稻蛙绿色种养模式研究及其可持续发展策略

李兴华，涂军明，陈展鹏，周强，王欢，张盛，蔡星星，陈杰，周楠

（黄冈市农业科学院，湖北黄冈 438000）

0 引言

稻田综合种养是利用稻田生态空间，通过共生方式将水产或水禽动物养殖于稻田浅水环境，而形成的一种水稻种植与动物养殖互利共生的生产模式[1]。中国稻田养殖历史悠久，已有2000年稻田养殖经验，是世界上最早进行稻田养殖的国家[2]。20世纪80年代，稻田综合种养在中国广泛推行，逐渐形成了在稻田中养殖鱼、虾、鳅、鳖、蛙等水产或两栖动物的生产模式[1]。稻田综合种养因其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[3]，21世纪以来，在中国得到快速发展，每年保持在200万hm2，形成了一个独特和稳定的稻田生产体系[4]。

蛙类人工驯养是解决供需矛盾、保护蛙类资源的必由之路。中国大部分地区居民都有吃蛙类的习惯，蛙肉味美，且营养丰富，市场需求量大[5]。人们通过滥捕自然生长的稻田蛙类让其进入餐桌，导致稻田生态系统中蛙类数量急剧减少，再者农民为了防治稻田病虫害滥用滥施农药，进一步削减了稻田生态系统内自然生长的蛙类数量[6]。稻蛙绿色种养模式是近年来兴起的一种新型稻田综合种养模式，在中国南方稻区及长江流域具有良好的发展态势，并形成一定的规模[7]。稻蛙绿色种养模式中，蛙类不仅能为稻田灭虫除草，排出的粪便还可为水稻生长提供营养物质，有效减少稻田农药和化肥的施用，符合当前农作物病虫害绿色植保和农药化肥“减施增效”的发展方向[8]。可见，发展稻蛙绿色种养一方面保护了蛙类资源，维持了生物多样性和生态平衡，另一方面也为人们提供了绿色生态的稻米和蛙肉，对保障粮食安全、食品安全、生态安全、农民增收和企业增效等方面都有极其重要的意义。但是，目前稻蛙绿色种养模式仍存在诸多的理论与实际问题，需进一步探索和总结。2018 年，本研究团队在黄冈市多个地点进行了稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式的研究和实践。笔者在参考前人和本研究团队结果及产业调查分析的基础上，论述了稻蛙绿色种养模式的技术特点、发展效益、存在的问题和发展策略，以期为稻蛙绿色种养模式的可持续发展提供依据。

1 稻蛙绿色种养模式的技术特点

稻蛙绿色种养属于一种稻田种养结合的农业生产模式，即在稻田自然生态环境下，利用水稻与蛙类自然共生的关系，充分发挥水稻与蛙类之间的互利作用（图1），在稻田中养殖蛙类并种植一季中稻，在水稻种植期间，蛙类与水稻在稻田中同生共长，全程开展病虫草害绿色综合防控，不施农药和除草剂，不施化肥或化肥减施60%。稻蛙绿色种养模式的技术主要包括稻田改造，水稻种植，蛙苗繁育和投放，蛙类饲喂和管理等环节，其生产流程见图2。

1.1 稻田改造

选择环境良好，远离污染源，水源充足，排灌方便，底质自然结构，不含沙土，保水性能好的稻田（一个单元面积0.13 hm2，长宽比3:1）进行改造，主要包括田埂、田埂内侧水沟和喂食台的建设（图3）。进、排水口用60 目左右的聚乙烯网、铁丝网或栅栏建造防逃网。田埂内用聚乙烯网片建设防逃设施，聚乙烯网片埋入地下0.2 m，露出地上部分1.0-1.2 m。稻田四周用高1.0～1.2 m的彩钢瓦建立防蛇、鼠等的设施，之后，在彩钢瓦外围插接高2.5～3.0 m的支撑杆，各支撑杆上部用铁丝连接，在铁丝上方架设防鸟网。

1.2 品种选择

水稻品种选择通过国家或本省审定，米质达到国标3 级以上，生育期135～140 天的高产、优质、抗病抗倒、株型紧凑的品种，如‘广两优15’（湖北省）。蛙类品种选择适应性强、成活率高、活动能力强的品种，如黑斑蛙或虎纹蛙。

