三种水稻种植模式下生态及经济效益分析

马永明

(上海市金山区农业机械化管理站，上海 201599)

0 引言

水稻是我国重要的粮食作物之一，同时我国也是世界上最大的水稻生产国和消费国，因此，水稻高产及优质对于保障我国粮食安全及农业可持续发展具有重要意义[1]。

为了提高水稻产量，大量化肥及农药的使用严重破坏了稻田的生态环境，并且带来了一系列环境污染问题[2]。为实现农业高效、安全和可持续发展，复合种养模式逐渐在农业生产中应用与发展[3]。稻田复合种养主要是指，通过对稻田实施工程化改造，在稻田生态系统中引进鸭(鳖、虾、鳅、蟹)种群后而形成的以稻、鸭(鳖、虾、鳅、蟹)为主导生物的稻-鸭(鳖、虾、鳅、蟹)复合种养生态系统[4]，实现水稻高产的同时，增加渔业发展，显著提高整体经济效益，是一种生态环保的生态循环系统。

稻-鸭共作可以最大限度地发挥稻田生态功能，是以稻田为载体，以种植优质水稻为中心，利用家鸭的杂食性消灭田间杂草及病虫害，家鸭粪便可以作为良好的稻田有机肥，减少化肥、农药的投入使用。同时绿色生产模式可以提高消费者对水稻及家鸭的安全性与优质风味要求，实现生物病虫害防治与生态培肥，是农业可持续发展及农业安全优质发展的新型技术之一[5]。

1 国内外研究进展

我国作为世界上最大的水稻与家鸭消费国家，也是最早开始研究稻-鸭复合种养模式的国家之一，早在古代就有“养鸭治蝗”的理论研究，目前已经有近400年的历史，但是随着近几年复合种养模式、循环农业及有机农业的发展，才逐渐形成科学规范、技术标准的发展模式。主要发展历经2个阶段[6]。

1)从明代到20世纪90年代，主要是将家鸭定期、流放式地放入稻田中，利用稻田间的优质、天然饲料进行家鸭养殖，主要特点是复合种养技术相互分离，两个生态系统相互独立发展；

2)20世纪90年代后，逐渐通过吸收引进日本稻田养鸭技术，逐渐发展稻-鸭复合种养生态系统，家鸭在稻田中生长，实现有机大米和鸭产品的共步种养，其示范推广面积逐渐扩大，在我国浙江、江苏、四川、安徽、云南等地区开始进行广泛推广与应用。

稻-鸭复合种养主要是基于家鸭的田间杂食性，以稻田间的杂草和害虫为优质饲料，稻田可以为家鸭提供良好的活动场所，同时家鸭粪便可以作为稻田的优质饲料，实现培肥地力的目的，二者相互依赖，实现水稻与家鸭的有机、绿色生产，是发展有机农业的综合农业生产技术之一[7]。

日本最早在1991年开始在九州进行稻-鸭复合种养模式的应用与研究，并在2000年之后开始在全国推广应用；韩国在1993年开始进行相关研究与技术推广；在1995年之后，菲律宾、越南和马来西亚等地区逐渐开始应用与发展该技术。

2 试验材料与方法

2.1 试验设计

选取常规稻作、转换期稻鸭互作和有机稻鸭共作三种水稻种植模式，每个试验重复3次，共9个试验小区，小区在田间随机排列。在水稻插秧10 d后，放入雏鸭，放鸭数量约为25只·(667 m2)-1，保证家鸭昼夜生活在水稻田间，每天仅给家鸭补充少量稻米碎米，在此期间，转换期稻鸭互作和有机稻鸭共作不施加化肥及农药，试验田基本理化性质及基础养分如表1所示。

表1 试验田基础技术参数

2.2 测定指标及方法

2.2.1 土壤环境指标

在每个试验小区内，按照棋盘式分布的方法选择8～10个采样点，利用土钻法采集0～20 mm、20～40 mm、40～60 mm层次的土壤，混合后的样品带入实验室进行肥力测量。

