稻虾共作模式的“双刃性”及可持续发展策略

中国生态农业学报2017年9月第25卷第9期ChineseJournalofEco-Agriculture,Sep.2017,25(9):12451253*国家重点研发专项(2017YFD0301400)和湖北省自然基金创新群体项目(2016CFA017)资助曹凑贵,主要研究方向为农业生态与可持续耕作制度。E-mail:[e-mail]收稿日期:2017-07-29接受日期:2017-08-14*ThisstudywassupportedbytheStateKeySpecialProgram(2017YFD0301400)andHubeiNaturalScienceFoundation(2016CFA017).Correspondingauthor,CAOCougui,E-mail:[e-mail].29,2017;acceptedAug.14,2017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1253CaoCG,JiangY,WangJP,YuanPL,ChenSW.“Dualcharacter”ofrice-crayfishcultureandstrategyforitssustainabledevelopment[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2017,25(9):12451253稻虾共作模式的“双刃性”及可持续发展策略*曹凑贵1,2,江洋1,汪金平1,2,袁鹏丽1,陈松文1(1.华中农业大学农业部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室武汉430070;2.长江大学主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心荆州434025)摘要:近年来,稻虾[水稻-克氏原螯虾(小龙虾)]共作模式由于其较高的综合效益而在全国范围内得以大力发展。其中以湖北省稻虾共作发展最为迅速,面积大,技术也较为成熟,并形成了“潜江模式”。本文介绍了稻虾共作模式的特点及其发展情况,以湖北省稻虾共作模式为研究对象,采用产业调查,结合试验示范和定位试验,研究了稻虾共作模式的生产和生态效应,重点分析了稻虾共作模式的“双刃性”。稻虾共作模式的“双刃性”主要体现在(1)稳粮增效,但同时存在重虾轻稻的现象:稻虾共作模式较传统水稻单作模式可增产4.63%~14.01%,改善稻米品质,但部分稻虾共作模式中忽略水稻的管理,导致水稻产量偏低;(2)提高土壤肥力,但同时加剧了土壤次生潜育化:稻虾共作模式土壤中易氧化态有机碳(ROC)、全氮、全磷、全钾含量要高于传统水稻单作模式,但稻虾共作模式土壤颜色偏暗,土壤结构更为紧密,潜育化明显;(3)涵养水源,但同时可能增加水资源消耗:稻虾共作模式中地下水位高的稻田水分利用率提高,储水功能增强,但地下水位低的稻田可能增加50%~80%的耗水量;(4)减肥减药、提高水体养分含量,但同时增加了水体富营养化的风险:稻虾共作模式肥料和农药成本分别降低了79.5%和50.0%,稻虾共作模式田面水的全氮、全磷含量及硝态氮、氨态氮含量均高于水稻单作;(5)虫害减轻,但某些病害加重,同时生物多样性发生变化:稻虾共作模式螟虫发生减轻,但基腐病加重,生物多样性随共作年限先降低后又增高。根据以上现状与问题,本研究提出了稻虾共作的模式优化及建议,如因地制宜,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。关键词:稻虾共作;水稻产量;土壤肥力;水体质量;病虫草害;生物多样性中图分类号:S344.9文献标识码:A文章编号:1671-3990(2017)09-1245-09“Dualcharacter”ofrice-crayfishcultureandstrategiesforitssustainabledevelopment*CAOCougui1,2,JIANGYang1,WANGJinping1,2,YUANPengli1,CHENSongwen1(1.KeyLaboratoryofCropPhysiology,EcologyandCultivation(TheMiddleReachesofYangtzeRiver),MinistryofEducation,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan430070,China;2.HubeiCollaborativeInnovationCenterforGrainIndustry,YangtzeUniversity,Jingzhou434025,China)1246中国生态农业学报2017第25卷“QianjiangMode”.Inthispaper,weintroducedthecharacteristicsandthedevelop-mentofrice-crayfishculture,andstudiedtheproductionandecologicaleffectsofrice-crayfishcultureinHubeiProvincebyinvestigation,demonstrationandlong-termexperiment.Andthe“dualcharacter”ofrice-crayfishculturewasilluminated.The“dualcharacter”ofrice-crayfishculturewasmainlyreflectedbythefollowingphenomena.