殷悦,高钰一,陈风蔚,付龙龙,周军,张彤晴,蒋琦辰,吕林兰
(1.江苏省淡水水产研究所,江苏 南京 210017;2.盐城工学院 海洋与生物工程学院,江苏 盐城 224002)
将农业与水产养殖进行结合即形成了农业-水产复合系统(Integrated agri-aquaculture system,IAAS),该系统能够促进农业的可持续发展并保证食品安全。相对于单一的水稻农业生产系统,农业-水产复合系统(IAAS)被认为是在农业上的可持续发展模式[1]。农业-水产复合系统的实际探索过程中被转化成水稻综合种养模式,即稻田养殖。世界各国都有稻田养殖的生产方式[2],主要国家有中国、日本、泰国、孟加拉、印度尼西亚、印度等[3-6],而中国则是世界上稻田养殖面积和产量最大的国家。稻蟹养殖是属于稻渔综合种养模式的一种创新与探索。稻蟹养殖是对稻田进行一定改造并辅以基础设施和人工管理,既进行水稻种植又进行蟹种养殖的综合种养技术。该文从稻蟹养殖的现状、生态影响和存在的问题等角度出发,为稻蟹养殖技术的完善和生态农业的发展提供一定的参考。
20 世纪80 年代,我国的水产品种类少,产量小,为了解决这个问题,稻田养殖作为解决办法之一,开始在全国各地兴起,当时主要是养殖鱼类。而现在,稻田养殖方兴未艾,而养殖模式已经转变为以经济甲壳动物蟹(虾)为主,目标是促进农业可持续发展和优质水稻和水产品生产,提高单位面积内稻田的综合经济效益[7]。
经过近40 年的发展,我国的稻蟹种养面积约为1.967×105hm2,占全国稻渔综合种养面积的4.97%,而产量为4.27×104t,占全国稻渔综合种养产量的1.83%[8]。目前,种养面积排名前五的省(市)分别是辽宁、吉林、江苏、天津和黑龙江,占全国稻蟹种养面积的88.08%;产量排名前五的省(市)分别是辽宁、江苏、吉林、山东和天津,占全国产量的89.88%。可以看出我国的稻蟹养殖主要集中在北方,以辽宁省为代表,种养面积4.12×104hm2,产量约2×104t,均排名第一。
2008 年的数据显示,在一些稻蟹种养示范区内,相较于水稻单作,水稻平均产量增加945 kg/hm2,经济效益增加4 500 元/hm2,稻蟹的综合经济效益增加16 335 元/hm2。随着理论的增加和技术的发展,2018 年在辽宁盘锦,稻蟹养殖仅成蟹的经济效益最高就可增加到15 000 元/hm2。所以稻蟹养殖需要不断创新的理论和不断进步的技术,才能保证经济效益的最大化。
稻蟹养殖中有一定的技术要点,如稻蟹种苗选择、水稻栽种密度、蟹苗放养密度等,国内外都有著作进行过描述[9-10],现在就其中的几点进行总结。
目前我国的稻蟹养殖中,几乎全国都是将河蟹(中华绒螯蟹Eriocheir sinensis)作为养殖对象,因此后文主要对水稻-河蟹的养殖模式进行综述。在印度,淡水蟹Parathelphusa hydrodromus和Oziotelphusa senex天然存在于稻田中,除此之外,中华绒螯蟹、Scylla serrata是印度用于稻田养殖的主要蟹种,在印度的河口区,海水倒灌导致水稻种植区的盐度较高,所以也适于锯缘青蟹的养殖[11]。
