中國(guó)稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)水稻產(chǎn)量差及影響因素的整合分析

張丁月 張衛(wèi)峰 曹玉賢 朱建強(qiáng) 郜紅建 葉新新 侯俊

摘要：為了揭示稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)生產(chǎn)潛力和制定高產(chǎn)高效栽培措施提供科學(xué)依據(jù)。從中國(guó)知網(wǎng)和 web of science等2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，分別以稻漁（包括稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉、稻鰍）、施肥、產(chǎn)量、種植密度、種植方式、 rice-fish、rice-crayfish、rice-crab、rice-turtle、rice-loach、yield、variety、seeding density、planting pattern、fertilizer and China等為關(guān)鍵詞檢索，共收集目標(biāo)文獻(xiàn)108篇。總結(jié)稻漁系統(tǒng)水稻的產(chǎn)量潛力和產(chǎn)量差，通過(guò)分析品種、施肥量、種植密度、種植方式和飼料氮磷殘留對(duì)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量的影響，闡明稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)水稻產(chǎn)量差的影響因素及縮小產(chǎn)量差的途徑。結(jié)果表明，當(dāng)前我國(guó)稻漁系統(tǒng)產(chǎn)量潛力較大，稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉、稻鰍模式水稻高產(chǎn)紀(jì)錄分別為9.64、9.46、10.47、914、9.62 t/hm2，總樣本平均產(chǎn)量分別實(shí)現(xiàn)了潛力產(chǎn)量的79%、75%、76%、74%、78%，其中水稻品種、種植密度和施肥量是產(chǎn)量差的主要限制因素。稻蝦模式氮磷鉀最優(yōu)施肥量分別為86.2、69.2、66.5 kg/hm2，稻魚模式分別為151.3、457、108.0 kg/hm2;雜交稻的稻蝦、稻魚、稻鱉和稻鰍模式水稻產(chǎn)量比常規(guī)稻增加3.9%～50.6%;秈稻產(chǎn)量在稻蝦、稻魚、稻鱉和稻鰍模式下比粳稻增加 4.6%～25.6%。稻蝦、稻魚、稻蟹和稻鰍系統(tǒng)水稻的適宜種植密度分別為32.2萬(wàn)、30.2萬(wàn)、24.7萬(wàn)、45.1萬(wàn)株/hm2;另外，一定量飼料氮磷殘留可提高水稻產(chǎn)量。我國(guó)稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉、稻鰍模式下水稻的增產(chǎn)潛力分別為 2.07、2.39、2.50、2.37、2.15 t/hm2。適宜的品種、施肥量、播種密度和飼料氮磷殘留量可以縮小產(chǎn)量差，其中品種以秈稻和雜交稻為宜;優(yōu)化施肥量可以使稻蝦和稻魚模式下水稻分別增產(chǎn)5.5%、5.1%;優(yōu)化種植密度則使水稻增產(chǎn)4.8%～15.5%。

關(guān)鍵詞：稻漁種養(yǎng);產(chǎn)量差;品種;施肥;種植密度;生育期;飼料養(yǎng)分殘留

中圖分類號(hào)： S318;S964.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）05-0088-08

收稿日期：2021-07-01

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2016YFD0300907）;長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶磷資源高效利用創(chuàng)新平臺(tái)開放基金（編號(hào)：KJ20190197）;湖北省生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新體系項(xiàng)目（編號(hào)：2018skjcx01）。

作者簡(jiǎn)介：張丁月（1991—）男，山西朔州人，碩士，主要從事農(nóng)業(yè)水土環(huán)境研究。E-mail：1040079368@qq.com。

通信作者：侯 俊，博士，講師，主要從事稻漁種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)平衡研究。E-mail：houjungoodluck1@163.com。

