鱼稻共作对稻田生态系统修复的研究

文/周洵　奚业文



鱼稻共作对稻田生态系统修复的研究

文/周洵1奚业文2

鱼稻共作是种植业与养殖业有机结合的一种绿色健康种养模式，是发展生态农业、提高稻田综合效益的一项重要的技术措施。利用稻田水面养鱼，不仅能获得水产品，又可利用鱼吃掉稻田中的害虫和杂草，排泄粪肥，翻动泥土促进肥料分解，为水稻生长创造良好土壤条件，修复稻田生态系统，从而获得稻鱼互利双增收“双赢”效果。

鱼稻共作是种植业与养殖业有机结合的一种绿色健康种养模式，是发展生态农业、提高稻田综合效益的一项重要的技术措施。利用稻田水面养鱼，不仅能获得水产品，又可利用鱼吃掉稻田中的害虫和杂草，排泄粪肥，翻动泥土促进肥料分解，为水稻生长创造良好土壤条件，修复稻田生态系统，从而获得稻鱼互利双增收“双赢”效果。

一、鱼稻共作模式建立

本研究在稳粮增收的基本上，科学规划试点稻田宜渔面积，因地制宜推广“稻鱼、稻蟹、稻虾、稻鳖、稻鳅”等生态共作模式，集成示范鱼稻共作技术。

1.稻田的选择

要选择水源充足、注排水方便、水质无污染、土质保水力强，不受干旱和洪水威胁的稻田。田埂高度30cm～50cm，必须坚固整实，防止漏水、坍塌、逃鱼。进出水口的设置：进出水口应对角设置。根据单个田块面积大小以30cm～60cm宽为宜。

2.防逃设施

进出水口和溢洪口要设防逃设施。拦鱼栅用木制、条编，铁筛网或网片可以，高度和宽度要大，进出水口和溢洪口15cm为宜；河蟹有较强的攀爬能力，必须养殖沟四周铺硬塑料薄膜防河蟹逃跑和有害生物入侵，其中地下埋10cm，地上高50cm。

3.挖鱼沟、鱼溜

鱼沟、鱼溜最好设在稻田的一侧，水深要达到1m～1.5m，明水面的面积要占整个田块面积的5%以上。挖鱼沟、鱼溜的时间，最好在水整地后插秧前进行。如插秧后进行，则可将秧描移栽密植在鱼沟、鱼溜边。

鱼沟以深30cm，宽50cm为宜。鱼沟的形状，应根据田块的面积、形状而定，一般可挖口字形、日字形或田字形。鱼沟的四边要靠近田埂，挖出的泥土可直接修筑田埂，沟的位置应距田埂底部55cm～100cm，在田块中间挖鱼沟时，要把泥土散扬在田内，并及时整平。鱼沟要连通进、出水口和鱼溜。

鱼溜应设在鱼沟交叉处（便于鱼在整块田中活动）、进水口（作为投饵地方最好）、出水口（便于放水捕鱼），深50cm～80cm，长、宽各2m～4m。

4.水稻栽培

生长期长、抗病害、抗倒伏、分蘖力强、高产优质的优质杂水稻品种。于5月上旬播种，秧龄30天，每亩用种量2kg，在6月上旬左右移栽，密度16.7cm×20cm，每穴插2株。

5.放养时间

养鱼稻田应早放水、早整地、早插秧、早放苗种。在插秧后3天～5天，即水插秧苗开始返青时放鱼即可。亩产鱼50kg的在整地同时就应往鱼溜内注水放鱼。10月收获水稻后，分析经济与生态效益。

二、鱼稻共作模式净化效果

鱼稻种养模式净化效果主要体现在两方面：一方面水稻可降低稻田总氮、总磷、氨氮的含量。6月份与10月份总氮、总磷、氨氮的含量显著高于其他月份，其他月份含量显著减少。这与6月份进行水稻移栽有关，水稻移栽时投入的肥料增加了水体总氮、总磷、氨氮的含量，随着水稻逐渐吸收转化，含量呈下降趋势，总氮、总磷、氨氮的含量呈下降趋势；另一方面稻田中的养殖品种如鱼、虾、蟹能很好地利用水草，起到为水稻除草并提供有机肥的作用，同时水稻又为自生提供了隐蔽、栖息的场所，增加DO、净化和改善水质，使鱼稻共生生态系统内的物质和能量形成良性循环，从而实现合理利用资源，达到互惠互利的关系。

