稻田种养结合模式的功能研究进展与发展展望

陈明杰　梁　龙　孙　凯

稻田种养结合模式的功能研究进展与发展展望

陈明杰梁龙孙凯

（贵州财经大学管理科学与工程学院贵州贵阳550025）

稻田种养作为我国重要传统农业文化遗产，在粮食安全、生态环境和文化价值方面具有重要作用。因此，正确认识传统稻田种养生态经济系统的生产、生活和生态功能，有利于实现农业粮食供给与低碳发展的双赢。

稻田种养；农业文化遗产；可持续农业；粮食安全；低碳生态

自2019年年底新冠肺炎疫情暴发以来，许多国家开始限制粮食出口，全球农业供应严重不稳定，粮食安全再次成为全球热议的话题。根据联合国粮食及农业组织（FAO）2021年7月发布的《2021年世界粮食安全与营养状况》报告，估计2020年有近7.68亿人口处于饥饿状态，占世界总人口的19.2％，比2019年增加了约1.18亿人口，这距离2030年结束粮食不安全状态，实现人口零饥饿的目标仍然遥远。粮食安全问题一直是人类发展面临的诸多困境之一。早在20世纪60年代中期，为解决国内饥荒和改善农业生产现状，印度率先发起了农业绿色革命并成功推向亚洲和拉丁美洲等发展中国家[1]，但生产效率提高的同时，却忽视了对自然生态环境的保护，农业生产开始过度依赖化肥、农药及其他农用化学药品的投入，变得更加能源密集，以至农业的高碳排、低效率问题凸显。因此，如何在保证经济生产的同时兼顾生态环境成为世界共同关注的焦点。

如今人类的频繁活动被认为是影响和导致全球气候变暖的根源。2018年，人为产生的温室气体（GHG）排放量超过500亿t，全球地表平均温度相比工业化前已上升了1.1 ℃的水平[2]。农业作为陆地温室气体排放的重要来源，全球三分之一的温室气体排放量来自粮食生产系统，粮食生产对人为温室气体排放总量的贡献达到34％[3]。我国是世界粮食生产大国，以仅有8％的可耕土地养活了全球约20％的人口，然而粮食生产的碳排放却占全球总粮食系统碳排放的13.5％。因此，为减小人为活动带来的环境压力，保证发展的可持续性，我国承诺在2030年之前达到碳峰值，2060年之前实现碳中和，低碳农业发展势在必行。

目前，我国水稻种植面积3 007.6万hm2，产量近2亿t，在粮食供给方面具有突出贡献，但水稻种植也是我国农业生态系统四大碳排放源之一，稻田温室气体甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）等对大气环境的影响不容忽视，应采取有效的稻田减排策略，以阻止温室气体排放的增加。Liu等研究发现水稻生产中氮肥的投入处于过量状态，化肥用量的增加不利于作物对氮素的利用[4]，而适当减少施氮，配合有机肥替代，能够促进清洁生产[5-7]。夏仕明等认为水和肥是影响CH4和N2O排放的两大主控因素[8]，通过氮肥减施和间歇灌溉能够分别降低稻田38％、48.7％的潜在增温趋势[9]。可见，水分管理也是稻作系统减排的重要农艺措施。稻田节水灌溉具有促进根系发育，改善土壤通气条件，抑制厌氧菌活动等优势[10-11]。Li等通过实验研究发现，节水灌溉条件下优化氮肥管理，在保持水稻产量、提高氮素利用率和减少稻田氮流失方面具有交互效应，但要注意的是，节水决不能以牺牲水稻产量为代价[12]。此外，张艺、孙会峰等、张卫建等还发现改良水稻品种能够显著帮助增产和降低温室气体排放强度[13-15]。Yao等认为覆膜栽培在保产甚至增产的前提下，能够显著降低稻田CH4和N2O排放总量的54％[16]。

尽管现代更新的农艺措施和不断发展的低碳稻作技术，能稳定粮食产量并减少环境足迹，但是我国作为历史上最早探索和实践稻田种养结合的国家，经过千余年发展已经形成了独具特色的中国农耕文化，这种以稻为主，以养促稻的共生模式将粮食安全、生态环境和文化传统紧密关联，亦是我国水稻产业实现低碳生态，绿色可持续发展的方案。表1总结了我国稻田种养结合模式的多重功能、面临的机遇以及今后发展的方向，并在下文进行了详细阐释。

