稻鱼种养型农场的特征与效应分析

王晨，胡亮亮，唐建军，郭梁，任伟征，丁丽莲，怀燕，王岳钧，陈欣*

（1. 浙江大学生命科学学院，浙江 杭州 310058；2. 浙江省种植业管理局，浙江 杭州 310020）

现代农业在提高粮食产量的同时对资源环境产生了负面影响[1-2]，因而现代农业如何在提高粮食产量和经济效益的同时降低其对环境的负面影响、实现农业可持续发展受到国际关注[3]，人们试图探讨通过生物技术、精确农业技术、绿色化学技术、高效机械技术和农业生物多样性利用技术等多个方面结合，促使现代农业转型（Agriculture transformation），建立全球可持续的集约化农业系统（Sustainable Intensi fication of Global Agriculture）[4-7]。国内外研究表明，将水产动物养殖和农作系统进行结合的稻鱼系统（本文中“鱼”是各种水产生物的统称，包括鱼、虾、螃蟹、鳖、泥鳅等），在稳定水稻生产、减少化肥农药使用、增加农民收入和提高农民种植水稻的积极性起着重要作用[8-10]，发展稻鱼系统已成为稻作区农业可持续发展的重要途径之一。

稻鱼系统广泛分布于全球水稻种植区域内，其中以东亚的中国、日本，南亚的孟加拉国、印度和东南亚地区国家为主[11-12]。在中国，稻鱼共生系统至少拥有1 200年以上的历史，分布于浙江南部山区的“青田稻鱼共生系统”2005年被联合国粮农组织、环境发展署、全球环境基金等国际机构列入首批“全球重要农业文化遗产”[13-14]。近20年以来，我国稻鱼系统迅速发展，成为淡水水产养殖的重要方式之一[15]，稻鱼系统也由传统小型农户经营向规模化、市场化、品牌化的方向发展。尤其是进入2010年以来，以专业合作社、农业企业、家庭农场、种粮大户为主体的新型农业经营主体开展稻鱼生态种养的实践，在以稻鲤为主的传统稻鱼系统基础上，发展形成稻鳖、稻蟹、稻虾和稻鳅等多种模式[8,14]。对这些由新型农业经营主体发展起来的、多类型的稻鱼型农场的特征和效应进行深入分析，可为现代稻鱼系统的健康发展提供借鉴和依据。

为此，本研究以有一定规模的（面积大于1 hm2）、所有权与经营权明确、具有合法的土地使用权和合法经营权的稻鱼型农场为研究对象，分析稻鱼种养型农场的基本特征、水稻与水产品产量、氮肥与农药投入、经济效益及投入产出效率情况，探讨种养结合型农场的特征与效应，以期为农经学家、政府官员、农技人员和种养大户等广大从农工作者了解中国稻鱼型农场的经营现状提供基本情况。

1 研究方法

1.1 研究样本的选择

本研究主要是针对全国一些规模大、产品佳、信誉好的稻鱼种养农场和企业进行调查，并根据各地区稻鱼种养型农场产品的有机认证、绿色认证和无公害认证的情况以及历年统计的收益情况设置调查样点，分别选取华东地区、华中地区、西北地区、东北地区和西南地区中的农场作为调查对象。每个地区以省为单位，在每个省内选择当地具有代表性稻鱼种养型农场田块（以下称“稻鱼共作”）进行调查，同时选择其周边常规种植的水稻田块（以下称“水稻单作”）进行对比。本研究样本主要来自西北地区（宁夏）、东北地区（辽宁、吉林）、华东地区（浙江、安徽、福建）、华中地区（湖北、湖南、江西）和西南地区（四川、重庆）等全国5大地区11个省（市）45个县市，农场成对样本（稻鱼种养型和水稻单作）共153对。

1.2 调查方法

于2016年和2017年对成对样本（稻鱼种养型农场和常规稻单作的农户）进行访问调查，主要内容包括水稻产量和水产品产量（农户收获所有经营土地面积上得到的总产量）、农事活动（施肥种类和使用量、农药种类和使用量、饲料种类和使用量）；农户的文化程度和接受技术培训的程度；生产过程中资金、劳动力和生产资料投入；产品商品化和市场流向等。

