放養(yǎng)密度對(duì)稻漁（禽）共生模式水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的影響研究進(jìn)展

戴林秀 李京詠 彭翔 楊謙 徐強(qiáng) 竇志 高輝

（揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院/江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省作物遺傳生理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn)/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/揚(yáng)州大學(xué)水稻產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009；第一作者：dai241206@163.com；*通訊作者：qiangxu@yzn.edu.cn）

水稻是世界上最主要的糧食作物之一，近50%的人口以稻米為主食，由于人口的快速增長(zhǎng)，糧食供給形勢(shì)嚴(yán)峻，稻米的可持續(xù)生產(chǎn)十分重要[1-2]。在水稻種植過程中，化肥的大量施用使得肥料中的養(yǎng)分不能被有效利用，肥藥的過量施用還會(huì)造成農(nóng)業(yè)面源污染。雖然水稻連年獲得了高產(chǎn)，卻因肥藥的使用也帶來環(huán)境的一些損害，傳統(tǒng)稻作模式生產(chǎn)效益不高，不能給農(nóng)民帶來高額利潤(rùn)，影響農(nóng)民種植水稻的積極性[3-4]。如何協(xié)調(diào)環(huán)境保護(hù)和增產(chǎn)增收之間的矛盾，成為新時(shí)代水稻生產(chǎn)高質(zhì)量發(fā)展需要解決的問題。

稻田綜合種養(yǎng)是我國生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的典型模式[5]，是指在稻田中進(jìn)行水產(chǎn)（禽）養(yǎng)殖，將稻田種稻和水產(chǎn)（禽）養(yǎng)殖結(jié)合起來，充分利用稻田濕地生態(tài)系統(tǒng)，發(fā)揮水稻和養(yǎng)殖產(chǎn)品共生互利作用，從而獲得水稻和養(yǎng)殖產(chǎn)品雙收的一種生態(tài)種養(yǎng)模式。稻田綜合種養(yǎng)有利于稻田降肥減藥、控草除蟲、還田增肥和環(huán)境增綠，有效減少了化肥和農(nóng)藥的投入，減輕了農(nóng)業(yè)面源污染，實(shí)現(xiàn)了“一水多用、一地多收、一年多產(chǎn)、穩(wěn)糧增效”，促進(jìn)了稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、綠色、高效發(fā)展[6]。廣義上，稻田綜合種養(yǎng)可分為連作和共生模式，加強(qiáng)稻漁（禽）共生技術(shù)的研究，不僅可以提升我國土地與水資源的利用率，還可以在保證水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的基礎(chǔ)上為人類提供更多的水產(chǎn)（禽）動(dòng)物蛋白，彌補(bǔ)江湖禁捕退捕等造成的蛋白供給缺失[7]。然而，由于水產(chǎn)（禽）動(dòng)物的經(jīng)濟(jì)效益高于水稻，一些農(nóng)戶為了追求經(jīng)濟(jì)效益而肆意增加放養(yǎng)密度，盲目擴(kuò)張水產(chǎn)（禽）養(yǎng)殖規(guī)模，導(dǎo)致“種養(yǎng)天平”失衡且限制了水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)量和規(guī)格的提升，增加了水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，探索稻漁（禽）共生模式下適宜的水產(chǎn)（禽）動(dòng)物放養(yǎng)密度，對(duì)于獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的稻米和維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全意義重大。

1 稻田綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

稻田綜合種養(yǎng)在全球各地均有分布，但主要集中在亞洲，最早可以追溯到2 000 多年以前[8]。在我國，由于近年來國家的重點(diǎn)推廣支持，稻田綜合種養(yǎng)發(fā)展十分快速，種養(yǎng)面積突破254 萬hm2。其中，以湖北、湖南、四川和安徽4 個(gè)省份的種養(yǎng)面積最大，占全國總種養(yǎng)面積的58.58%。目前，稻蝦共作面積達(dá)126 萬hm2，占種養(yǎng)總面積的49.22%；其次是稻魚共作，面積為100萬hm2，占種養(yǎng)總面積的39.02%，位居第二；稻蟹、稻鰍、稻鯰、稻鱉等模式總占比＜10%[9]。稻田綜合種養(yǎng)是新時(shí)代最具活力、潛力和特色的朝陽產(chǎn)業(yè)之一，在助力國家扶貧攻堅(jiān)、推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展、保障農(nóng)產(chǎn)品安全等方面發(fā)揮了重要作用?！笆濉逼陂g，國家對(duì)傳統(tǒng)粗放型的共作模式進(jìn)行了技術(shù)創(chuàng)新，“十四五”期間稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)將向著現(xiàn)代化、專業(yè)化、規(guī)?；哪繕?biāo)進(jìn)一步發(fā)展，并逐漸形成標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)體系和規(guī)程[10]。伴隨著技術(shù)模式的優(yōu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，稻田綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)鏈將進(jìn)一步延伸，實(shí)現(xiàn)一二三產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