表1　稻田种养结合模式的功能、发展机遇及展望

1 稻田种养结合模式多重功能的研究进展

1.1 稻田种养结合模式的粮食安全功能

粮食安全一直以来都是全球面临的重大问题，而近年来极端天气的频发直接导致粮食减产，威胁到粮食生产系统，世界农业开始重新审视粮食安全、膳食营养以及环境可持续的发展目标。

过去集约化的稻田单作系统极大地增加了全球粮食供应，但无意中也对自然环境和农业生态系统产生了负面影响，粮食生产需要更可持续的方法。稻田种养是一种运用生物共生原理，将水稻种植与动物养殖相结合的生态农业技术。目前我国稻田种养的总面积已突破233万hm2，占水稻种植总面积的7％以上[17]。相比单一的水稻种植，稻田养鱼、虾、蟹、鳅、鸭等模式，允许农民在有限的土地和水资源利用上实现一田双收，而合理地设置稻田养殖密度甚至可以达到水稻稳产、增产的效果，即当养殖产量低于理论阈值时，水稻生长并不会因为空间挤占而减产[18-19]。Zhang等以稻鳖系统为例，通过6年的田间调查和2年的试验发现，即使不施用化肥和农药，稻鳖模式的水稻产量也不会低于单作模式，稻田种养并未降低水稻产量，甚至还增加了水稻产量[20]。Hu等以稻蟹为研究对象，通过田间调查和实验表明，尽管稻蟹挤占了10％的稻田活动空间，但水稻产量并未受到影响，相反略有增加[21]。郑华斌等认为稻田饲养动物促成影响水稻产量的直接因素（水稻穗长、有效穗数、总粒数、实粒数等）发生变化，使得产量提高[22]。王晨等对稻鱼、稻鳖、稻虾、稻蟹和稻鳅5种种养类型的153个规模农场的调查表明，相比水稻单作，稻渔种养在产出一定数量水产品的同时，表现出稳产或增产效应[23]。Jin等采用粮食当量法和耕地当量法对江苏省稻田种养的试验数据进行分析，结果发现相比常规单一稻作，稻鱼、稻虾、稻鸭模式单位面积的水稻产量更高[24]。

事实证明，稻田中引入水产或水禽并未威胁到水稻的产量，相反科学合理的种养结合，能促进水稻产量的增加，稳定粮食生产。

1.2 稻田种养结合模式的经济社会保障功能

过去，现代农业技术及外源性农用生产资料的应用将水稻种植引向集约化，额外的化肥和农药购买成本阻碍了农户的增收。稻田种养结合作为一种节肥、节药和一田双收的农业管理实践模式，在提高农户经济收入方面具有较大潜力。丁伟华通过分析稻鱼、稻虾、稻鳖、稻蟹、稻鳅的经济投入和产出发现，相比水稻单作系统，稻田水产养殖的化肥、农药投入成本显著降低了22％～31％[25]。虽然稻渔共生系统增加了饲养动物的投入成本，但从产投比来看，产投比一般为1.30∶1到2.97∶1[26]，其经济产出价值显著高于常规水稻单作。此外，稻田种养系统同时生产出的绿色有机大米和水产品，能增加商品附加值。Wang等通过调查发现，相比常规大米，国内消费者购买稻田种养产出的大米溢价约是41％，高收入及有孩子的家庭更愿意为“生态”大米支付费用[27]。Yi也认为稻田共育产出的大米能够被消费者所接受，其价格溢价高于有机稻和常规稻[28]。Karim等还将稻田生态种养模式强调为实现收入多样化的一种手段，其生产的灵活性可用于改善农村社区生计和减少贫困发生[29]。