1.3 水稻种植

种植一季中稻，播种时间一般在5 月上中旬，秧龄控制在30 天内。2018 年，本研究团队在黄冈市13.3 hm2稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式示范基地研究表明，稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式中‘广两优15’的适宜播期为5月15日，适宜栽植密度为30 cm×40 cm（试验数据暂未发表）。稻田原则上不施肥，可根据苗情和叶色追施少量肥料，全程不使用化学农药防治，以物理防治（按标准安装频振式杀虫灯和性诱捕器等）和生物防治（种植鼠尾草和香根草等，共生期利用蛙类除草、除虫）为主，针对性的人工干预（释放寄生蜂、施用微生物杀虫剂等），将病虫害种群控制在较低水平。

1.4 蛙苗繁育和投放

水稻收割后（10月底）选留部分健壮成蛙（雌：雄=2：1或3：2）在休耕稻田越冬，翌年3—4月产卵用于稻蛙绿色种养。蛙苗投放有3种方式，即3月中旬—4月上旬投放卵块、3月下旬—4月中旬投放蝌蚪和水稻移栽后7～10天（6月中下旬）投放幼蛙。蛙苗投放应选择晴天上午9—11 时或下午16—17 时，且每个池中投放相同日期捞出的卵块、孵化的蝌蚪或变态的幼蛙。卵块投放时，投放1500～2250块/hm2，将将卵块按条均匀的放在水深2～3 cm的地方；蝌蚪投放时，投放150万～225万尾/hm2，将氧气袋放入池中30 min以上再将蝌蚪放出；幼蛙投放时，投放75 万～90 万只/hm2，投放前幼蛙需用2%～3%食盐水浸泡5～10 min消毒。

1.5 蛙类饲喂和管理

蛙类采用人工配制饲料饲喂，但需注意蛋白质、碳水化合物等配比。投放饵料需注意定点、定时、定量、定质，食台上剩余饲料要及时清理，防止霉变食物引起蛙类的疾病。经常检查防逃网是否牢靠，田埂是否有漏洞，及时防范鸟（白鹭）、黄鼠狼、蛇等天敌。下雨天注意做好防洪、防逃工作。

2 稻蛙绿色种养模式的发展效益

稻蛙绿色种养模式，全程不施任何化学农药和除草剂，不施化学肥料或化学肥料减施60%，生产绿色稻米，逐步建立“产出高效、产品安全、资源节约、环境友好”的稻田绿色生产体系，对稳定粮食产能、保护生态环境、推动农业有效供给、助力乡村振兴有着积极作用。

2.1 经济效益

2018年，本研究团队在黄冈市13.3 hm2稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式示范基地研究和实践表明，收获平均单只大于30 g 的商品虎纹蛙11754 kg/hm2，按市场平均价30.0 元/kg 计算，虎纹蛙产值为352620 元/hm2（小于30 g 的蛙未计算其经济效益）；水稻‘广两优15’平均产稻谷4875 kg/hm2，按市场平均价2.4 元/kg 计算，稻谷产值为11700 元/hm2；合计稻蛙2 项产值为364320 元/hm2。平均投入合计194635.5 元/hm2，其中地租7500元、电费952.5元、机械人工费用44175元、稻种900 元、蛙类饲料133995 元、蛙类用药2527.5 元、设施折旧4585.5元。产投比1.87，纯收益169684.5元/hm2，是单一种植水稻的十几倍（试验数据暂未发表）。值得一提的是，稻蛙绿色种养模式产出的稻谷绿色、生态，其质量要比单一种植水稻的更好。可见，稻蛙绿色种养模式具有较高的产投比和较好的经济效益，这和多人的研究结果相似[1,9]。