水稻（Oryza sativa L.）是我國(guó)最重要的糧食作物之一，其產(chǎn)量對(duì)國(guó)家糧食安全和社會(huì)穩(wěn)定具有重要意義。目前擴(kuò)大水稻播種面積已不現(xiàn)實(shí)，因此提高產(chǎn)量成為確保水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵舉措。稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)是一種通過(guò)水稻與水產(chǎn)動(dòng)物相互作用，提高農(nóng)田土地利用率與養(yǎng)分利用率，從而實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)互利共生、資源互補(bǔ)的生態(tài)種養(yǎng)模式，因其具有提高土壤肥力[1-4]、減少化肥農(nóng)藥的使用[5-7]、降低水稻病蟲害的發(fā)生率[8-10]、增加生物多樣性[11]、減少溫室氣體排放[12-13]、提高肥料與飼料的利用率等優(yōu)點(diǎn)，目前得到大規(guī)模推廣。截至2018年底，我國(guó)稻漁綜合種養(yǎng)面積已經(jīng)發(fā)展到213.33萬(wàn)hm2，占全國(guó)水稻總播種面積的7%，其中湖北稻漁綜合種養(yǎng)面積為38.67萬(wàn)hm2，約占湖北省水稻播種面積的27%[14]。稻漁種養(yǎng)已逐漸成為實(shí)現(xiàn)綠色、高效生產(chǎn)的重要手段，也是保障糧食有效供給和國(guó)家糧食安全的有效途徑。

然而，隨著我國(guó)稻漁面積不斷擴(kuò)大，一些問(wèn)題也逐漸暴露出來(lái)。稻漁模式特點(diǎn)鮮明，形式多樣，不同稻漁模式需要與之相對(duì)應(yīng)的水稻栽培方式，而當(dāng)前科學(xué)的栽培模式較為缺乏，使得大部分田間管理較為混亂，這導(dǎo)致當(dāng)前大部分稻漁共生田塊既不能發(fā)揮其生態(tài)效益，也不能達(dá)到水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的目的。以稻蝦為例，曹湊貴等2016年對(duì)我國(guó)稻蝦面積最大省份——湖北省20個(gè)示范點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，水稻平均產(chǎn)量?jī)H為6.4 t/hm2，其中，50%樣點(diǎn)產(chǎn)量低于6.0 t/hm2，遠(yuǎn)低于湖北水稻平均產(chǎn)量[15]。由此可見，稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量還具有較大潛力。

探明水稻的產(chǎn)量差，分析限制產(chǎn)量增加的主要因素，是進(jìn)一步提高稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵所在。現(xiàn)有的研究多集中在具體的單項(xiàng)或若干項(xiàng)栽培管理措施對(duì)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量影響方面。Hu等研究發(fā)現(xiàn)，在溝占比不超10%的前提下，稻漁系統(tǒng)可通過(guò)邊際效益來(lái)彌補(bǔ)挖溝所帶來(lái)的產(chǎn)量損失，從而維持或提高水稻產(chǎn)量[16-17]。徐敏等在研究稻蟹系統(tǒng)的栽培措施時(shí)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的單穴雙株，單穴4株可顯著增加水稻產(chǎn)量[18]。Zhao等研究發(fā)現(xiàn)，與單施有機(jī)肥和無(wú)機(jī)化肥相比，施用有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥可顯著提高稻蟹體系的水稻產(chǎn)量[19]。稻蝦共作的水稻栽培研究較多集中在肥料施用、栽培密度等，例如，張丁月等發(fā)現(xiàn)，與復(fù)合肥相比，施用緩/控釋肥更有利于水稻高產(chǎn)[20];石世杰等在湖北鄂州利用多個(gè)水稻品種進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，通過(guò)推遲播期到6月6日可實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)[21];管勤壯通過(guò)調(diào)整水稻栽培密度（32 cm×24 cm）的方式提高了水稻產(chǎn)量[22]。此外，對(duì)于某些栽培措施存在爭(zhēng)議。例如，田玉聰?shù)妊芯堪l(fā)現(xiàn)，在稻蝦共作中推遲播期，水稻產(chǎn)量顯著降低[23]，這與石世杰等的研究結(jié)果[21]相左;彭成林等發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期稻蝦共作水稻最佳氮肥用量分別為102.4 kg/hm2[24];而郭子元發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施氮量達(dá)到75 kg/hm2時(shí)，相對(duì)于其他施氮量，水稻產(chǎn)量顯著增加且達(dá)到最高[25]。