三、鱼稻共作模式经济效益分析

就一般水平而言，在稻田内进行水产品养殖后，水稻可增产10%以上，若养一般常规鱼类亩产可达30kg～50kg，增加产值200元～400元，纯收入可增加100元以上；若养殖淡水虾类或其它名贵鱼类，一般可达亩产20kg～40kg，增加产值500元～1200元，亩增纯收入200元～400元以上；若养甲鱼，可亩产20kg以上，亩增产值达2000元以上，亩增纯收入达1000元以上；若养河蟹，一般可亩产40kg～50kg，增加产值2000元～3000元，纯收入增加1000元以上。因而稻田养殖特种水产品，可以获得较高的经济效益，不仅可以稳定粮食生产，亦可大幅度增加农民收入。

从产投比看，稻蟹模式最好,其排列顺序为稻（1.97）＞稻鳖（1.88）＞稻鳝（1.82）＞稻虾（1.74）＞稻蟹（1.70）。这几种生态模式,虽然因鱼沟、鱼溜等田间工程减少了水稻栽培面积,但因有机质的增加、鳝的管理作用、增加了边行优势、减少了病虫害、抑制了杂草的生长、控制了水稻的无效分蘖、节约化肥农药等原因，不仅水稻产量仍有一定增加，而且其生态品质有较大提高。同时因虾、蟹、鳝鱼的复合种养，在产出稻谷的同时，又获得了虾、蟹和鳝鱼等更富价值的水产品，所以获得了更好的经济效益。

四、讨论

1.鱼稻共作模式池塘养殖水体中N、P的变化情况

池塘对富营养水体的中氮、磷去除的主要途径是植物的吸收作用,其中植物吸收氮占系统中氮去除率的40%左右，植物吸收磷占浮床系统中磷去除率的50%以上（周小平等，2005；罗固源等，2006）。另一方面，植物发达的根系吸附沉淀水体中以悬浮物形式存在的氮、磷,使其脱离水体,根系的微生物能将水体中氮通过反硝化反应释放到空气中，降低氮对水体的污染（Brixetal,1987）。鱼稻共作模式和普通无植物池塘相比，NH4＋-N、NO3--N、NO2--N、TN浓度均有不程度降低，尤其是NO3--N。植物的存在对水体中NO3--N减少效果明显，可能与氮循环的特点相关,水体中的无机氮主要以氨氮形式存在（鱼体的排泄物和残饵分解后为氨氮形式（杨秀平等，2002），氨氮通过亚硝化细菌分解为NO2-，NO2-通过硝化菌分解为NO3-，植物根系具有优先吸收NO3-的特点（黎华寿等，2003；张村侠等，2008），使水体中NO3--N浓度下降。N作为水体中重要营养元素，直接或间接影响水体的水质，不同形态的N之间通过水体中的微生物可相互转化。氮去除的主要机制主要是通过水稻的吸收，微生物的硝化、反硝化作用和挥发作用。

鱼稻共作模式中水稻的吸收对养殖水体中过剩的氮的去除发挥了重要的作用。

空气中的氧气通过水稻的根茎叶的通气组织到达水稻根部，形成局部好氧微环境；而水稻和微生物的呼吸作用，往往又营造了局部缺氧微环境。正是由于水稻根际存在富氧与缺氧区，氨氮在富氧区被氧化为硝态氮，而部分硝态氮在水流作用下进入缺氧区，被反硝化细菌还原为分子态氮而进入大气中如图1。

硝化作用主要是一群自养性细菌，包括将氨氮氧化为亚硝酸盐氮的亚硝酸细菌，和将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮的硝酸细菌，这些细菌统称为硝化细菌。硝化细菌只以二氧化碳为碳源，从而自养生长时间少则十几小时，多则几十小时，受环境条件的影响明显，诸如微生物生长繁殖载体、温度、NH4＋-N浓度、pH值和溶解氧等因素均可使硝化作用受限。水稻根系为微生物的生长繁殖提供较大的表面积及有利于生物膜的形成，从而促进了硝化作用。

