“水稻+”綜合種養模式研究進展

劉 全，付新華，3*，印文彪 (.浙江星秀農業科技有限公司，浙江嘉興 34299；2.華中農業大學植物科學技術學院，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年種植面積達到3 007.6萬hm，總產量達到2.12億t。雖然種植面積和產量都高居前列，但由于近代以來的經濟和社會的發展導致生產方式的極大改變，從而產生了嚴重的環境問題、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，科學家們提出了“水稻+”的種養結合模式，來解決或緩解以上問題。“水稻+”種養模式是我國一種傳統的農業生產模式，最早出現的是2000多年前的“稻魚”種養模式，后來陸續出現“稻蝦”“稻蟹”“稻鴨”“稻鱉”“稻蛙”等，以及更為復雜的“稻魚雞”“稻蝦鱔”“稻魚螺”等模式。但目前對于“水稻+”種養模式推廣最廣、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+”種養模式的研究進展，主要闡述這幾種種養模式對水稻生長及產量的影響，對稻田生態中的水質、土壤的影響，對稻田生態系統生物多樣性(節肢動物、雜草、底棲動物、浮游動物)的影響，對稻田系統的溫室氣體排放的影響，以及對食品安全的影響，并提出相關的改進和實施建議。

1 “水稻+”種養模式對水稻生長及產量的影響

水稻種植是為了獲得高產，然而在水稻種植的空間內進行相關的養殖，是否對水稻的生長和產量有影響，是科學家們非常關注的問題。為了明確其影響程度和影響機制，科學家們進行了大量的研究。

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，可保證水稻和常規高產田相同的產量，而周江偉等的研究顯示，“稻魚”共作模式下不使用農藥也能是水稻產量增產。彭詩瑤等通過對湖南省辰溪縣“稻魚”共作模式的調查研究表明，辰溪縣“稻魚”共作模式的水稻產量比常規高產田增產5%～10%，同時農藥減少用量達68%，肥料用量減少達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量。

對于“稻蝦”“稻蟹”共作模式，大部分研究表明能穩產和增產，但需要合理使用氮肥，少量的研究表明存在減產現象。

然而，對“稻鴨”模式的研究表明存在較多減產的案例。減產的主要原因在于：種植過程中施肥不夠或者沒有使用農藥，甚至是因為養鴨密度太高導致減產。部分研究表明，“稻鴨”共作可以穩產和增產，但種植過程中必須使用足夠農藥、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量，且可以不用施用農藥。

2 “水稻+”種養模式水質的影響

由于“水稻+”種養模式中養殖物種對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藥化肥的使用，提升生態的健康程度。夏新等研究表明，“稻蝦”種養模式能夠顯著降低農藥化肥的使用，同時能夠顯著改善水稻田中水質，減少環境污染的作用。

但是通過文獻分析發現，“稻魚”“稻蟹”“稻蝦”和“稻鴨”共作模式在養殖的過程中都存在水質污染較常規種植嚴重的情況。在有養殖的情況下，一般水稻田的DO會下降，COD會升高，全氮、銨態氮和硝態氮顯著升高，從而導致水質污染，甚至通過調查水中藻類和微生物發現，在“水稻+”種養結合的水稻田中藍藻、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變差的問題。

3 水稻+”種養模式對土壤理化性質的影響

研究發現，采用“水稻+”種養模式，都能夠在一定程度上改善土壤的物理性狀、肥力養分、酶類以及微生物。“稻魚”種養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，孫悅等研究發現，土壤中總碳和有機質含量都得到提高。因此“稻魚”種養模式能夠提高土壤肥力，促進水稻生長。通過對“稻蝦”模式的研究基本得到跟“稻魚”模式相類似的結果，更為細致的研究包括：“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度、提高孔隙度、降低容重，從而改善土壤結構。“稻鴨”種養模式研究土壤的內容最多，“稻鱉”等其他的種養模式研究較少，但基本上所有的研究結果都和“稻魚”及“稻蝦”的相似。而孟祥杰等研究表明，以上幾種“水稻+”種養模式對土壤肥力提升效果為“稻蛙”>“稻鴨”>“稻蝦”>“稻魚”>“稻鱉”。

4 “水稻+”種養模式對生物多樣性的影響

研究發現，“水稻+”的模式能夠改變水稻生態系統中的生物多樣性。“稻鴨”模式能夠很好地控制水稻田中包括雜草在內的植物群落和昆蟲類的二化螟、稻飛虱、卷葉螟的群落，對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，但隨著耕種時間的增長，稻田中生物多樣性先下降，后增加，并達到一定的平衡，使害蟲危害不會更嚴重，同時稻田雜草的趨勢也是短期內下降，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，其稻田蜘蛛數量顯著多于常規稻田。

5 “水稻+”種養模式對碳排放的影響

由于農業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3 007.6萬hm，總產量達到2.12億t。因此，水稻種植的減排問題受到廣泛關注。

研究發現，“水稻+”種養模式能在總體上降低溫室氣體的排放，從而達到減排效果，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顯著低于常規稻田。而“稻魚”“稻蟹”模式能同時降低甲烷和氧化亞氮的排放量，達到減排效果。對于“稻蝦”的研究則發現，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+”種養模式與食品安全

對于“水稻+”種養模式對食品安全的研究較少，公眾普遍認為這種模式是一種綠色高效的種植模式，因為減少了化肥和農藥的投入。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，同時小龍蝦體內的重金屬含量符合無公害農產品質量要求；“稻鴨”種植模式能夠降低多菌靈、三環唑和噻嗪酮的含量；但是張敬衛等對哈尼梯田中“稻魚”共作環境中農藥殘留進行檢測，發現其水環境中含有12種有機氯農藥，底泥中含有11種，且存在新的外源農藥來源，說明存在一定的安全風險。

7 總結及展望

從目前的研究結論可知，“水稻+”種養模式基本可以保證水稻正常生長及產量穩定；總體上降低面源污染，提高水質；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”種養模式在養殖過程中存在一定的環境污染；且“稻鴨”模式對稻田生物多樣性影響較為嚴重。因此，在養殖過程中應該注意控制水質污染的擴散，合理規劃養殖密度。

顯然，目前的“水稻+”種養模式都是第一產業的融合，即將種植農業與養殖農業相結合，充分利用生態空間及資源，從而獲得更多的經濟效益。且目前普遍存在養殖產業比種植產業獲得的效益更加可觀，造成重養殖、輕種植的現象。這種現象既不利于糧食生產，也可能因為重養殖而過度投喂導致環境污染。因此，在實施過程中應該規范種養實施標準，保證糧食生產面積，避免過度養殖。

對于農民和農業生產企業來說，“水稻+”種養模式獲得的經濟效益和回報率并不是很高，且容易受到市場沖擊。隨著生活水平的提高，公眾對于旅游的需求也越來越旺盛，因此建議可以將“水稻+”種養模式再增加旅游服務，使經濟價值進一步得到提升，使農民和農業企業進一步獲得更高的效益。