前人對(duì)若干單項(xiàng)的栽培措施在提高稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量方面多有報(bào)道。然而，相應(yīng)的稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量潛力以及明確的技術(shù)措施研究相對(duì)缺乏，且差異較大。為進(jìn)一步提高稻漁系統(tǒng)的水稻產(chǎn)量，確保糧食安全，須要對(duì)上述措施進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，研究其對(duì)產(chǎn)量的影響并提出系統(tǒng)的栽培措施來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。本研究通過(guò)對(duì)近40年（1982年1月至2020年4月）不同稻漁模式水稻產(chǎn)量關(guān)鍵決定因素的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)整合的方法探討它們對(duì)產(chǎn)量差的影響及其對(duì)消減產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)，并得出優(yōu)化參數(shù)，以期為稻漁模式的水稻科學(xué)栽培提供理論依據(jù)，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究以稻漁（稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉、稻鰍）、施肥、產(chǎn)量、種植密度、種植方式、 rice-fish、rice-crayfish、rice-crab、rice-turtle、rice-loach、yield、variety、seeding density、planting pattern、fertilizer and China等為關(guān)鍵詞，利用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（中國(guó)知網(wǎng)、web of science）對(duì)國(guó)內(nèi)外期刊及碩士、博士論文進(jìn)行檢索，獲得相關(guān)文獻(xiàn)。為確保數(shù)據(jù)具有代表性，本研究所建立的數(shù)據(jù)庫(kù)具有如下的篩選條件：（1）試驗(yàn)必須為大田試驗(yàn);（2）試驗(yàn)的數(shù)據(jù)必須包含水稻產(chǎn)量;（3）標(biāo)明試驗(yàn)的時(shí)間、地點(diǎn)。為了能客觀準(zhǔn)確地反映實(shí)際且減小誤差，本研究剔除了上述試驗(yàn)處理中異于一般水稻管理的數(shù)據(jù)，如再生稻-小龍蝦模式或池塘蘆葦?shù)?魚模式等由于其采用了特殊的水稻模式而被剔除。經(jīng)篩選，共獲得1982年1月至2020年5月稻漁模式相關(guān)文獻(xiàn)108篇。通讀文獻(xiàn)，確定稻漁模式水稻產(chǎn)量的6個(gè)主要限制因素：品種、施肥量、種植密度、種植方式、生育期和飼料氮磷殘留。本研究中氮磷鉀肥施用量不經(jīng)特殊說(shuō)明，均為N、P2O5、K2O的施入量。

1.2 數(shù)據(jù)分析

1.2.1 不同稻漁種養(yǎng)模式類型分布

基于已發(fā)表文獻(xiàn)中報(bào)道的稻漁種養(yǎng)模式，選擇分布范圍較廣的5種，分別是稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉和稻鰍模式（表1）。根據(jù)2019年《中國(guó)稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》[14]，稻蝦模式（rice-crayfish）總面積為105.96 萬(wàn)hm2（數(shù)據(jù)截至2018年底，下同），主要分布在湖北、安徽等長(zhǎng)江中下游平原地區(qū)，占全國(guó)稻蝦種養(yǎng)總面積的94.26%;稻魚模式（魚類主要是鯉魚，因此用rice-carp代指）起源于漢代，距今已有2 000多年歷史[26]，主要分布在南方山區(qū)，其中四川面積約31.2萬(wàn)hm2;稻蟹模式（rice-crab）主要分布在遼寧、吉林等東北地區(qū)，其中遼寧稻蟹模式面積為4.12萬(wàn)hm2，約占全國(guó)稻蟹種養(yǎng)總面積的38.87%，蘇北地區(qū)也有少量分布;稻鱉模式（rice-turtle）主要分布在浙江、湖南等長(zhǎng)江中下游平原地區(qū);稻鰍模式（rice-loach）主要分布在湖北、黑龍江等長(zhǎng)江中下游地區(qū)及東北地區(qū)。