2 稻田綜合種養(yǎng)水產(chǎn)動(dòng)物規(guī)格及投放標(biāo)準(zhǔn)

稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)規(guī)范中，應(yīng)結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物生長(zhǎng)特性、水稻穩(wěn)產(chǎn)和稻田生態(tài)環(huán)保的要求，合理設(shè)定水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物的投放密度以達(dá)到最高目標(biāo)單產(chǎn)[11]。稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定水產(chǎn)動(dòng)物規(guī)格及投放標(biāo)準(zhǔn)如下。但目前已經(jīng)發(fā)布的稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)規(guī)范并未區(qū)分連作和共作，稻漁（禽）共生模式中適宜的水產(chǎn)（禽）動(dòng)物規(guī)格及投放標(biāo)準(zhǔn)亟待研究。

稻蝦共作：幼蝦投放時(shí)間應(yīng)在3—4月，第一批以體長(zhǎng)3～4 cm 標(biāo)準(zhǔn)每hm2投放90 000～120 000 只或以體長(zhǎng)4～5 cm 標(biāo)準(zhǔn)每hm2投放75 000～90 000 只為宜，第二批以體長(zhǎng)5 cm 左右標(biāo)準(zhǔn)每hm2投放30 000 ～60 000只。親蝦投放應(yīng)在8—9月，以35 g/只標(biāo)準(zhǔn)，每hm2投放225～450 kg 為宜[12]。

稻鱉共作：在水稻移栽后2 個(gè)月投放鱉苗，規(guī)格為150～250 g/只，每hm2投放3 750～5 250 只；或規(guī)格為250～350 g/只，每hm2投放2 700～3 750 只；或規(guī)格為350～500 g/只，每hm2投放1 800～2 700 只；或規(guī)格為500～750 g/只，每hm2投放1 500～1 800 只[13]。

稻鰍共作：在秧苗移栽10～20 d 后投放鰍苗，我國中部和南方地區(qū)以3～4 cm/尾標(biāo)準(zhǔn)每hm2投放150 000～225 000 尾為宜；北方地區(qū)，以7～8 cm/尾標(biāo)準(zhǔn)每hm2投放75 000～90 000 尾為宜[14]。

稻鯉共作（山丘型）：水稻返青后投放魚苗，以50～80 尾/kg 標(biāo)準(zhǔn)每hm2投放4 500～7 500 尾為宜[15]。

3 放養(yǎng)密度對(duì)稻漁（禽）共生模式水稻產(chǎn)量的影響

關(guān)于稻漁（禽）共生模式是否能提高水稻產(chǎn)量，前人已有較多研究。稻漁（禽）共生中的水產(chǎn)（禽）動(dòng)物使原來的稻田食物鏈結(jié)構(gòu)趨向多鏈化、多元化，水產(chǎn)（禽）動(dòng)物投放密度在一定范圍內(nèi)有利于增加稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效促進(jìn)水稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮，提高水稻分蘗成穗率和結(jié)實(shí)率等，使得水稻產(chǎn)量得以增加[16]。但水產(chǎn)（禽）動(dòng)物投放密度過大會(huì)對(duì)水稻生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面作用，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此，水產(chǎn)（禽）動(dòng)物的放養(yǎng)密度對(duì)水稻產(chǎn)量的影響呈現(xiàn)雙刃性的特點(diǎn)。

崔榮陽等[17]研究表明，低密度稻鴨、稻蟹共生模式均提高了水稻產(chǎn)量，與孫文通等[18]和王強(qiáng)盛等[19]研究一致。這主要由于殘余的飼料和鴨、蟹糞便等可緩慢且持續(xù)不斷地提供碳/氮源，直接增加田面水體和土壤的有效養(yǎng)分，且鴨和蟹覓食田間浮萍雜草，間接使更多的養(yǎng)分被水稻吸收，水稻產(chǎn)量明顯增加。此外，鴨、蟹田間活動(dòng)促進(jìn)土壤中硫化氫和沼氣釋放，使根系可以更好地深扎，且在一定程度上釋放出被土壤固定的養(yǎng)分，改善了土壤氧化還原狀況，促進(jìn)氮的礦化和硝化，從而有利于水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量增加。高密度鴨處理水稻產(chǎn)量低于低密度鴨處理可能是由于放鴨密度過大導(dǎo)致前期大面積水稻幼苗被破壞，后期谷穗被取食造成[20-21]。但LI 等[22]及呂東鋒等[23]對(duì)稻蟹共生的研究都發(fā)現(xiàn)，中華絨螯蟹的放養(yǎng)密度對(duì)水稻產(chǎn)量沒有顯著影響，這可能與水產(chǎn)動(dòng)物的生態(tài)習(xí)性、試驗(yàn)條件有關(guān)。一方面，稻株莖葉交錯(cuò)形成蔭蔽為河蟹提供躲避和蛻殼生長(zhǎng)的環(huán)境，河蟹在稻田活動(dòng)減少病蟲草害的發(fā)生，提高水稻產(chǎn)量；另一方面，河蟹對(duì)水稻有夾苗行為，過早讓河蟹入田容易損害水稻群體，影響水稻產(chǎn)量。