2.2 生态效益

稻蛙绿色种养模式形成了一种根植于土壤、水体和稻株基础之上，由农事劳作与自然环境协同的人工生态系统。它是以水稻、底栖生物、水生生物、浮游生物、杂草等为构成要素，并通过要素间的相互作用而形成的生态系统[10]。该系统中，水稻、杂草、光合细菌和藻类构成系统内的主要生产者，蛙作为消费者，通过捕食昆虫以及采食底栖生物、水生生物、浮游生物生存；同时，蛙粪作为有机氮肥，参与构成了稻田土壤和水体微生物种群[11]。发展稻蛙绿色种养模式对改善稻田生态环境、降低农业面源污染、改善土壤理化质量等方面均具有明显的生态效益。

2.2.1 改善稻田生态环境现代农业生产中人们为了追求高产，化肥、农药等被广泛应用，但在粮食增产的同时，农产品品质下降、生态系统生物多样性减少，造成稻田农业生态体系的不可持续性和不稳定性。研究发现，稻田中长期施用化学肥料会使稻田生物群落多样性指数、均匀度指数和优势度指数均降低[12]，而稻田里饲养动物，动物的自身活动和新陈代谢会增加土壤微生物总量，进而提高土壤微生物群落的碳源利用能力和整体代谢活性，增加稻田土壤微生物群落功能多样性[13-14]。由上可知，稻蛙绿色种养模式通过田面种植水稻，浅水养蛙，蛙粪肥田，稻蛙共生，会对改善稻田生态环境产生较大影响，但具体机制还需进一步研究。

2.2.2 降低农业面源污染单一种植水稻中，农民为了追求产量往往施用大量农药和化肥，据报道，中国2002—2014 年可用耕地化肥和农药施（使）用量呈现直线上升的趋势，中国7%的耕地使用了全球化肥施用总量的35%[15]，而农田施用的大量化肥变为污染物留在环境中，对环境造成极大的污染风险。

稻蛙绿色种养模式中，蛙采食剩余的饲料和粪便都能为水稻生长提供有机肥，可不施化肥或减少施用量，控制氮磷过量施用带来的农业面源污染。2018年，本研究团队在黄冈市13.3 hm2稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式示范基地研究和实践表明，水稻种植上全生育期不施肥，‘广两优15’平均产稻谷4875 kg/hm2。因初次进行试验，加上移栽密度较稀、全生育期不施肥等原因，稻谷产量较低，后续可通过施用一定数量有机肥等措施来提高水稻产量。但蛙类采食剩余的饲料和粪便的肥力评价工作，仍需进一步进行研究。

稻蛙绿色种养模式中，蛙类的活动利于水稻老叶、枯叶脱落，改善水稻基部通风环境，降低水稻病害的发生率，特别是对水稻纹枯病的防治效果显著[16]。2018年，本研究团队在黄冈市13.3 hm2稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式示范基地研究和实践表明，‘广两优15’在稻蛙绿色种养模式下纹枯病和稻瘟病的病株率分别为33.1%和1.7%，分别是单一种植的60.2%和44.7%（试验数据暂未发表）。对黑斑蛙的食性分析发现，黑斑蛙可捕食鞘翅目、直翅目、同翅目、半翅目、双翅目、膜翅目、鳞翅目的昆虫，取食主要害虫有稻蝗、蚱蜢、叶蝉、稻飞虱、稻象甲、粘虫、大地老虎、二化螟和灰种蝇等[17]。网箱盆栽实验表明，蛙类对稻飞虱和稻纵卷叶螟成虫的控制效果显著，同时，控制效果与放养密度呈正相关[18]。蛙通过踩踏和跳跃活动能有效控制杂草。

2018 年，本研究团队在黄冈市13.3 hm2稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式示范基地研究和实践表明，采用稻蛙绿色种养模式的稻田杂草发生量和种类分别为1.8 kg/调查点和3 种，采用化学除草剂的稻田杂草发生量和种类分别为0.6 kg/调查点和7 种（试验数据暂未发表）。可见，稻蛙绿色种养模式中，蛙类的活动和捕食害虫习性，对稻田杂草、虫害和水稻病害均具有一定的控制效果，构建了水稻绿色植保的生物防控模式，可不使用农药和除草剂。

2.2.3 改善土壤理化质量蛙的活动可疏松土壤、降低土壤容重、增加土壤孔隙度、打破封固在土壤表面的胶泥层，进而改善土壤结构[19]。经稻蛙绿色种养的稻田土壤微生物数量及活度、酸性磷酸酶活性均显著增加，促进难溶性磷的转化与利用，从而提高稻田土壤肥力水平[19]。此外，稻蛙绿色种养能显著减少整个水稻季中田面水总氮和总磷的流失负荷[20]。