1.2.2 產(chǎn)量潛力與產(chǎn)量差

目前研究產(chǎn)量潛力的方法較多，而基于高產(chǎn)紀(jì)錄的產(chǎn)量潛力比較分析結(jié)果更加可靠[27]，因此，本研究產(chǎn)量潛力采用高產(chǎn)紀(jì)錄來(lái)定量。產(chǎn)量差（t/hm2）=潛力產(chǎn)量（t/hm2）-平均產(chǎn)量（t/hm2）。式中：潛力產(chǎn)量（t/hm2）等于高產(chǎn)紀(jì)錄（t/hm2），文獻(xiàn)中高產(chǎn)紀(jì)錄指文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中產(chǎn)量前5%的平均值，產(chǎn)量均按照稻漁系統(tǒng)總面積折算。平均產(chǎn)量等于搜集文獻(xiàn)中產(chǎn)量的算術(shù)平均值。

1.2.3 品種

基于已發(fā)表文獻(xiàn)中報(bào)道的品種數(shù)據(jù)，將其分成粳稻和秈稻，常規(guī)稻和雜交稻（2組數(shù)據(jù)存在交叉重合），并分別記錄2種分類樣本量n，擬合不同稻漁模式水稻產(chǎn)量與品種的關(guān)系，分析品種對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。由于在現(xiàn)有文獻(xiàn)中，稻蟹模式均選用常規(guī)粳稻（n=33個(gè)，下同），所以未對(duì)其進(jìn)行秈稻品種的分析。

1.2.4 化肥施用量

基于已發(fā)表文獻(xiàn)中報(bào)道的稻漁模式水稻產(chǎn)量與施肥量的數(shù)據(jù)，擬合稻漁模式水稻產(chǎn)量與氮磷鉀肥施用量的關(guān)系，確定稻漁模式水稻產(chǎn)量最佳氮磷鉀肥施用量。由于已有稻蟹、稻鱉和稻鰍模式施肥量數(shù)據(jù)少（少于23組），所以本研究以稻蝦模式（n=103個(gè)）和稻魚模式（n=61個(gè)）為例。

1.2.5 種植密度和種植方式

基于已發(fā)表文獻(xiàn)中報(bào)道的不同稻漁模式水稻產(chǎn)量與種植密度的數(shù)據(jù)，分別擬合種植密度與水稻產(chǎn)量的關(guān)系，確定不同稻漁模式水稻最佳種植密度。文獻(xiàn)中水稻的種植方式主要有機(jī)插秧、人工插秧和直播等3種，由于單一的稻漁模式有其固有的栽種習(xí)慣，其樣本較少，所以本研究把所有5種典型稻漁模式作為整體研究對(duì)象，探究種植方式與水稻產(chǎn)量的關(guān)系。

1.2.6 飼料氮磷殘留

基于已發(fā)表文獻(xiàn)中報(bào)道的不同稻漁模式水稻產(chǎn)量與飼料氮磷殘留相關(guān)數(shù)據(jù)，擬合飼料氮磷殘留與稻漁模式水稻產(chǎn)量的關(guān)系。飼料氮磷殘留基于水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)量、飼料投喂量與飼料氮磷含量的數(shù)據(jù)，通過(guò)以下公式估算所得：