寇祥明等[24]研究表明，稻田中克氏原螯蝦（小龍蝦）放養(yǎng)密度增加，能提高水稻葉綠素含量和單位面積穗數(shù)，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。但當(dāng)蝦苗密度＞4 尾/m2時(shí)，因?yàn)樾↓埼r活動(dòng)影響水稻分蘗和揚(yáng)花，導(dǎo)致水稻分蘗量、穗粒數(shù)減少，水稻產(chǎn)量下降。其原因可能在于，隨著小龍蝦放養(yǎng)密度的增加，一方面小龍蝦殘餌、排泄物進(jìn)入稻田，稻田氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加，一定程度上為水稻培肥，促進(jìn)水稻分蘗；另一方面小龍蝦喜食水生植物嫩芽，包括水稻分蘗期嫩芽、稻根，放養(yǎng)密度過高在一定程度上限制了水稻分蘗發(fā)生。

謝洪科等[25]研究表明，放養(yǎng)較高密度的蛙類，尤其是青蛙和牛蛙，可以在一定程度上提高水稻產(chǎn)量。由于蛙類以稻田害蟲等昆蟲為食，減少了稻田系統(tǒng)中物質(zhì)與能量的外流，一部分轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，增加了稻田營(yíng)養(yǎng)，從而促進(jìn)了水稻分蘗。養(yǎng)殖蛙類具有減少水稻基部寬度、提高水稻植株松散度的作用，隨著牛蛙和青蛙放養(yǎng)密度的增加，水稻植株松散度增大的趨勢(shì)越明顯，促進(jìn)了水稻正常生長(zhǎng)，增加了綠葉總面積和群體葉面積指數(shù)，有利于水稻群體光合速率的提高。

4 放養(yǎng)密度對(duì)稻漁（禽）共生模式稻米品質(zhì)的影響

農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題是近些年來人們一直關(guān)注的焦點(diǎn)。多數(shù)研究表明，與傳統(tǒng)稻作模式相比，稻漁（禽）共生模式可有效減少化肥、農(nóng)藥投入，提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，并可以達(dá)到綠色有機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。水產(chǎn)（禽）動(dòng)物在稻田中活動(dòng)，可有效防控雜草和部分病蟲害，減輕化肥農(nóng)藥過量施用帶來的面源污染，提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、生態(tài)、安全的生產(chǎn)目標(biāo)[26]。蛙類是稻田害蟲的天敵，劉功朋[27]研究認(rèn)為，在稻田養(yǎng)殖各種蛙類對(duì)稻飛虱均有一定的防治效果，隨著蛙類放養(yǎng)密度的增加，稻飛虱數(shù)量逐漸減少。與空白處理相比，900 只/hm2和1 500 只/hm2處理對(duì)稻飛虱的防控可提高60%～70%。稻飛虱危害減輕，可間接提高稻米的安全衛(wèi)生品質(zhì)。余學(xué)祥[28]研究表明，每hm2稻田放養(yǎng)蛋鴨150 只時(shí)，水稻一般不發(fā)生病蟲草害，大幅減少了化肥、農(nóng)藥的施用量，且稻谷的品質(zhì)得到提高。李敬偉等[29]研究表明，在不減少水稻產(chǎn)量的前提下，適當(dāng)降低河蟹放養(yǎng)密度可減少水體中餌料環(huán)境殘余量，通過河蟹的生長(zhǎng)發(fā)育活動(dòng)達(dá)到為稻田除草、滅蟲、疏土和增肥的目的，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)稻米，稻米的糙米率、精米率及整精米率有顯著提高趨勢(shì)，稻米的堊白粒率、堊白度及直鏈淀粉含量顯著降低，而稻米的蛋白質(zhì)、膠稠度和食味值明顯提高。

5 放養(yǎng)密度對(duì)稻漁（禽）共生模式生態(tài)環(huán)境的影響

傳統(tǒng)水稻高產(chǎn)過于依靠農(nóng)藥、化肥等大量投入，導(dǎo)致農(nóng)藥、化肥的利用率較低，并給生態(tài)環(huán)境造成了日趨嚴(yán)重的負(fù)面影響。稻漁（禽）共生模式中，水產(chǎn)（禽）動(dòng)物的養(yǎng)殖也需要一定飼料的投入，尤其是放養(yǎng)密度提高后是否會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染加重亦受關(guān)注。