1.3 稻田种养结合模式的生态环境保护功能

从低碳高效，可持续的角度来看，稻田种养模式利用水稻与水产（禽）间的协同作用，耦合了环境与生产之间的关系，被认为是减少农业环境负面影响的重要途径之一。

在能源利用效率方面，稻田种养混合系统的能量输入较低且可再生能源的占比大，产出能量更是大于传统单一稻作。Liu等认为稻田养鱼、养鳖的化学品投入依赖更小，资源配置更合理，是一种高能效、可持续的农业生产系统[30]。Li等运用能值分析法，对水稻单作、稻田养鱼、稻田养鸭三种不同耕作模式进行可持续评价，结果表明稻鱼、稻鸭系统的能值转化率分别比单作系统高65.5％和49.9％[31]。稻田养殖表现出较低的环境负荷和较高的资源可持续利用率。

在温室气体减排方面，水稻单一种植是温室气体CH4和N2O的重要排放源，而稻田生态种养是固碳减排的重要措施。王强盛认为稻田种养结合模式对减缓农业潜在增温趋势（GWP）具有显著作用[32]。Sheng等通过水稻单作与稻鸭共作的田间对比试验，发现稻鸭种养系统的增温趋势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）分别显著降低了28％和30.2％[33]。许国春等认为将鸭引入稻田，促进了水稻植株的固碳能力，使稻田生态系统的碳氮循环更稳定可控，整体表现为碳“汇”[34]。Muhammad以稻蟹系统为研究对象，结果表明稻蟹共作也具有减少GHG排放和缓解GWP的能力[35]。同样，崔文超等以全球首批重要农业文化遗产青田稻鱼为例，运用生命周期评价法核算其碳足迹，发现相比当地单作系统，稻鱼共生系统排放的温室气体更少，环境影响更小，生态效益更高[36]。基于现有文献说明，稻田种养结合是一种高效、低碳、生态的可持续农业模式。

2 发展稻田种养结合模式面临的机遇

2.1 联合国各组织呼吁保护全球重要农业文化遗产

全球重要农业文化遗产（GIAHS）项目是联合国粮食及农业组织（FAO）在全球环境基金（GEF）的支持下，会同包括联合国教育、科学及文化组织（UNESCO）等，于2002年合作发起的全球性重大项目[37]。全球重要农业文化遗产的概念和动态保护理念已得到国际社会的广泛认同，成为今后世界各国保护农业文化和自然遗产的重要手段。目前，自项目发起已经过去了20年，在此期间，东亚等国积极参与其中，中国作为有着数千年传统农耕文化和长期农业实践的国家，是最早响应并参与GIAHS项目的成员之一。

联合国全球重要农业文化遗产保护的倡议，最初主要关注的是发展中国家的传统农作情况，而随着GIAHS项目参与者的不断增加，亚洲和太平洋地区农业文化遗产的确定项已占有68％以上，到2020年年底，我国已拥有全球重要农业文化遗产15项，居世界之首，其中传统稻—鱼种养和稻—鱼—鸭共生模式分别在2005年和2011年被列入全球农业文化遗产名录。“稻＋水产”“稻＋水禽”的传统种养模式体现了原始生产与生态循环的逻辑，创造了农业自然—经济—社会复合生态经济系统，是生态农业、循环农业和低碳农业的典型代表，为我国现代低碳生态农业的发展奠定了坚实基础。

2.2 世界范围内广泛采用稻田种养结合模式

稻田共作模式并不是中国独有，在印度、孟加拉国、埃及、印度尼西亚、泰国、越南和菲律宾等其他国家均有报道。几十年来，稻田种养模式在保证粮食生产、减少环境负载和应对气候变化等方面发挥着积极作用，越来越受到各国农业发展的关注。日本和韩国在19世纪和20世纪中叶相继意识到稻田共作制度的重要性，非洲也在看到稻田种养结合模式良好的经济、社会和生态效益后，开始引入并实践。尽管在世界范围内，稻田种养结合模式已被广泛认同并采用，但其中最著名和最成功的可持续实践仍在中国。

随着渔业资源利用与生态保护的矛盾日益突出，2019年《国务院关于促进乡村产业振兴的指导意见》提出，要“推进规模种植与林牧渔融合，发展稻渔共生、林下种养等”。我国农业农村部也已经意识到稻畜共育的重要性，开始大力推广“稻田养鱼（虾、蟹）”“稻鸭共生”等种养模式，以实现农业资源的最大化利用，保证粮食和生态系统的可持续性，目前，我国已形成低碳生态、循环可持续的稻田种养总体发展思路。