N（P）residual=F×FN（P）/1 000-Y×CN（P）×（1-W）。

其中，N（P）residual表示飼料氮（磷）殘留量，kg/hm2;F和Y分別表示飼料投喂量和水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)量，kg/hm2;FN（P）表示飼料氮（磷）含量（來(lái)自所報(bào)道的文獻(xiàn)，若文獻(xiàn)只給出飼料粗蛋白含量，則通過(guò)除以換算系數(shù)6.25來(lái)估算飼料氮含量），%;CN（P）為水產(chǎn)動(dòng)物氮（磷）含量，%;W為水產(chǎn)動(dòng)物含水量（均來(lái)自文獻(xiàn)[28]），%。本研究飼料殘留指在農(nóng)田土壤的殘留，包括直接的飼料殘留和糞便排泄物殘留，水體殘留忽略不計(jì)，由于飼料數(shù)據(jù)量有限，本研究以稻蝦為例來(lái)探討。

1.2.7 數(shù)據(jù)分析

利用Origin 2021對(duì)稻漁產(chǎn)量與產(chǎn)量差限制因素進(jìn)行回歸分析，同時(shí)利用SPSS 22.0進(jìn)行線性平臺(tái)模型擬合最佳曲線[29];利用 Excel 2010進(jìn)行柱狀圖制作;利用SPSS 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)分析和顯著性檢驗(yàn)（方差分析或獨(dú)立樣本雙尾t檢驗(yàn)）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同稻漁模式的產(chǎn)量差

由圖1可知，稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉、稻鰍模式水稻高產(chǎn)紀(jì)錄分別為9.64、9.46、10.47、9.14、962 t/hm2，總樣本平均產(chǎn)量分別實(shí)現(xiàn)了潛力產(chǎn)量的79%、75%、76%、74%、78%，相應(yīng)的產(chǎn)量差為207、2.39、2.50、2.37、2.15 t/hm2。從不同稻漁模式水稻產(chǎn)量來(lái)看，稻蟹模式平均產(chǎn)量最高，與稻蝦相比，稻蟹水稻平均產(chǎn)量比稻蝦高5.3%，其原因在于稻蟹主要分布于北方地區(qū)，屬于1季稻區(qū)域，生育期較長(zhǎng)（平均為162 d），而稻蝦主要分布在湖北等長(zhǎng)江中下游地區(qū)，且以1季中稻為主，生育期較短（平均133 d），較短的生育期導(dǎo)致產(chǎn)量普遍偏低。有研究表明，作物產(chǎn)量達(dá)到產(chǎn)量潛力的80%時(shí)，作物生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益最高，因此，不同稻漁模式水稻產(chǎn)量還有一定的提升空間[30]。

2.2 稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)中水稻品種對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

品種是影響水稻高產(chǎn)栽培的主要因素之一，品種劃分方法很多，本研究根據(jù)文獻(xiàn)分別以粳稻、秈稻和常規(guī)稻、雜交稻來(lái)分析不同稻漁系統(tǒng)水稻的產(chǎn)量。由圖2可知，除稻鱉模式外，在稻漁生產(chǎn)上主要選用秈稻與雜交稻，雜交稻的稻蝦、稻魚、稻鱉、稻鰍模式水稻產(chǎn)量比常規(guī)稻分別增加39%、50.6%、29.0%、23.3%，雜交稻因其遺傳基礎(chǔ)豐富，具有雜種優(yōu)勢(shì)，所以一般產(chǎn)量較高。其中，稻魚、稻鱉模式呈現(xiàn)極顯著差異（P<001）。另外，秈稻的稻蝦、稻魚、稻鱉和稻鰍模式水稻產(chǎn)量比粳稻分別增加 118%、149%、25.6%、4.6%，其中，稻鱉模式達(dá)極顯著水平（P<0.01）。因此，合理選擇水稻品種對(duì)提高稻漁模式水稻產(chǎn)量具有重要意義。