1.3 数据统计分析

氮肥投入量用纯N（kg/hm2）计算，农药使用量以有效成分（kg a.i./hm2）计算。稻鱼型农场和水稻单作农场之间的水稻产量、氮肥投入量、农药使用和经济总产出的差异均采用配对样本T检验方法进行分析，采用的数据处理软件是IBM SPSS Statistics 20.0；画图软件采用Origin Pro 2017。

2 结果与分析

2.1 稻鱼种养型农场类型

根据所调查农场稻田养殖的水产动物类型，将153个样本稻鱼种养型农场分为5种类型（表1），其中稻鲤种养农场占23%，样本主要来自浙江、福建、四川和重庆等地，以山丘区为主；稻蟹种养农场占42%，样本主要分布在东北的辽宁、吉林和西北的宁夏，气候相对冷凉；稻虾种养农场占16%，样本主要来自湖北、安徽和湖南（长江中下游平原地区）；稻鳖种养农场占10%，样本来自浙江、福建和湖北；稻鳅种养农场占8%，样本主要来自四川等地。

表1 稻鱼种养型农场的模式类型分布Table 1 Types and distribution of sampled rice- fish integrated farms in China

2.2 稻鱼种养型农场基本特征分析

样本分析表明，88%的稻鱼种养型农场建立于2010年以后（表2）；从经营的土地规模分布情况来看，农场土地规模主要分布在1～5 hm2之间，占比45.4%；其次是规模在5～10 hm2的农场，占比为28.8%；再次为规模在10～50 hm2的农场，占比为16%；农场规模在50～100 hm2或者大于100 hm2的农场数量最少，占比分别为5.4%和4.4%。而从组织形式看，所调研样本中，稻鱼种养型农场组织模式以农民专业合作社为主，其次是家庭农场和公司，3种组织模式分别占总调查样本数的46.6%、29.4%和24.0%（表3）。

表2 稻鱼种养型农场成立时间分布比例Table 2 The founded time of rice- fish integrated farms

从经营者的特征看，稻鱼种养型农场经营者平均年龄为44 岁，61.4%的经营者年龄集中在40～50岁之间，50 岁以上的仅占10.2%（表3）。农场经营者教育程度主要集中在高中学历，占比为51%；其次是具备专科学历的经营者，占比40.2%，高中学历和专科学历合计占比91.2%，初中及以下仅占比2.8%，本科及本科以上占比6%（表3）。

图1 稻鱼种养型农场与相对应的水稻单作系统的水稻和水产品产量Fig. 1 Yields of rice and fish in rice- fish integrated farms and corresponding rice monoculture farms

2.3 稻鱼型农场的水稻产量与水产品产量

相比于水稻单作，5种稻鱼种养型农场的水稻产量表现为增产或稳产效应（图1）。配对样本T检验结果表明，稻鲤（P=0.337）、稻蟹（P=0.855）和稻虾（P=0.111）农场水稻产量与水稻单作农场几乎相同，而稻鳖（P=0.015）和稻鳅（P=0.000）农场水稻产量则显著高于水稻单作农场，分别增产3.77%和6.93%；同时，稻鱼种养型农场还产出大量的水产品，5种模式平均水产品产量为(1.19 ± 0.08) t/hm2，其中稻鲤 (1.13 ± 0.07) t/hm2，稻鳖 (1.74 ± 0.22) t/hm2，稻虾 (1.05 ± 0.06) t/hm2，稻蟹 (0.35 ± 0.01) t/hm2和稻鳅 (1.66 ± 0.02) t/hm2。

表3 稻鱼种养型农场的若干特征Table 3 Some characteristics of rice- fish integrated farms in China

2.4 稻鱼种养型农场的氮肥与农药使用

通过配对样本T检验结果发现，在稻鱼种养型农场中，稻鱼共作模式的氮肥投入显著低于水稻单作模式（P=0.000）。稻鱼共作模式氮肥平均投入为(128.40 ± 8.03) kg N/hm2，而周边水稻单作氮肥平均投入为(193.45 ± 7.46) kg N/hm2，稻鱼共作模式施氮量比水稻单作模式平均减少33.63%；其中，稻鲤共作、稻蟹共作、稻虾共作、稻鳖共作和稻鳅共作相比于水稻单作，氮肥平均投入分别降低了31.55%、24.15%、25.71%、60.42%和27.55%（图2）。