2.2.2 作物指标

产量测定时，于成熟期在各小区随机选取5丛水稻计算出每667 m2穴数、平均穴穗数和平均穗粒数。收获的水稻脱粒晒干后放置于室内至籽粒与空气湿度平衡，通过风选清除杂质和空秕粒后称取实粒重量(采用精度0.01 g天平)，计算结实率。籽粒烘干后测定稻谷质量和含水率，然后按照标准含水率13.5%计算水稻产量，理论亩产=每亩穴数×平均穴穗数×平均穗粒数×结实率×千粒重。

2.3 数据分析

采用SPSS 17.0进行显著性和相关关系分析，用Origin 2019进行绘图分析。

3 三种水稻种植模式下对土壤肥力的影响

3.1 对有机质的影响

土壤有机质是衡量土壤肥力的重要指标之一，是土壤氮、磷等养分的主要来源之一，可以提高土壤的保肥力，因此，监测土壤有机质含量对于研究不同水稻种植模式下对土壤肥力的影响具有重要意义。

三种水稻种植模式下对土壤有机质含量的影响如图1所示。研究结果表明，有机稻鸭共作模式下在水稻不同生育时期有机质波动较少，稻鸭共作模式下，家鸭在稻田中不断活动，对于维持土壤有机质含量具有重要作用。研究测定表明，一只家鸭每日产生新鲜鸭粪约0.15 kg，按照每667 m2稻田平均20只家鸭计算，在水稻田间共生活约60 d左右，则排便量共计180 kg，可以显著增加土壤有机质约33 kg，显著提升土壤肥力。

图1 三种种植模式下土壤有机质含量对比

3.2 对破解氮含量的影响

三种水稻种植模式下对土壤破解氮含量的影响如图2所示。研究结果表明，转换期稻鸭互作和有机稻鸭共作的破解氮含量较低，即使有家鸭粪便作为肥力来源，但是前期家鸭较小，粪便含量较低，无法满足水稻生长的需求，后期随着家鸭的逐渐生长，稻田养分含量逐渐升高，满足水稻生长的基本要求。因此，在进行转换期稻鸭互作和有机稻鸭共作种植时，需在水稻前期施用底肥。

图2 三种种植模式下土壤破解氮含量对比

4 三种水稻种植模式下经济效益对比分析

在水稻收获时期测定水稻产量及其产量构成因素，进而对比三种种植模式下水稻生产效益分析。三种种植模式下水稻产量如表2所示，有机稻鸭共作模式下产量与常规水稻种植模式相比有所降低，但是水稻成穗率、穗粒数等高于常规水稻种植模式，主要是由于家鸭在稻田中不断活动，起到一定的“耕水增氧”的效果，有利于水稻植株的生长。

表2 三种种植模式下水稻生产及其产量构成因素对比结果

经对比，三种水稻种植模式下以有机稻鸭共作模式经济效益最高。该模式下虽然水稻产量较常规水稻种植模式较低，但是品质高，属于有机稻米，稻米销售价格较高；另一方面，家鸭的经济效益也十分显著。经测算，三种水稻种植模式的下经济效益对比结果为有机稻鸭共作>转换期稻鸭互作>常规稻作。同时，有机稻鸭共作模式带来的生态效益及社会效益也是十分显著。

5 结论

针对目前稻鸭共作模式下对土壤及生态环境的作用机理尚不明确，本研究以常规稻作、转换期稻鸭互作和有机稻鸭共作三种水稻种植模式探明不同水稻种植模式下对稻田土壤肥力、养分变化的影响，研究结果表明，有机稻鸭共作可以净化生态环境，培肥地力，改善土壤理化性质，并且三种种植模式下经济效益变化为有机稻鸭共作>转换期稻鸭互作>常规水稻种植，经济效益十分显著。研究结果对于实现稻田农业科学可持续发展、改善生态环境、降低农业环境污染，综合提高农田经济效益，实现农民增收具有重要意义。