2.3 稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)中施肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由圖3可知，稻蝦模式水稻產(chǎn)量與施氮量呈現(xiàn)“線性+平臺(tái)”的趨勢(shì)，當(dāng)施氮量較低時(shí)，水稻產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，當(dāng)施氮量>86.2 kg/hm2 時(shí)，水稻產(chǎn)量不再增加。稻蝦模式水稻產(chǎn)量隨施磷量的變化呈二次曲線的關(guān)系，當(dāng)施磷量<69.2 kg/hm2 時(shí)，水稻產(chǎn)量隨施磷量的增加而增加，當(dāng)施磷量>69.2 kg/hm2 時(shí)，產(chǎn)量隨施磷量的增加反而下降，因而最優(yōu)施磷量為69.2 kg/hm2。與磷素相同，稻蝦模式施鉀量與水稻產(chǎn)量也呈二次曲線關(guān)系，當(dāng)施鉀量>66.5 kg/hm2 時(shí)，水稻產(chǎn)量不再增加。因此，稻蝦模式的最優(yōu)氮、磷、鉀用量分別為86.2、692、66.5 kg/hm2。稻蝦模式合理施肥水稻產(chǎn)量可達(dá)7.99 t/hm2，相比總樣本平均產(chǎn)量7.57 t/hm2增產(chǎn)5.5%。

由圖3可知，稻魚模式水稻產(chǎn)量隨施氮量的變化呈二次曲線的關(guān)系，當(dāng)施氮量<151.3 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量隨施氮量的增加而增加;當(dāng)施氮量>151.3 kg/hm2 時(shí)，產(chǎn)量隨施氮量的增加而下降，因而最優(yōu)施氮量為151.3 kg/hm2。施磷量、施鉀量與施氮量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響呈相同的趨勢(shì)，最優(yōu)施磷量與施鉀量分別為 45.7、108.0 kg/hm2。相比總樣本稻魚模式平均產(chǎn)量 7.08 t/hm2，優(yōu)化施肥（7.44 t/hm2）可以使水稻增產(chǎn)5.1%。

綜上，合理施肥可以提高稻蝦模式與稻魚模式的水稻產(chǎn)量（分別為7.99、7.44 t/hm2），但與各自潛力產(chǎn)量（分別為9.64、9.46 t/hm2）相比還有很大的差距，因此，除了肥料管理以外，還須要對(duì)其他措施進(jìn)行綜合管理才能進(jìn)一步提高產(chǎn)量。

2.4 稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)中種植密度和種植方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由表2可知，稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鰍模式最優(yōu)種植密度為32.2萬(wàn)、30.2萬(wàn)、24.7萬(wàn)、45.1萬(wàn)株/hm2，優(yōu)化種植密度水稻產(chǎn)量分別達(dá)到了793、8.18、908、8.62 t/hm2，相比總樣本平均產(chǎn)量（7.57、708、7.97、7.47 t/hm2）分別增產(chǎn)4.8%、15.5%、13.9%、15.4%。綜上，合理的種植密度可以有效提高不同稻漁模式的水稻產(chǎn)量。

由表3可知，不同的種植方式對(duì)稻漁模式水稻產(chǎn)量的影響變化幅度在7.13～7.71 t/hm2，但差異不顯著。由此可知，種植方式不是影響稻漁模式水稻產(chǎn)量的主要原因，在實(shí)際生產(chǎn)中可考慮撒播或機(jī)插秧來(lái)降低勞動(dòng)力成本。從種植模式選擇上，選用人工插秧的較多（n=137個(gè)），約占總樣本的64%。