3 我国稻田种养结合模式的发展展望

3.1 积极推广和扩大稻田种养结合模式

全球重要农业文化遗产保护工作为我国发展稻田种养农业提供了绝佳的机会，虽然稻渔（禽）种养具有不与粮争、一田双收、生态循环等诸多优势[38]，但农田操作和管理技术的复杂性，使其并没有被大规模地广泛使用。同时，由于经济社会的快速发展，我国劳动力大量从农业转移到第二、三产业，许多农村家庭选择了易于管理且收获简单的蔬菜种植或水稻单一种植，而不是稻田种养结合模式。而高经济利润驱动下的集约化池塘养鱼，更是威胁到山区的许多传统稻田共作系统。因此，在农村地区积极推广稻田种养并扩大规模对我国坚持大食物安全观，实现农业“三生”（生产、生活、生态）共赢具有重要意义，但推广和扩张必须控制化肥、农药增施，稻米、水产、水禽价格下降的潜在风险和注意农民重渔（牧）轻稻米的危机。

3.2 重视我国稻田种养文化遗产保护

中国稻作文化源远流长，在漫长的农业发展过程中，人与自然和谐共生的农耕文化使得稻田种养在我国东南部省份和西南山区盛行。这种巧妙的技术组合和稻田管理做法，帮助了在边缘和极端条件下农业生态系统的恢复。稻作文化遗产是中华农业文明传承的基础，在稻田种养结合模式被各国高度关注和广泛采用的今天，重视我国农业文化遗产的保护制度建设和文化传承普及，对促进农业可持续发展、增加遗产地农民收入、保护农业生态环境和传播中华文明具有重要作用。

与发达国家相比，我国农业文化遗产保护起步较晚，未来我国在世界范围内，应继续加强与FAO等国际组织的合作，依靠GIAHS项目搭建良好的国际文化遗产保护交流平台，扩大中国的国际影响力；在国内，应积极建立农业文化遗产管理和保护机制，加快建设一批懂技术、善管理、爱文化的稻田共生专业研究队伍，重视稻作文化的宣传和教育。

3.3 开发稻田种养的生态旅游潜力

作为城市化、工业化的对立面，农业生态旅游无论是娱乐还是体验，都能为游客带来精神和心理上的放松。稻田种养作为全球重要农业文化遗产，既有自然属性又有文化属性，是人类长期劳动与自然演化的共同结果，是中国数千年农耕文化不断传承和创新的事实，在生态、文化和美学方面具有独特的价值。当前，旅游开发作为实现对农业文化遗产动态保护的有效途径，已得到普遍认可。农业文化遗产是特殊的旅游资源，重点开发稻田共作文化遗产的生态旅游潜力是吸引游客来到农村，了解农耕，学习农史的核心内生要求。以文化为导向，以教育、休闲为目的，利用和开发稻田种养的生态旅游潜力，不仅能为人们提供了解农业和学习农业文化的机会，而且能促进当地经济发展。但由于农业文化遗产的特殊性和重要性，在对其进行旅游价值的开发时应正确处理好长远利益与当前利益、旅游发展与遗产保护之间的关系[39]，争取在为每位游客讲好“农业故事”的同时，重视文化遗产的脆弱性。

4 意义

正确认识到传统稻田种养生态经济系统的生产、生活和生态功能，有利于保护主要农业文化遗产。同时迎合国家计划、方针和政策，助力乡村振兴和农业现代化建设实现，为农业生产新模式的创新和开发提供参考，实现农业粮食供给与低碳发展的双赢。

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A

2095-1205(2022)10-18-04

贵州省省级科技计划项目“构建碳足迹大数据推动贵州特色农业全产业链绿色发展研究”[黔科合基础（2020）1Z057]；2021年新农科建设项目“‘校企+’发展‘特绿’功能农业及合作育人研究与示范”（黔财教【2021】48号）

陈明杰（2001- ），男，汉族，贵州黔南人，本科，研究方向为农村发展。

梁龙（1973- ），男，汉族，湖南郴州人，博士研究生，教授，研究方向为生态农业与可持续发展。