有学者认为我国的中华绒螯蟹在经过长期的地理隔离后,已经分化成了不同的地理种群,而长江水系和辽河水系的中华绒螯蟹更适合稻蟹养殖[12]。但也有学者从基因的角度证明各水系的蟹种混杂严重,不能形成显著的地理群体结构[13]。因此人工选育蟹种是有潜力的一种方式,可以为全国的稻蟹种养地区提供种苗。虽然全国各地的地理条件和自然气候有所差异,但在稻种选择上也达成了较为一致的观点,即需要适应稻蟹养殖的环境,这就导致水稻需要具有茎秆粗壮、叶片长开角度小、品质好和产量高等特点。
在常规稻田种植中,增加水稻产量的优化方案为水稻行距为30 cm、株距为15 cm,但这并不适用于稻蟹养殖。经过试验证明,稻蟹养殖田中应该开垦养殖沟,并在沟边进行一定距离的密植,这样能在一定程度上增加水稻产量和河蟹产量[14],不同的水稻种植密度对河蟹的产量有显著影响,最佳水稻种植株行距应为30 cm×40 cm,而蟹苗的放养密度对水稻的产量无明显影响[15],从河蟹产量的角度出发,最佳的放养密度应为18.75 kg/hm2[16]。
稻蟹养殖的稻田应该选择水资源丰富、土壤条件良好、无污染且交通方便的地方。条件合适的地方,每一块田的面积应在2 000~7 000 m2,且需要修筑进水口和排水口,挖掘宽0.35~0.40 m、深0.30~0.35 m 的养殖沟,在进出水口设置铁丝网,田埂上设置0.7 m 的塑料膜作为防逃措施。可以在养殖沟中栽种轮叶黑藻等水草,既增加溶氧又净化水质,还可以为蟹提供遮蔽场所。
在稻蟹共生养殖模式中,水稻害虫与杂草的防治不需要除草剂和杀虫剂的使用。一是不符合生态种养的模式;二是因为在稻蟹养殖田中,河蟹会取食害虫(如褐飞虱)和田间杂草[17-19]。除了虫草害外,鸟害也是需要注意的,尤其是在刚投入蟹苗,水稻尚未长成时[20]。
“盘山模式”是辽宁省盘山县与上海海洋大学合作探索出来的稻蟹种养技术模式,能够在保证水稻产量不减少甚至增加的情况下,增加稻蟹养殖中稻蟹的综合效益,该模式已经通过了农业农村部的现场验收[21]。盘山模式提出了用养殖稻田旁边的稻田作为暂养池和在养殖稻田中设置环沟的做法。随着“盘山模式”的发展,现在有了在稻田的田埂上种植豆类的新模式[22]。现在北方的稻蟹养殖基本都借鉴了“盘山模式”,现在在辽宁省、河南省、河北省、黑龙江省、宁夏回族自治区等地都有采用“盘山模式”的稻蟹养殖。
在江苏等南方地区,稻蟹养殖最早能追溯到20世纪80 年代末[23],为探索新型生态养殖,形成了“鱼-虾-蟹-稻”综合种养模式,即将水稻、沙塘鳢搭配青虾和河蟹在改造池塘中进行综合种养,形成复杂的生态系统,经济效益更高[24]。在北方也有稻田鱼虾蟹的混养模式,也许更复杂的“稻-鱼-虾-蟹”综合种养模式是未来生态种养的新方向。
稻蟹综合养殖在种养过程中,较少使用或者不使用除草剂和杀虫剂,而是利用稻蟹自身的生态位,使稻田内的能量和物质充分循环,达到清除害虫、杂草、松土和施肥的效果,使得水稻和蟹的产量大大提高。稻蟹养殖对稻田环境的影响一般集中在土壤理化性质、生物多样性和水质上。
与水稻单作时相比,稻田养蟹的土壤理化性质指标中,NH4+显著增加,同时pH 值降低,使得土壤团聚化程度增加,不易流失,改善了土壤质地;同时土壤中的总氮、总磷和含量都显著增加[25]。在使用有机肥模式时,稻田空隙增多,总氮、总磷以及土壤有效态的金属离子(如Fe、Mn、Cu 和Zn 等)含量显著增加[26]。对于水稻生长而言,土壤的理化性质有着决定性作用,营养物质的增加意味着在一定程度上可以减少化肥的使用,增加水稻产量。