XU 等[30]在遼寧盤錦的研究表明，通過優(yōu)化河蟹放養(yǎng)密度，水稻和河蟹產(chǎn)量可以分別提高8%～12%和9%，環(huán)境負(fù)載率降低9%～34%，而系統(tǒng)可持續(xù)性提高4%～36%。寇祥明等[24]研究表明，蝦苗密度增加，飼料中的氮、磷輸入增加，小龍蝦對(duì)氮、磷的利用率呈先增加后下降趨勢(shì)，當(dāng)蝦苗放養(yǎng)密度＞8 尾/m2時(shí)，小龍蝦對(duì)氮、磷的利用率下降。這主要是因?yàn)榉硼B(yǎng)密度過大，小龍蝦成活率下降，總體食用量低于飼料投入量，導(dǎo)致盈余的氮、磷殘留在土壤中。氮素還會(huì)通過氨揮發(fā)和硝化-反硝化過程進(jìn)入到大氣中，這些散失的氮主要以活性氮形式存在于環(huán)境中，是導(dǎo)致溫室氣體排放增加、地下水污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化和土壤酸化的原因之一[31-32]。FANG等[33]研究表明，合理的蛙放養(yǎng)密度是15 000 只/hm2，與傳統(tǒng)稻作相比，可以降低46%溫室氣體排放，增加生態(tài)系統(tǒng)效益30 596 元/hm2。

稻田水體的銨態(tài)氮多來自于生物代謝和有機(jī)物的分解還原，水體中銨態(tài)氮含量的高低是水體是否受到有機(jī)污染的重要標(biāo)志之一[34]。孫文通等[18]研究表明，水稻分蘗期和揚(yáng)花期高密度養(yǎng)蟹處理的銨態(tài)氮含量明顯高于低密度和不養(yǎng)蟹處理，而其余時(shí)期無明顯差異。丁偉華等[35]研究表明，在稻魚共生模式中，當(dāng)魚的放養(yǎng)密度增至3 000 kg/hm2時(shí)，水體總磷和銨態(tài)氮含量顯著提高，面源污染風(fēng)險(xiǎn)增加。但魚放養(yǎng)密度為2 250 kg/hm2時(shí)，不會(huì)造成明顯的水體污染物增加，并且經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益佳。所以，合理的放養(yǎng)密度可以使水稻吸收利用流失的養(yǎng)分，并減少資源浪費(fèi)和水體污染風(fēng)險(xiǎn)[36]。

研究表明，水稻害蟲天敵十分廣泛，如蜘蛛和黑肩綠盲蝽等，然而農(nóng)藥的施用對(duì)害蟲天敵影響很大，因此減少農(nóng)藥的施用能一定程度上保護(hù)稻田害蟲天敵，并降低環(huán)境污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境起到防護(hù)作用[37-41]。蛙類作為一種食蟲動(dòng)物，在人為增加蛙類放養(yǎng)密度時(shí)，會(huì)對(duì)稻田害蟲天敵造成影響。劉功朋[27]研究表明，不同蛙類對(duì)蜘蛛和黑肩綠盲蝽的影響不同，其中牛蛙對(duì)蜘蛛的影響最大，隨著密度增加，蜘蛛數(shù)量減少。蛙類對(duì)黑肩綠盲蝽的影響很小。

6 展望

“十四五”期間，全國稻田綜合種養(yǎng)總面積將接近267 萬hm2，稻漁（禽）共生面積也將進(jìn)一步擴(kuò)大。稻漁（禽）共生模式在保障糧食安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。其中，水產(chǎn)（禽）動(dòng)物放養(yǎng)密度是制約稻田綜合種養(yǎng)進(jìn)一步綠色高效發(fā)展的關(guān)鍵因素。探索適宜的放養(yǎng)密度、優(yōu)化種養(yǎng)結(jié)構(gòu)要在穩(wěn)糧的基本原則下進(jìn)行，在保證糧食安全的前提下產(chǎn)出更多的水產(chǎn)（禽）動(dòng)物，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，提高農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，避免無序擴(kuò)大水產(chǎn)（禽）動(dòng)物養(yǎng)殖密度、片面追求養(yǎng)殖效益，防止耕地非糧化。各地區(qū)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、環(huán)境條件科學(xué)布局，推進(jìn)稻田綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。與水稻單作相比，稻漁（禽）共生模式減少了化肥農(nóng)藥的施用量，卻增加了水產(chǎn)（禽）動(dòng)物飼料的投入量。探索合理的水產(chǎn)（禽）動(dòng)物放養(yǎng)密度有助于節(jié)約飼料資源、降低氮磷環(huán)境盈余和水體富營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)?？傊?，稻漁（禽）共生模式的規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化有助于獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)糧促漁及環(huán)境友好的多重目標(biāo)。