不同种养模式下水稻产量、品质及经济效益的比较

杜锦，刘建，通信作者，赵飞，通信作者，段粤阳，杨吉林，杨勇

（1. 天津农学院 农学与资源环境学院，天津 300392；2. 天津市吉达农产品种植专业合作社，天津 301729；3. 天津市农业科学院 作物研究所，天津 300384）

稻蟹种养是人类利用稻田水环境将水稻和蟹养殖在同一空间而形成的独特稻作系统，是一种以稻为主的两业耦合的综合技术体系。自2010 年以来，稻渔综合种养产业的科学研究及技术推广得到国家政策强有力的支持，进入了一个崭新的阶段[1]。天津小站稻久负盛名，但由于近年来降雨量不断减少，水资源短缺的问题更趋严重[2]，水稻的面积和效益受到限制。为此，发展稻渔种养产业，实现一水两用，意义尤为重大。

目前，关于稻渔立体种养稻米产量、品质[3-6]以及对生态环境影响[7-9]的研究较多。对稻米品质的研究多集中在稻米的外观和主成分分析方面，而对稻米食味特别是稻渔立体种养模式下食味稻米的研究较少。为此，本研究分析稻田养蟹和非养蟹两种种植模式下水稻产量和食味品质的变化，并对两者的经济效益进行对比分析，以充分利用天津土地和水资源，发展稻渔立体种养，提高农民种稻积极性，实现小站稻振兴。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2019 年和2020 年在天津市武清区上马台镇进行，供试材料为‘津原89’‘津育粳22’和‘津原香98’，这3 个品种均为天津当前主栽抗倒伏品种。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

设置非养蟹水稻常规种植（对照）和稻蟹立体种养两种种植模式，施肥量和施肥方式相同，底肥、蘖肥和穗肥纯氮分别为150、85、65 kg/hm2，P2O5和K2O 分别为70 和30 kg/hm2，全部做基肥使用。每个处理面积约3.33 hm2，3 个品种6 个处理，共计20 hm2。

1.2.2 田间种植管理

养蟹田设置防逃塑料薄膜，高度40 cm，四周挖有环沟，环沟口宽 0.5 m，深0.2 m，防逃薄膜和环沟外侧还有较宽的上水和排水沟，作为水稻烤田时螃蟹的活动场所。两种种植模式均采用机械插秧方式，株行距15 cm×30 cm，整个生育期内不使用杀虫剂，采用性引诱剂诱杀害虫。养蟹田于水稻返青后放入仔蟹，按稻田养蟹综合技术[10]进行日常管理，除高温时期养蟹田适当提高水位外，其余均与非养蟹水稻常规种植相同。

1.2.3 收获取样

在水稻成熟期，每个品种每处理选3 个点，采用对角线取样方法采取样本，每个样本5 株，带回实验室考种。同时每个样点收获1 kg 稻谷，作为理化分析和食味品尝试验样本。取样后每品种每处理采用收割机收获并计产。由于3 个品种的养蟹田相连，单位面积的蟹产量视为等同。

1.2.4 考种和测定

考种调查指标主要包括有效穗数、实粒数以及千粒重等主要产量构成因素，每处理3次重复。考种结束后，使用CBS300 精米机（日本佐竹公司）按统一标准磨成精米。用RJQI20 型颗粒评定仪（日本佐竹公司）测定稻米外观。按刘建等[11]的方法把测定项目归为3 类，即：整精米（没有任何瑕疵的完整粒）、垩白粒（粒型完整，但有心白、腹白或背白以及未熟粒、茶色米）、碎米（米粒不完整、裂腰以及虫伤）。采用PS500 型水稻食味计（日本静冈制机公司）测定稻米主成分食味值，每个处理3 次重复。

1.2.5 食味品尝评价

品尝人员由天津农学院19 名师生组成，对照品种为‘津原45’。品尝项目包括：外观、香气、味道、黏度、硬度和综合评价等6 个方面。品尝方法参照松江勇次[12]提出的方法进行。

2 结果与分析

2.1 不同种养模式下水稻产量的比较

稻蟹立体种养和非养蟹常规水稻种植模式下产量性状见表1。从表1 可以看出，两种模式下‘津原89’和‘津育粳22’在有效穗数、每穗实粒数、千粒重和产量等方面均不存在显著差异。但在稻蟹立体种养模式下，‘津原香98’的每穗实粒数和千粒重显著高于对照，有效穗数和实际产量无显著差异。从数值上看，稻蟹立体种养模式下3 个品种的有效分蘖数略低，而每穗实粒数和千粒重略高。这一结果说明不同的品种在两种种养模式下产量性状的表现有所不同，但在产量上并不存在明显差异。‘津原89’和‘津育粳22’的产量略高于对照，而‘津原香98’的产量略低于对照。

表1 不同种养模式产量性状的比较

2.2 不同种养模式下水稻外观品质的比较

衡量稻米外观品质最主要的指标是整精米率。表2 列出了两种种养模式下外观品质的测定值。从表2 可以看出，稻蟹立体种养模式下3 个品种的整精米率均高于对照，其中‘津原89’和‘津原香98’达到了显著水平。在垩白粒率和碎粒率方面，稻蟹立体种养模式较低，其中，‘津原89’的垩白粒率达到了显著水平。这一结果表明，稻蟹立体种养对不同品种的外观影响有所不同，但总体来说，对促进稻米外观品质的改善起到了积极的作用。