中华绒螯蟹主要在水体中生长,所以水质变化需要引起警惕。在稻蟹种植时,前期溶氧水平在2 mg/L以上,在中后期虽然降低,但基本不对河蟹的养殖造成影响;而且环沟的存在能够有效降低温度,温差可以达到7.2 ℃[27],为河蟹的养殖创造良好的环境。而且在水稻的不同生长节点,NH3-N,NO3-N,PO4-P 等指标的含量存在显著差异[28],这提示人们要在水稻的不同生长节点更加关注河蟹的生存状况。
4.3.1 浮游生物 浮游生物在水中大量存在,包括浮游植物和浮游动物。浮游植物主要是各种藻类,如蓝藻、绿藻、硅藻等,浮游动物则是轮虫类、枝角类和桡足类。有研究指出,与水稻单作相比,稻蟹共作内的浮游植物和浮游动物的种群结构较为稳定,并无显著差异[29]。但也有研究指出稻蟹共作内的浮游植物多样性显著低于水稻单作[30],而且不管是放养成蟹还是幼蟹,在合适的放养密度下,可以显著减少浮游生物的多样性[31]。
4.3.2 底栖动物 底栖动物也是存在于稻田中的生物,是稻蟹共作生态系统的重要组成部分,一般在稻田中能检测出螺类、蚊类幼虫和一些环节动物。在水稻的不同生长时期,底栖动物的多样性表现也不同,总体是稻蟹共作田低于水稻单作田[32]。底栖动物可以作为养殖蟹的食物,供其在整个生长周期中的生长和发育。值得注意的是,底栖动物种类和数量与放蟹密度成反比。在自然条件下,稻田生态系统的承载力是有限的,高密度养殖情况下需要人工补充底栖动物种群或者饲料。
4.3.3 病害虫与根系微生物 水稻害虫在稻蟹共作期间也是呈现显著减少的趋势。这是多方面原因造就的结果:一是因为稻蟹养殖会对稻田进行石灰消毒,在一定程度上杀死了土壤中存在的病原菌和虫卵;二是蟹能捕捉水稻害虫,如稻飞虱、螟虫等,有数据表明与水稻单作田相比,稻蟹共作田中稻飞虱发生率降低40%,纵卷叶螟发生率降低50%,纹枯病发病率降低92%[16];三是蟹会摄食杂草,使得杂草大量减少[33],破坏害虫的栖息环境。水稻增产的另一个原因就是根系微生物多样性相较于单作稻田,在数量和种类上都显著增加[34,35],有助于根系活动。
我国的稻蟹种养技术和理论都走在了世界前列,但是种养面积相对较小,且组织化和规模化程度低,缺乏统一标准。有的农户看到蟹的经济效益更好,为了养殖更多的蟹,尤其在小面积稻田中大面积挖掘环沟,偏离了以蟹促稻的发展原则。
随着稻蟹养殖模式的推广,各大水系的种质资源混杂,适合稻蟹养殖的苗种缺乏,苗种质量问题已凸显出来。在中华绒螯蟹的养殖过程中,稻田养殖专用饲料的开发以及投喂技术需要研究。水稻也存在品种选择问题,一般是选择茎秆粗壮、抗倒伏、抗病和高产的品种,而且还要根据地理条件和自然气候的不同进行专门培育。进行秧苗移栽也需要大量的经验,如栽种时间和密度的把握。
随着市场和政策对稻渔综合种养模式的重视,稻蟹养殖已经走上了发展的快车道。经济效益与生态效益也使得稻蟹养殖受到农户的欢迎。建立有效的政策引导,提供稳定的市场保障,进行科学技术的创新和理论研究的探索,将会为稻蟹养殖中的粮食安全、食品安全和生态安全提供有力的保障,为养殖户增收提供更多样化的方式。