖酶等的活性以及微生物,還能提高土壤中全量氮、全量鉀、全量磷含量,孫悅等研究發(fā)現(xiàn),土壤中總碳和有機(jī)質(zhì)含量都得到提高。因此“稻魚”種養(yǎng)模式能夠提高土壤肥力,促進(jìn)水稻生長。通過對(duì)“稻蝦”模式的研究基本得到跟“稻魚”模式相類似的結(jié)果,更為細(xì)致的研究包括:“稻蝦”模式能夠提高Cu、As、Mg、Mn等微量元素含量,降低Cd、Pb、Fe、Ca等金屬元素含量,還能降低土壤的緊實(shí)度、提高孔隙度、降低容重,從而改善土壤結(jié)構(gòu)?!暗绝啞狈N養(yǎng)模式研究土壤的內(nèi)容最多,“稻鱉”等其他的種養(yǎng)模式研究較少,但基本上所有的研究結(jié)果都和“稻魚”及“稻蝦”的相似。而孟祥杰等研究表明,以上幾種“水稻+”種養(yǎng)模式對(duì)土壤肥力提升效果為“稻蛙”>“稻鴨”>“稻蝦”>“稻魚”>“稻鱉”。

        4 “水稻+”種養(yǎng)模式對(duì)生物多樣性的影響

        研究發(fā)現(xiàn),“水稻+”的模式能夠改變水稻生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性?!暗绝啞蹦J侥軌蚝芎玫乜刂扑咎镏邪s草在內(nèi)的植物群落和昆蟲類的二化螟、稻飛虱、卷葉螟的群落,對(duì)紋枯病和稻瘟病等病蟲害也有一定的控制效果,影響天敵種群包括蜘蛛的多樣性及水體底棲動(dòng)物的多樣性,“稻鴨”模式下生物多樣性有一定程度的下降。

        而“稻魚”和“稻鱉”模式在病蟲草害的控制上都有一定的效果,但“稻魚”模式增加了水體中的浮游生物的密度和生物量,提高了多樣性。

        “稻蝦”模式能夠一定程度上控制害蟲,但隨著耕種時(shí)間的增長,稻田中生物多樣性先下降,后增加,并達(dá)到一定的平衡,使害蟲危害不會(huì)更嚴(yán)重,同時(shí)稻田雜草的趨勢(shì)也是短期內(nèi)下降,隨著種植模式的延長雜草的多樣性增加,并形成新的雜草群落。相比來說,“稻蟹”模式由于幾乎是采用無農(nóng)藥和化肥模式種植,因此其稻田的生物多樣性顯著增加,其稻田蜘蛛數(shù)量顯著多于常規(guī)稻田。

        5 “水稻+”種養(yǎng)模式對(duì)碳排放的影響

        由于農(nóng)業(yè)是人為排放溫室氣體(CH和NO)的主要來源之一,而水稻又是全球重要的糧食作物之一,我國2020年種植面積已達(dá)3 007.6萬hm,總產(chǎn)量達(dá)到2.12億t。因此,水稻種植的減排問題受到廣泛關(guān)注。

        研究發(fā)現(xiàn),“水稻+”種養(yǎng)模式能在總體上降低溫室氣體的排放,從而達(dá)到減排效果,但是不同模式之間存在一定的差異。例如,“稻鴨”模式能夠顯著降低甲烷的排放量,但是也顯著增加了氧化亞氮的排放量,兩者的綜合溫室效應(yīng)顯著低于常規(guī)稻田。而“稻魚”“稻蟹”模式能同時(shí)降低甲烷和氧化亞氮的排放量,達(dá)到減排效果。對(duì)于“稻蝦”的研究則發(fā)現(xiàn),秸稈還田的情況下,甲烷的排放量比秸稈不還田稻田以及還田稻田下降顯著,而二氧化碳和氧化亞氮的排放量無顯著差異,但總體的減排效果顯著。

        6 “水稻+”種養(yǎng)模式與食品安全

        對(duì)于“水稻+”種養(yǎng)模式對(duì)食品安全的研究較少,公眾普遍認(rèn)為這種模式是一種綠色高效的種植模式,因?yàn)闇p少了化肥和農(nóng)藥的投入。已有研究表明,“稻蝦”模式能夠保證大米中的重金屬含量不超標(biāo),同時(shí)小龍蝦體內(nèi)的重金屬含量符合無公害農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量要求;“稻鴨”種植模式能夠降低多菌靈、三環(huán)唑和噻嗪酮的含量;但是張敬衛(wèi)等對(duì)哈尼梯田中“稻魚”共作環(huán)境中農(nóng)藥殘留進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)其水環(huán)境中含有12種有機(jī)氯農(nóng)藥,底泥中含有11種,且存在新的外源農(nóng)藥來源,說明存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

        7 總結(jié)及展望

        從目前的研究結(jié)論可知,“水稻+”種養(yǎng)模式基本可以保證水稻正常生長及產(chǎn)量穩(wěn)定;總體上降低面源污染,提高水質(zhì);增加土壤肥力及土壤微生物多樣性,降低碳排放,保證食品安全。但“稻魚”“稻蟹”“稻蝦”和“稻鴨”種養(yǎng)模式在養(yǎng)殖過程中存在一定的環(huán)境污染;且“稻鴨”模式對(duì)稻田生物多樣性影響較為嚴(yán)重。因此,在養(yǎng)殖過程中應(yīng)該注意控制水質(zhì)污染的擴(kuò)散,合理規(guī)劃養(yǎng)殖密度。

        顯然,目前的“水稻+”種養(yǎng)模式都是第一產(chǎn)業(yè)的融合,即將種植農(nóng)業(yè)與養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)相結(jié)合,充分利用生態(tài)空間及資源,從而獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。且目前普遍存在養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)比種植產(chǎn)業(yè)獲得的效益更加可觀,造成重養(yǎng)殖、輕種植的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象既不利于糧食生產(chǎn),也可能因?yàn)橹仞B(yǎng)殖而過度投喂導(dǎo)致環(huán)境污染。因此,在實(shí)施過程中應(yīng)該規(guī)范種養(yǎng)實(shí)施標(biāo)準(zhǔn),保證糧食生產(chǎn)面積,避免過度養(yǎng)殖。

        對(duì)于農(nóng)民和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)來說,“水稻+”種養(yǎng)模式獲得的經(jīng)濟(jì)效益和回報(bào)率并不是很高,且容易受到市場(chǎng)沖擊。隨著生活水平的提高,公眾對(duì)于旅游的需求也越來越旺盛,因此建議可以將“水稻+”種養(yǎng)模式再增加旅游服務(wù),使經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)一步得到提升,使農(nóng)民和農(nóng)業(yè)企業(yè)進(jìn)一步獲得更高的效益。

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