2.5 稻漁種養(yǎng)系統(tǒng)中飼料中氮磷殘留量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由圖4可知，稻漁模式水稻產(chǎn)量與飼料中氮磷殘留量呈“線性+平臺(tái)”的趨勢(shì)，當(dāng)飼料中氮?dú)埩袅?lt;60 kg/hm2 時(shí)，產(chǎn)量隨飼料中氮磷殘留量的增加而增加，當(dāng)飼料中氮?dú)埩袅?gt;60 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量不再增加;當(dāng)飼料中磷殘留量<15 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量隨飼料中磷殘留量的增加而增加，當(dāng)飼料中磷殘留量>15 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量不再增加。由此可見，一定量飼料中氮磷殘留量可提高稻漁模式水稻產(chǎn)量，這部分殘留事實(shí)上已經(jīng)作為有機(jī)肥料供水稻利用，栽培上需要考慮這一部分養(yǎng)分。

3 討論與結(jié)論

3.1 稻漁系統(tǒng)水稻的產(chǎn)量潛力

本研究結(jié)果表明，稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉和稻鰍模式水稻的平均產(chǎn)量分別為 7.57、7.08、7.97、677、7.47 t/hm2，除稻鱉模式外，均遠(yuǎn)高于王晨等研究農(nóng)場(chǎng)稻漁系統(tǒng)所得水稻平均產(chǎn)量（依次分別為約6.7、6.1、7.4、7.1、7.0 t/hm2）[31]，這說(shuō)明在稻漁模式規(guī)?；a(chǎn)中能夠通過(guò)綜合利用現(xiàn)有技術(shù)縮小產(chǎn)量差，也說(shuō)明生態(tài)農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)模式的產(chǎn)量還有待提高。Xu等研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用多種優(yōu)化栽培措施后稻蟹模式水稻產(chǎn)量可達(dá)到10.7 t/hm2，比普通稻蟹模式（9.38 t/hm2）高14.1%， 說(shuō)明稻蟹模式水稻產(chǎn)量

仍具有增產(chǎn)潛力[32]。另外，以稻蝦為例，本次所涉及稻蝦模式主要分布在湖北（93）、安徽（19）、江蘇（13）等長(zhǎng)江中下游地區(qū)，其中面積最大的湖北省稻蝦種養(yǎng)平均產(chǎn)量為7.42 t/hm2，低于本研究統(tǒng)計(jì)的平均產(chǎn)量（圖1），從水源條件與光熱資源來(lái)看，湖北是稻蝦模式比較理想的區(qū)域，這說(shuō)明湖北盡管面積大、經(jīng)驗(yàn)多，但仍需通過(guò)科學(xué)的管理來(lái)提高水稻產(chǎn)量。本研究統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉和稻鰍模式水稻高產(chǎn)紀(jì)錄分別為9.64、9.46、10.47、914、9.62 t/hm2，總樣本平均產(chǎn)量分別實(shí)現(xiàn)了潛力產(chǎn)量的79%、75%、76%、74%、78%，說(shuō)明中國(guó)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量具有較大潛力。本研究中的水稻產(chǎn)量是按照稻漁總面積折算的，然而稻漁系統(tǒng)中水稻種植面積占比越小，則系統(tǒng)中水稻產(chǎn)量越低[15]，因此，提高產(chǎn)量潛力還需要注意水稻種植面積占比這個(gè)因素。

3.2 水稻品種對(duì)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量的影響

本研究結(jié)果表明，除稻蟹模式外，秈稻產(chǎn)量在不同稻漁模式中均比粳稻有優(yōu)勢(shì)，且科研人員多選用秈稻。石世杰等研究發(fā)現(xiàn)，稻蝦共作模式秈稻產(chǎn)量顯著高于粳稻，主要原因可能是粳稻生育期較秈稻長(zhǎng)，較長(zhǎng)的生育期有可能影響水稻的安全抽穗和成熟[21]。粳稻與秈稻的選擇與不同稻漁模式分布區(qū)域有關(guān)，稻蟹模式主要分布在遼寧省等北方地區(qū)，由于其熱量與光照的不足，比較適合生育期較長(zhǎng)且耐寒的粳稻，而其他稻漁模式分布主要以湖北省等長(zhǎng)江中下游地區(qū)為主，該區(qū)域又以耐濕、耐熱、耐強(qiáng)光且生育期較短的秈稻見長(zhǎng)，所以多選用秈稻。另外，由于小龍蝦等水產(chǎn)品價(jià)格較高，為了能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)際生產(chǎn)中為了盡可能地提高水產(chǎn)品生長(zhǎng)時(shí)間，農(nóng)民會(huì)可以選用生育期較短的秈稻，也客觀上危害水稻產(chǎn)量。