总之，水稻吸收及其根系附近的微生物对有机物及氮磷营养物的去除起到了关键作用。因为水体中主要是以 NH4＋、NO3-和NO2-等形式存在的无机氮，是水稻基本氮素营养物质，以收割植物体的方式带走水体中过量的氮素，达到净化水质的目的。由于水稻的存在，生活于水体、根系载体或悬浮物表面的大量硝化和反硝化细菌的代谢作用，也为水体中可溶性无机氮含量的降低起到重要作用。另水稻为维管束植物，拥有发达的和数量较多的通气组织，恰似这种通气组织形成的无数精妙而廉价的微气曝气器，使靠近根区处形成好氧环境，而使远离根区处形成缺氧、厌氧环境，最终致使床体中呈现连续的好、缺、厌氧交替状态，使硝化、反硝化连续进行，因此极有利于N的去除。水稻的光合作用在去除水体中有机碳的同时增加水体含氧量，这是因为水稻叶片呼出的氧气增加靠近水表面的大气中氧的压力，因而促进氧气扩散入水中，氧气增加有助于有机污染物的生物降解和促进氮化过程。

图1　水稻根际氧化还原微环境及氮循环

水稻根系对可溶性无机盐大量吸收，降低了鱼稻种养模式池塘中无机盐的浓度，净化了水质。

P的循环主要是非生物循环（王彦波等，2005；宋海亮等，2005），水体中溶解性P043-主要由沉淀和吸附作用沉积于底泥或基质上。鱼稻种养模式池塘中的PO43-浓度后期显著低于普通无植物池塘，说明水稻发达的根系对PO43-具有良好的过滤和沉淀效果。

TP主要由PO43-与生物体内有机磷组成，本试验池塘中PO43-占TP的54%，说明PO43-浓度变化对TP影响很大。结果也显示TP变化与PO43-变化趋势基本一致。

2.实施合理的种植制度修复稻田生态系统

当前鱼稻共作技术已被认为是一种更易接受，并能大范围应用在稻田生态系统修复中的合理的种养修复模式。鱼稻共作是由种植水稻与养殖鱼、虾、蟹等水产经济动物组成的互利共生复合生态农业模式，符合我国现代农业生产发展的总体目标，代表了我国现代农业的发展方向。该模式是退化稻田生态系统向良性循环发展不可缺少的主体，不仅能充分利用稻田水、土和生物等自然资源，而且还能充分发挥稻田生物的生产潜力，具有显著的社会、经济和生态效益。

展茗等（2008）研究指出稻鱼复合种养模式能显著减少甲烷排放，降低增温潜势。张云杰等（2013）指出稻田生态养蟹是利用稻蟹共生，使能量和物质向有利于水稻、河蟹生长的方向流动，使稻蟹共生生态系统内的物质和能量完成良性循环，从而实现合理利用资源的功能体系。金乃康等（2009）及宋亮等（2011）研究表明，稻虾养殖作为一种新兴的农业生产模式，将种植业和养殖业有机结合，充分利用土壤资源，达到经济农作物和克氏原螯虾双丰收的目的，作为农民增收有效途径具有重要的推广价值。刘军等（2011）、金全永等（2009）研究表明，养殖过程中克氏原螯虾能很好地利用水草，起到为水稻除草并提供有机肥的作用，同时水稻又为虾提供了隐蔽、栖息的场所，增加DO、净化和改善水质，两者可起到互惠互利的关系。王传慧等（2010）研究指出，稻田水体中溶氧量较高，且动植物饲料丰富，可为小龙虾提供了良好的栖息、摄食和生长环境。何玉明等（2011）研究表明，通过稻虾共生连作，产出无公害、高品质的水稻和龙虾，获得显著的经济、生态、社会效益，这对综合利用水土资源、发展环保循环农业、提高农产品质量安全水平、减少农药化肥污染等都具有极其重要的现实意义。刘其根等（2008）及刘军等（2011）研究指出，稻田养虾具有投资少，见效快，收益高等优点，是一项值得推广的农村稻田种养新技术。

综上所述，鱼稻共作具有更多的优点：在能量和资源利用方面具有更大的性能比、更好的稳定性和更高的经济效益；实现养殖与控污相结合，形成“养殖—种植—水质净化”的新型种养生产模式；经济鱼类与水稻的联合，由闭合循环水产养殖系统与水稻栽培系统构建的综合生产系统，养殖与种植互惠、充分发挥稻、渔两种生产方式的能量与生态互补性。可以预见，鱼稻共作修复技术的研究与开发具有极为广阔的前景，应用将会越来越广泛，并将会产生更大的经济、生态和社会效益，更好的促进现代农业的可持续发展。

作者单位：1.安徽省宣城市渔业渔政局2.安徽省水产技术推广总站