绿色农业框架下稻田种养模式研究汇总

       稻田生态种养是我国农业耕作制度的重要组成部分。近几年发展迅速的种-养结合生产模式主要包括：稻-鸭、稻-虾、稻-鱼、稻-蟹、稻-鳖、稻-蛙以及稻-鱼-鸡等稻田种养结合循环农业模式。

      这些生态种养模式与单一稻田种植模式相比, 通过在稻田中放养水禽/水产、养殖生物的觅食等活动对稻田杂草和水稻病虫起到一定的防控作用, 生物粪便可作为有机肥, 减少化学药剂和无机肥的施用, 实现水稻稳产的同时, 可以增加水禽/水产收益, 改善农(水)产品品质, 也可改善稻田土壤性状和农田生态环境。

      在稻米品质方面, 辽宁省水稻研究所研究团队发现稻-鳖种养模式与单一水稻种植模式相比, 糙米蛋白质含量和铅含量显著降低, 铁和硒含量显著增加, 4-氨基丁酸、抗氧化性物质α-生育酚、β-羟肉豆蔻酸、奎宁酸及半乳糖醇均显著上调。也就是说, 稻蟹生态种养模式在稳产的基础上可以增加优质食味粳稻稻米的营养价值。

       梁玉刚等对种养情况下水稻的抗倒伏性能进行了研究, 发现垄作稻-鱼-鸡共生和垄作稻-鸡共生模式能够提高水稻穗长和穗鲜重, 稳定水稻产量, 增加水稻茎秆节间外径和壁厚, 提高茎秆抗折力和抗弯截面模量, 降低茎秆最大应力和倒伏指数。

       由于种-养系统有动物的参与, 与单作水稻相比, 种-养模式对农田养分也产生了较为显著的影响。佀国涵等通过分析稻-虾共作系统中氮(N)和磷(P)的循环特征及盈亏状况, 发现稻虾共作模式降低了N和P输出/输入比, 促进了土壤中N和P的累积, 但增加了系统N和P表观损失量。这对合理调控稻-虾共作系统养分循环和平衡, 指导系统N和P优化管理具有重要的意义。朱杰等研究团队探明稻-虾共作模式显著提升水稻抽穗期稻田土壤中硝态氮、全氮及全碳的含量, 对土壤碳氮比、碱解氮和铵态氮含量没有显著影响。

       在生物多样性方面, 稻-虾共作模式显著增加稻田土壤nirK基因微生物的丰富度指数, 但对nirK基因微生物的多样性指数影响不显著。硝态氮含量是影响nirK反硝化细菌群落结构的主效因子。可见, 稻-虾共作模式对微生物多样性指数没有显著影响, 但显著增加了微生物丰富度指数, 而且稻-蟹共作系统还显著增加了蜘蛛个体数量(马晓慧等)。

       曹林奎教授研究团队基于能值分析了青浦区稻-蛙生态种养模式生产系统, 得到该系统承受环境压力较小, 能值可持续指标表现良好, 可持续发展潜力大; 但同时指出系统自我维持力弱, 受经济社会影响波动较大。同时该团队还研究表明稻田投放初始覆盖面积70.0%的多根紫萍和少根紫萍都能在降低稻田杂草密度和生物量的同时维持杂草群落的多样性, 且多根紫萍覆盖能促进水稻产量增长, 对保护稻田生物多样性和减少农田化学农药的施用提供了保证。

       此外，在温室气体的排放方面, 稻田是温室气体甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的重要排放源, 因此, 控制稻田温室气体排放对缓解全球温室效应具有重要作用。诸多研究团队均指出, 稻田种-养结合循环农业由于稻田养殖生物在稻田生态系统中添加生态位、延长食物链的增环作用, 通过其持续运动、觅食活动等, 不同程度地影响稻田温室气体的排放量, 总体呈现出减缓温室效应的趋势(徐祥玉、王强盛和袁家富等)。

   虽然种-养共作模式有诸多优点，但 曹凑贵教授等指出稻-虾共作模式具有“双刃性”，主要体现在  

   (1)稳粮增效的同时存在重虾轻稻的现象; 

   (2)提高土壤肥力, 但同时加剧了土壤次生潜育化; 

   (3)涵养水源, 但同时可能增加水资源消耗;

   (4)减肥减药的同时增加了水体富营养化的风险; 

   (5)虫害减轻的同时某些病害加重。

      他们建议稻-虾共作应该: 因地制宜, 避免盲目发展; 研究标准, 规范化发展; 优化模式, 科学水肥调控; 因势利导, 防治病虫草害, 为稻虾共作模式的可持续发展提供依据。

       总之, 随着长江经济带发展战略的实施, 推动长江经济带绿色、高质量、可持续发展是当前正在实施的区域协调发展战略之一。

文献来源：

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     王丰, 赖彦岑, 唐宗翔, 郑敏敏, 史俊, 顾麦云, 沈健英, 曹林奎, 沙之敏. 浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2021, 29(4): 672-682

     钟颖, 沙之敏, 顾麦云, 翁丹龙, 杜继平, 曹林奎. 基于能值分析的稻蛙生态种养模式效益评价[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2021, 29(3): 572−580

     梁玉刚, 陈奕沙, 陈璐, 马微微, 孟祥杰, 黄璜, 余政军. 垄作稻-鱼-鸡共生对水稻茎秆倒伏、穗部性状及产量的影响[J].中国生态农业学报(中英文), 2021, 29(2): 379−388

      易军, 符慧娟, 李星月, 朱从桦, 李其勇, 张鸿. 化学农药减量化措施对水稻病虫草害发生及产量的影响[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(12): 1913-1923

     宋蝶, 何忠虎, 董永华, 戴巍, 杨晓磊, 曹林奎, 沙之敏. 沼液施用条件下添加浮萍对稻田氮素流失和Cu、Pb变化的影响[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(4): 608−618

     黄国勤. 长江经济带稻田耕作制度绿色发展探讨[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2020, 28(1): 1−7

     佀国涵, 袁家富, 彭成林, 夏贤格, 程建平, 徐祥玉, 贾平安, 谢媛圆, 周剑雄. 稻虾共作模式氮和磷循环特征及平衡状况[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(9): 1309-1318

      马晓慧, 车喜庆, 王井士, 桑海旭. 稻蟹共作与常规稻田蜘蛛群落组成及多样性分析[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(8): 1157-1162

      胡亮亮, 赵璐峰, 唐建军, 郭梁, 丁丽莲, 张剑, 任伟征, 陈欣. 稻鱼共生系统的推广潜力分析——以中国南方10省为例[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(7): 981-993

      朱杰, 刘海, 吴邦魁, 袁峰, 刘章勇, 金涛. 稻虾共作对稻田土壤nirK反硝化微生物群落结构和多样性的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(9): 1324-1332

      王强盛. 稻田种养结合循环农业温室气体排放的调控与机制[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(5): 633−642

       徐祥玉, 张敏敏, 彭成林, 佀国涵, 周剑雄, 谢媛圆, 袁家富. 稻虾共作对秸秆还田后稻田温室气体排放的影响[J]. 中国生态农业学报, 2017, 25(11): 1591-1603

       曹凑贵, 江洋, 汪金平, 袁鹏丽, 陈松文. 稻虾共作模式的“双刃性”及可持续发展策略[J]. 中国生态农业学报, 2017, 25(9): 1245-1253