配对样本T检验结果显示，在稻鱼种养型农场中，水稻单作模式的农药投入显著高于稻鱼共作模式 （P=0.000）。稻鱼种养型农场的水稻单作对照农药平均投入为(15.42 ± 1.09) kg a.i./hm2，稻鱼共作模式农药平均投入为(6.21 ± 0.62) kg a.i./hm2，比水稻单作模式平均减少59.73%；其中，稻鲤共作模式比水稻单作模式农药平均投入减少了62.58%；稻蟹共作模式比水稻单作模式农药平均投入减少了55.05%；稻虾共作模式比水稻单作模式农药平均投入减少了70%；稻鳖共作模式比水稻单作模式农药平均投入减少了67.27%；稻鳅共作模式比水稻单作模式农药平均投入减少了69.95%（图2）。

图2 不同稻鱼种养型农场氮肥投入（左）和农药投入（右）Fig. 2 Application rate of nitrogen fertilizer (left) and pesticide (right) in different rice- fish integrated farms

2.5 稻鱼种养型农场的经济产出与投入产出比

稻鱼种养型农场总经济产出平均为（6.98 ± 4.12）万元/hm2， 显著高于水稻单作系统的经济产出（平均为（2.60 ± 0.34）万元 /hm2）。稻鲤（P=0.000）、稻鳖（P=0.003）、稻虾（P=0.000）、稻蟹（P=0.005）和稻鳅（P=0.000）总经济产出均显著高于各自对应的水稻单作系统（图3）

图3 不同稻鱼种养型经济产出Fig. 3 Economic output in different rice- fish integrated farms

稻鱼种养型农场总投入产出比为0.47 ± 0.16；水稻单作模式总投入产出比为0.66 ± 0.17；配对样本T检验结果显示，稻鱼种养农场投入产出比显著小于水稻单作模式投入产出比（P=0.000）。

不同稻鱼种养型农场的投入产出比，与其对应的水稻单作模式的投入产出比相比较，模式之间表现出从差异显著到没有显著差异的区别（图4）。稻鲤种养模式投入产出比为0.34 ± 0.09，显著低于对应的水稻单作模式（P=0.000）；稻蟹种养模式投入产出比为0.55 ± 0.15，显著小于对应的水稻单作模式（P=0.000）；稻虾种养模式投入产出比为0.51 ± 0.10，和对应的水稻单作模式无显著性差异（P=0.360）；稻鳖种养模式投入产出比为0.60 ± 0.15，和对应的水稻单作模式无显著性差异（P=0.278）；稻鳅种养模式投入产出比为0.35 ± 0.02，显著小于对应的水稻单作模式投入产出比（P=0.000）。

不同模式之间的投入产出比相比，稻鲤农场平均投入产出比最低，即投入效率最高，依次是稻鳅、稻虾、稻蟹、稻鳖农场，也即其利润率依次为稻鲤＞稻鳅＞稻虾＞稻蟹＞稻鳖农场。

图4 不同稻鱼种养型农场投入产出比Fig. 4 Input-output radio of different rice- fish integrated farms

3 讨论

3.1 稻鱼种养型农场的特点

以农户为经营主体的稻田养鱼生产实践在我国有悠久历史，在提高山丘区水产品供应和农村经济方面发挥了重要作用[8,15]。但有一定规模、所有权与经营权明确、具有合法的土地使用权与合法经营权的稻鱼型农场于上世纪90 年代中后期才逐步建立，2010年前后才是大发展时期[8,10]。本调查研究结果表明，88%的稻鱼种养型农场建成于2010 年之后（表1），这与2010 年后国家出台一系列的鼓励促进政策有关。与以前的水稻单作经营和比较粗放的稻田养鱼生产相比，这一次稻田综合种养提升和推广，表现为经营主体性质、经营规模、经营者素养等方面有了巨大的变化。本研究样本中，稻鱼型农场土地规模主要集中在1～50 hm2的范围内，占比约90%，规模化程度较高；稻鱼型农场以合作社为主要组织形式（占比46.6%），其次为家庭农场，再次为农业公司，专业合作社是目前比较主流的经营主体类型之一，成员责任共担、公平共同获利，有“小集体”的效能，也为技术人员聘任、购买农技服务创造了条件。