2.2.4 促进水稻生长和改善稻米品质稻蛙绿色种养模式中，蛙的活动改善了土壤结构，进而促进水稻根系呼吸，有利于水稻根系发育并促进水稻对养分的吸收和有效分蘖[19]。同时，蛙的活动对水稻茎干和茎基部产生刺激，促进水稻茎干生长更健壮，从而提高了水稻植株抗病抗虫能力[6]。此外，研究表明，在一定的放养密度下，稻蛙绿色种养可显著提高水稻的穗粒数、结实率[18]。稻蛙绿色种养能显著降低稻米的垩白粒率和直链淀粉含量，提高稻米外观品质，改善米饭质地[21]。2018 年，本研究团队在黄冈市13.3 hm2稻蛙（虎纹蛙）绿色种养模式示范基地研究和实践表明，‘广两优15’在稻蛙绿色种养模式下，稻米垩白粒率较单一种植降低了7.9个百分点，而直链淀粉含量变化较小（试验数据暂未发表）。研究还发现，稻蛙绿色种养可显著提高稻米必需元素含量，但同时也增加Cs 和Cd 等非必需元素含量[22]。

2.3 社会效益

稻蛙绿色种养模式遵循自然、立体、循环生态学原理，破除传统单一水稻种植投入多、回报低的困局，实现了“一水两用，一季两收”，增加了稻田产值，提高了农田利用率，增加农民种粮积极性，有助于农民脱贫致富和国家稳粮增产。其次，稻蛙绿色种养模式是蛙类养殖和绿色稻米生产紧密结合的立体农业模式，具有高效、高产、优质的生态学特点，符合现代农业的发展趋势。再次，稻蛙绿色种养模式不与农业生产争地，具有农民接受程度高、可复制性强、规模化发展前景等优点。可见，发展稻蛙绿色种养模式有利于加快农业产业结构调整和推进农业供给侧结构性改革，社会效益显著。

3 稻蛙绿色种养模式发展中存在的问题

3.1 市场机制尚不完善

目前，稻、蛙产品加工、流通和营销等市场机制尚不完善。稻蛙绿色种养模式中，水稻生产减少了化肥和农药的施用量，甚至不施用化肥和农药，生产的水稻为绿色产品，但由于品牌创建意识不强，产品卖不出应有价格，无法实现应有的效益。

3.2 规模化程度较低

2018年，本研究团队调查发现，目前稻蛙绿色种养模式发展基本以小规模、散户为主，全国发展总面积仅4000 hm2左右，湖北省发展面积最大，也仅有1333.3 hm2左右，缺乏龙头企业带动（图4）。主要由以下3个原因：一是野生蛙类是二级重点保护动物，目前大多数地区仍未放开对其人工驯养和经营；二是稻蛙绿色种养模式发展晚；三是稻蛙绿色种养模式投入较大，据本研究团队核算，该模式第一年（加上基地建设费用）需投入322500 元/hm2左右，从第二年开始除去购买蛙苗和基地建设费用仍需投入195000元/hm2左右。

3.3 产品附加值低

2018 年，本研究团队调查发现，蛙和稻主要以蛙肉和普通稻谷出售，5—6 月蛙类达到商品蛙（30 g 以上）销售的数量较少，此时价格最高50元/kg，而8月下旬商品蛙大量上市销售，此时价格只有20～24 元/kg，普通稻谷价格只有2.4 元/kg。可见，稻蛙绿色种养模式产业链短，产品附加值低，难以形成优势品牌。

3.4 重蛙轻稻

实际生产中，由于蛙类的效益是水稻的十几倍，并且水稻生产过程相对复杂、用工多，导致经营者不愿意种植水稻。2018年，本研究团队对湖北省采用稻蛙绿色种养模式的基地进行了调查发现，仅有15%的基地做到了真正意义上的稻蛙并重；30%的基地用稻田养蛙却不种植水稻；55%的基地考虑到水稻种植有利于蛙类生产，种植水稻主要是为了提高蛙类的产量，但对水稻生产并无特别关注和投入，导致杂草丛生，致使水稻产量和品质下降。这种重蛙轻稻的现象也使稻蛙绿色种养模式失去了稳粮增效的意义。