(1)Rice-crayfishculturestabilizedfoodsynergy,butfavoredcrayfishoverrice.Riceyieldofrice-crayfishculturewasincreasedby4.63%14.01%comparedwithconventionalriceculture,andthericequalitywasimproved.Butsometimesthericeyieldwasdecreasedduetothepoormanagementforrice.(2)Rice-crayfishcultureimprovedthesoilfertility,butaggravatedthesoilgleization.Thecontentsofreadilyoxidizableorganiccarbon(ROC),totalN,totalPandtotalKinsoilofrice-crayfishfieldwerehigherthanthoseofconventionalricefield,butsoilcolorwasdarker,structurewastighter,thegleizationwasobvious.(3)Therice-crayfishcul-tureconservedwater,butinsomecasesincreasedwaterconsumption.Thewateruseefficiencyandwaterconservingcapacityinfieldwithhighgroundwaterlevelwerehigher,butwaterconsumptionwasincreasedby50%80%infieldwithlowgroundwaterlevel.(4)Therice-crayfishculturedecreasedfertilizersandpesticidesapplication,increasedwaternutrientcon-centration,butalsoincreasedtheriskofwatereutrophication.Thecostsoffertilizersandpesticidesweredecreasedby79.5%and50.0%,respectively.ThetotalN,totalP,nitrate-Nandammonia-Nconcentrationswerehigherinthesurfacewaterofrice-crayfishfield.(5)Thepestsamountsweredeceased,butsomediseaseoccurrenceincreasedandbiodiversitychangedinrice-crayfishfield.Thelepidopterapestsweredecreased,butthebasalrotwasheavier,andthebiodiversitywasdecreasedfirstly,thenincreasedbyyearsinrice-crayfishculture.Finally,wemadesomesuggestionsforimprovingtherice-crayfishculture,suchasadjustingmanagementstolocalconditionsanddecreasingblindness,standardizingdevelopment,optimizingpatternandregulatingwaterandfertilizerutilization,andscientificcontrolofdisease,pestsandweed.Thesesuggestionsmayensurethesustainabledevelopmentofrice-crayfishculture.Keywords:Rice-crayfishculture;Riceyield;Soilfertility;Waterquality;Diseases,weedsandpests;Biodiversity当前,我国农业正面临人均耕地面积减少、资源与环境约束加剧、保证粮食安全和农民增收难度越来越大等难题。近年来,湖北省潜江市创新发展出的“稻虾共作”[水稻(Oryzasativa)与克氏原螯虾(小龙虾,Procambarusclarkia)共作]生态种养高效模式,被农业部誉为“现代农业发展的成功典范,现代农业的一次革命”[1]。该模式的综合效益主要体现在农业增效上,实现了“一水两用、一田双收、稳粮增收、一举多赢”,有效提高了农田资源利用率和产出效益,拓展了发展空间,促进了传统农业的改造升级。然而,一方面,克氏原螯虾是甲壳类中分布最广的外来入侵物种;另一方面,大面积耕作改制会带来一定环境效应。为了科学地推进“稻虾共作”模式的发展和应用,本文拟从产业调查着手,结合试验示范、定位试验研究,分析“稻虾共作”模式的“双刃性”,为保证“稻虾共作”技术模式的合理规范应用和可持续发展提供依据。1稻虾共作模式的特点稻虾共作属于一种稻田种养结合的生态农业模式,即在稻田中养殖小龙虾并种植水稻,在水稻种植期间,小龙虾与水稻在稻田中互利共生。2001年,湖北省潜江市农民率先探索出稻田养殖小龙虾的“稻虾连作”模式,即通过在稻田开挖简易围沟的