作为农场的经营者，其对于农场的发展理念和发展方向起着关键性作用，因此农场主的年龄、教育背景和从业时间也在本次的调研范围之内。农场主的年龄和教育背景在一定程度上反映了其是新型农民或是传统农民，是否接受过比较系统的专业知识教育，有没有更广阔的眼光。通常来讲，年龄较大的农场主会以更为传统的方式来经营农场，对于新生事物（新品种、新技术、新项目、新做法等）态度更偏于保守，而年龄更小些的农场主更可能会采用更先进的理念来经营农场。此外，农场主对于农场的经营模式也起着决定性的作用。Hu等[16]研究表明，传统稻鱼种养农户平均年龄超过55 岁人数占50%以上，而本研究中农场经营者平均年龄为44 岁，40～50 岁之间的农场管理者比例为61.4%，50 岁以上的管理者只有10.2%，说明稻鱼种养型农场的管理，太年轻或者太老成都不合适，闯劲和稳重须同时具备，传统单纯种水稻和传统稻鱼种养农户，年龄都普遍偏大。农场主的受教育背景反映了其是否具备专业知识和是否具备将生态农业的理念与新兴的技术理论等应用到农场中的潜在能力或潜在可能性。调查中发现，与非农场的普通种粮者比较，农场经营者接受教育程度较高，其中有硕士学位和海外留学经历的7人，97.2%的农场主为高中及以上学历，说明全国稻鱼种养农场经营者的受教育程度普遍很高，具备发展农场的专业知识和文化水平。实际上，稻鱼种养生产体系是一个高科技的行业，不是简单地将水产动物放养于稻田，而是需要实施品种的筛选、种养技术体系的建立，才能调节好作物和水产动物之间关系，产生稻鱼共生效应[17-22]。

3.2 稻鱼种养型农场的产出效应

本研究结果表明，各类稻鱼种养型农场的水稻产量高于水稻单作或与水稻单作持平，没有表现减产情况，为粮食生产稳定奠定了基础，此外还额外输出水产产品。本研究表明以农场为载体的规模化稻鱼生态种养可以显著增加土地生产力。越来越多的研究结果也在证实不同类型稻鱼种养的增产效果。如林传政等[23]研究发现垄作稻鱼共生方式水稻单产比普通稻作增产9.13%；安辉等[24]针对有机稻蟹共作进行试验发现，各处理的每穗粒数、结实率和千粒重均显著高于水稻单作处理，分别增加11.90%、8.42%和3.94%，各处理水稻产量显著大于水稻单作；罗衡[25]对比稻鳖种养和水稻单作试验发现，稻鳖综合种养模式下水稻的产量、有效穗粒数均表现显著提高；肖向予和李艳蔷[26]试验表明稻鳅共作种养模式相比于水稻单作理论产量提高了4.56 t/hm2，实际产量提高了3.83 t/hm2，理论产量和实际产量差异均显著。张剑等[27]对稻鱼共生系统的研究也表明，与水稻单作比较，稻鱼共作处理显著增加水稻分蘖期和灌浆期的叶片氮含量，延长分蘖期10～12 d，并显著提高成穗率和产量。Hu等[16]对不同类型稻鱼系统的综合研究表明，建立合理的稻鱼系统对稳定水稻生产有着重要作用。

本研究中，稻鱼型农场总经济产出平均为（6.98± 4.12）万元/hm2；与水稻单作产出相比，稻鲤、稻鳖、稻虾、稻蟹和稻鳅型农产品总经济产出分别提高205%、78%、156%、710%和480%。稻鱼型农场总经济产出高的原因，一方面在水稻产出相近的情况下额外产生水产品而增加产值；另一方面，由于稻—鱼系统农药化肥使用的大幅度减少（一些情况下甚至不用化肥农药），饲料又以农家饲料为主（不含抗生素等），因而稻—鱼系统产出较高质量的稻米和水产品，获得较高的市场价格。本研究调查样本中，一些稻鱼型农场创建了有机产品或绿色产品品牌，如“蟹田香米”、“鳖稻米”、“龙虾米”、“鱼米香”、“稻花鱼大米”等，这些品牌的创建明显提高产品的价格[16]。投入产出比例的结果也表明，稻鱼种养型农场的投入产出比明显低于对应的水稻单作系统（图4）。