表2 不同种养模式下水稻外观品质的比较 %

2.3 不同种养模式条件下水稻主成分分析

表3 中给出了稻蟹立体种养和非养蟹常规水稻种植模式下3 个品种的主成分和食味值。

表3 不同种养模式稻米主成分分析

从表3 可以看出，稻蟹立体种养模式下除‘津育粳22’的蛋白质含量和直链淀粉含量与对照相比明显偏低，食味值虽然提高了1%，但差异并不显著，其余两品种无论在主成分还是食味值上都不存在显著差异。说明两种栽培模式对稻米主成分的影响同样因品种而异，对食味值的影响并不明显。

2.4 不同种养模式下稻米的食味评价

稻米的食味品质是水稻品质的重中之重，米饭的品尝评价能较为准确地反应稻米食味品质的优劣。从表4 可以看出，除稻蟹立体种养模式下‘津原89’的外观显著高于对照外，3 个品种的所有品尝项目均不存在显著差异。从数值上来看，个别项目间的差异较大，这一结果说明品尝员的嗜好性可能存在较大差异，在具体项目的判别上分散性较大。

表4 不同种养模式食味评价的比较

2.5 不同种养模式下的经济效益比较

根据稻蟹收获后每个品种稻米的实际产量和螃蟹的收获量对单位面积稻田的效益进行计算，结果如表5 所示。从表5 可以看出，虽然稻蟹立体种养模式的投入较高，但总产出也较高。而非养蟹常规种植，虽然投入少，但单季中只有水稻的效益，因此总的经济效益上明显偏低。稻蟹立体种养模式下3 个品种平均增加效益约为9 000 元/hm2，其中以‘津育粳22’经济效益最高，‘津原89’与‘津育粳22’经济效益接近，‘津原香98’次之。

表5 不同种养模式经济效益的比较

3 讨论与结论

稻渔综合种养推动了绿色农业的高效发展，在保障农业生态环境、农产品质量安全、建设健康中国和美丽中国等方面发挥了巨大作用。稻渔种养以追求粮食高产稳产、环境友好和农民增收增效为出发点。近年来，稻渔综合种养开始进入一个崭新的阶段，它包括多种模式，但不管采取何种模式，在保障水稻产量、品质和农业生态环境的前提下，提高水产品产出是其根本，经济效益最大化是其最终目的。

本研究以稻蟹立体种养为模板，首先探讨了该种养模式下水稻产量和产量构成因素的变化情况。从试验结果看，稻蟹立体种养和非养蟹常规水稻种植的水稻产量无明显差异。在稻蟹立体种养模式下，‘津原89’和‘津育粳22’产量略高于常规水稻种植，这和前人的研究结果一致[13]。原因在于稻蟹立体种养与非养蟹常规水稻种植相比，虽有效分蘖数略有降低，但每穗实粒数和千粒重有所提高，特别是‘津原香98’达到了显著水平，使最终产量均衡。稻蟹立体种养模式下有效分蘖数稍低可能与幼蟹活动有关，因此一定要注意蟹苗的投放时间，防止幼蟹危害稻苗而影响水稻产量。每穗实粒数和千粒重的增加可能和有效分蘖数减少以及后期灌浆时营养更丰富有关。此外，稻蟹的代谢产物是天然的有机肥料，经过土壤中相关微生物的分解，显著增加了土壤中NH+4含量[14]。也有研究表明，养蟹可增强土壤中脲酶、蛋白酶、脱氢酶等的活性，进而提高土壤中氮素有效性[15-16]，提升土壤中全氮、全磷含量[17]。土壤养分的增加可能是稻蟹立体种养模式下每穗实粒数和千粒重提高的另外一个要因。

目前，随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对稻米品质特别是食味品质的要求越来越高，因此稻蟹立体种养模式下水稻品质的优劣直接关系到该模式的成败与推广。从稻蟹立体种养生产的稻米整精米率较非养蟹常规水稻种植高来看，稻蟹立体种养模式对改善稻米的外观品质起到了积极的作用，这和既往报道一致[3，18]。该结果应和灌浆期营养充分、籽粒饱满、千粒重高、每穗实粒数多存在密切关系。蛋白质和直链淀粉含量是影响稻米品质的两个最主要指标[19]，两者含量越低稻米品质越好。从本试验结果看，不同的品种表现有所不同。一般来讲，稻蟹立体种养会降低蛋白质和直链淀粉含量，其中‘津育粳22’达到了显著水平，‘津原香98’持平。食味值方面，除‘津育粳22’稻蟹立体种养模式略高外，其余两品种在两种模式下表现相同，表明稻蟹立体种模式不会降低稻米的食味品质。为进一步验证上述结果，对3 个品种两种种植模式下的稻米按一定程序蒸煮并进行品尝试验。由品尝结果可知，除‘津原89’外观显著低于对照外，其他各项指标间无明显差异，说明稻蟹立体种养和非养蟹常规种植对稻米食味的影响处于同等水平，试验结果和食味特性值的测定虽有些出入，但结果基本一致。

在稻田内进行水产养殖，可显著增加稻田产品的多样性，提高农民收入。王晨等[20]对稻渔综合种养生产成本总投入和投入结构的分析发现，综合种养系统的成本投入显著高于相应的单种系统的成本投入，但稻渔综合种养模式的经济产出均显著高于水稻单种系统，本试验结果也得到了类似的结论，3 个品种稻蟹立体种养的经济效益明显高于单种系统。需要说明的是，由于两种种植模式下稻米的品质基本无明显差异，在计算经济效益时给出了相同的保守价格，并未计算稻蟹立体种养模式下因农药减少施用安全品质提升所导致的价格浮动。

综上所述，稻蟹立体种养可保障水稻的产量，对一些品种可以提高整精米率，降低蛋白质和直链淀粉的含量，维持稻米的食味品质，提高整体的经济效益，实现了土地资源、水资源的高效利用，提高了农民的种稻积极性，对促进小站稻振兴和全国水稻产业的发展有着积极的推动作用。