3.5 蛙药和饲料使用过量

稻田养殖动物有利于提高水体养分含量，但同时也增加了水体富营养化的风险[23]。作为稻田饲养动物，对蛙疫病进行预防、治疗用药和饲料投喂是必须的，但实际生产中，农民比较重视蛙的产量，往往投放较多的饲料和使用大量的蛙药。高密度养蛙稻田，由于长期大量饲料投入、蛙粪产生，稻田土壤可能存在持续厌氧还原、氮素富营养的状况；大量使用蛙药可能会对稻田土壤和浅水系统中微生物种群以及矿质元素在土壤、稻株中的转移产生影响，但具体机制还需进一步研究与评价。

4 稻蛙绿色种养模式的发展策略

综上所述，中国稻蛙绿色种养模式技术基本成熟，发展潜力巨大，是国内稻田综合种养产业中的一项新产业，值得探索和产业规模化。但研究结果表明，合理规范的稻蛙绿色种养，对稳粮增效、农民增收、绿色发展有重要意义；但盲目发展、不规范的管理也会带来一定的负面影响。为了促进稻蛙绿色种养模式的可持续发展，须做好以下3个方面的工作。

4.1 因地制宜，避免盲目发展

首先，研究和明确稻蛙绿色种养的适宜稻田条件，规范发展条件及标准，如周边环境、地下水位、土壤类型、水质等，在条件不适合的稻田不进行稻蛙绿色种养。其次，从蛙类养殖和水稻种植适宜密度、蛙类投食和水稻有机耦合肥料运筹技术、蛙类健康生态养殖技术和稻田绿色防控技术等4个方面进行关键技术的标准化和规范化，生产出适量、优质、绿色、生态的稻、蛙产品。

4.2 科学投饲和水肥调控

研究稻蛙共生关系，明确稻蛙绿色种养系统氮磷等营养物质循环规律，充分发挥其互利共生关系，保证系统物质循环利用合理，做到既采用真正的绿色种养，又维持土壤的养分平衡。一方面，避免饲料和肥料过少投入或不投入，不能补足水稻和蛙收获带走的养分，造成养分不平衡或某些养分的过度消耗；另一方面，避免饲料和肥料过量投入，饲料和肥料大量剩余流入水体，造成水体富营养化的风险。再者注意科学管水，以水调肥、水肥耦合，保证水质优良。

4.3 模式升级，延长产业链

稻蛙绿色种养模式中，水稻种植应注重绿色和生态，并研究探索稻蛙绿色、生态稻米的认证指标，培育一批龙头企业，形成规模经营，实现产业化发展。此外，加大电视、报纸和电子商务平台等的宣传，并针对中高端消费市场，打造富有特色的稻蛙绿色、生态稻米品牌。再者，加强与粮食加工、销售企业的合作，解决稻蛙绿色、生态稻米的加工和销售问题，做大做强稻蛙绿色、生态稻米产业。

稻蛙绿色种养模式中，目前蛙头和蛙皮都当作废弃物处理，这不仅浪费资源而且会造成环境污染，已有研究发现，蛙皮肤分泌物具有重要的药物开发价值，在未来稻蛙绿色种养中可考虑加以利用[24]，蛙头可以用来养殖甲鱼等。此外，条件适宜的地区可在蛙类、稻谷收获完成后，连作蔬菜，形成稻蛙菜绿色种养模式。再者，近年来本研究团队一直致力于稻蛙绿色种养模式产业链的延长研究，目前已有稻-蛙-鱼、稻-蛙-鳅和稻-蛙-虾3种三元复合绿色种养模式，稻-蛙-鳅-鱼1种四元复合绿色种养模式，稻-鹅-蛙-鳅-鱼1种五元复合绿色种养模式。2018年经过实践核算，以上以稻蛙绿色种养模式为基础建立的各模式，平均收益均在15万元/hm2以上，且随着产业链的延长，收益呈现上升的趋势。