3.3 稻鱼种养型农场的氮肥和农药减量效应

本研究结果表明，稻鱼种养型农场肥料氮的投入显著低于水稻单作（图2）。Hu等[18]研究发现，稻鱼系统中水稻和鱼可以循环互补利用稻田氮素资源。一方面，投入的饲料氮素未能被水产生物完全利用，剩余在土壤的饲料氮在土壤微生物分解作用下释放出来，被水稻吸收利用；另一方面，水产动物排泄物中的氮、磷等元素，可被水稻进一步利用，因而稻鱼型农场在较低肥料氮投入的情况下仍能保持水稻稳产和高产。吴敏芳等[19]研究也发现稻鱼共作处理施用的氮肥量较水稻单作减少30%。我们前期的研究还表明，稻鱼型农场农药投入量比水稻单作减少55%～70%。Berg[9]对越南120个农户的调查表明，稻—鱼系统农药的使用比水稻单作系统降低 43.8%；Xie等[10]通过试验研究发现，稻鱼系统相比于水稻单作，农药使用量降低68%。稻鱼系统农药使用减少的主要原因是水产动物可在一定程度上降低水稻病虫害的发生[28-29]，如Xie等[10]研究发现，稻鱼共作系统的稻飞虱密度、纹枯病发病率和杂草生物量相比于传统水稻单作模式，分别降低44.74%，54.35%和93.57%。

稻鱼种养型农场通过水产动物—水稻的相互作用和对资源的互补利用，在水稻产量稳定的情况下氮肥和农药用量下降，这一效应对降低水稻生产过程和水产养殖业带来的环境污染有重要意义。Xie等[10]研究表明，稻鱼系统中水稻体内氮素32%来自饲料氮；而化肥氮的2.1%被稻田其他水生生物吸收，进一步为鱼取食，从而减少了氮素在稻田的停留，减少了产生面源污染的风险。胡亮亮[30]通过稳定性同位素示踪实验进一步证明，稻鱼种养系统饲料中的氮素被水稻吸收利用，从而降低了饲料对环境的污染并极大地提高了氮素在系统中的利用效率。Zhang等[31]对稻鳖系统研究发现，在鳖单养的系统中，只有20.4% 的饲料氮和22.8% 的饲料磷被鳖利用，导致大量未被利用的饲料氮磷停留在环境中；而稻鳖系统中，部分停留在环境中的饲料氮磷被水稻吸收利用，一方面减少了水稻氮磷肥料的施用，另一方面，减少了面源污染的发生。

此外，研究还表明，稻鱼种养型系统能较好保持土壤肥力[12]。Oehme等[32]报道，与水稻单作系统相比。稻鱼系统土壤有机碳有增加趋势，氮素无显著差异。我们通过Meta分析研究了稻鱼系统对土壤肥力的影响趋势，在14个研究案例中，稻鱼系统土壤有机质效应值（水稻单作相比）10个为正，4个为负（成果待发表）。可见，稻鱼种养型产生的土壤肥力效应值得深入研究。

稻渔共生技术体系是一个非常复杂的高科技集成体系，恰当的生物种类组配、恰当的生物数量组配、恰当的稻鱼空间占比、恰当的水肥管理和投饵策略是发挥稻鱼共生效应、防止稻田养殖水产出现水面养殖导致面源污染问题重现的最重要的决定因素。对此，作者团队作为主要完成人员完成的“稻田综合种养技术规范”（通则），已经通过国家有关部门审批并于2018年元月1日开始实施[33]。该行业标准中就有对各项技术（包括沟通比、水肥管理、病虫草害管理、水产投饵强度等）进行了详细描述，这些标准也是保证稻渔共生发挥最佳生物互惠效应、提高资源利用效率，避免水产养殖导致面源污染的关键。

4 结论

研究表明，以农民专业合作社、家庭农场、农业公司为经营主体的稻鱼种养型农场是现代稻渔共生系统发展的重要趋向，经营者年轻化、知识化。相比于水稻单作，稻鱼种养型农场的水稻产量表现为增产或稳产效应，同时产出一定数量水产品；而且由于化学氮肥和化学农药使用下降，稻谷和水产品质量得到市场认可，稻鱼种养型农场的经济产出高，投入产出比下降。

与传统的以农户为主体的稻鱼系统相比，稻鱼种养型农场是以农场为载体的、规模化和产业化发展型稻鱼系统，往往采用标准化技术与产业化经营，能使稻鱼系统经济效益和生态效益显著提高。因此，在未来发展中，要建立以农场经营为主的发展方向，确立产业化、规模化发展的主导模式，利用稻鱼共生系统互惠互利的优势，更大化地促进经济效益、生态效益和社会效益的提高，为现代生态循环农业的发展提供一个新的方向。

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