本研究表明，雜交稻被更多科研人員選用，而且較常規(guī)稻有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。中稻單作模式下雜交稻產(chǎn)量明顯高于一般水稻已是共識(shí)，稻漁模式也是如此。另外，稻漁模式稻田由于淹水時(shí)間較長(zhǎng)，在品種選擇時(shí)須考慮其耐淹水以及防根腐病等特性[15]，因此稻漁模式的水稻專用品種的選育也很有必要。

3.3 施肥對(duì)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量的影響

水稻高產(chǎn)需要協(xié)調(diào)各肥料因子的用量。以稻蝦與稻漁模式為例，本研究結(jié)果表明，稻蝦模式水稻產(chǎn)量隨著氮施用量呈“線性+平臺(tái)”的趨勢(shì);而水稻產(chǎn)量隨著磷鉀施用量呈二次曲線的關(guān)系;稻魚系統(tǒng)氮磷鉀施用量與水稻產(chǎn)量均呈現(xiàn)呈二次曲線的關(guān)系。由此可見，稻漁模式下水稻產(chǎn)量與施肥量并不是簡(jiǎn)單的正相關(guān)關(guān)系，其均存在最優(yōu)施氮磷鉀量，科學(xué)地施用肥料可以在不降低產(chǎn)量的前提下減少肥料投入，從而降低施肥對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物的負(fù)面影響以及面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。

大量研究表明，稻漁系統(tǒng)肥料氮的投入顯著低于水稻單作[33-34]，與本研究結(jié)論相一致，主要原因有2個(gè)方面：其一是稻漁模式的土壤肥力本身就高[35-37]，可適當(dāng)減少肥料投入;其二是稻漁模式需要大量飼料的投入，飼料殘留氮可為水稻所利用，從而減少肥料氮的投入。

對(duì)于稻漁的施氮量問(wèn)題，現(xiàn)階段還存在許多爭(zhēng)議。以稻蝦為例，本研究統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，除研究不同施氮梯度文獻(xiàn)外，常規(guī)稻蝦氮投入變化范圍較大，為72～225 kg/hm2，這在一定程度上也反映了當(dāng)前稻漁模式肥料投入方面在保證水稻產(chǎn)量與提高經(jīng)濟(jì)效益二者之間的分歧。一些學(xué)者認(rèn)為，在稻漁共作系統(tǒng)中，氮肥的投入勢(shì)必會(huì)對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物產(chǎn)生巨大的負(fù)面影響，而水產(chǎn)動(dòng)物經(jīng)濟(jì)效益比水稻大，所以為保證有較高的收益，推薦使用有機(jī)肥或使用較少量的復(fù)合肥[20]，而施用足量的肥料是水稻產(chǎn)量提高的必要手段，所以如何兼顧水稻產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益是目前稻漁模式急需解決的問(wèn)題。本研究通過(guò)數(shù)據(jù)整合分析得出，稻蝦模式最優(yōu)施氮量為86.2 kg/hm2，遠(yuǎn)低于普通中稻氮肥施用量，該結(jié)果可為稻蝦模式水稻高產(chǎn)兼顧經(jīng)濟(jì)效益提供一定參考。另外，本研究所得肥料氮的結(jié)果來(lái)自于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在實(shí)際生產(chǎn)中還須在此基礎(chǔ)上根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥罓顩r和目標(biāo)產(chǎn)量等酌情進(jìn)行增減用量。磷鉀的最佳施用量也是如此。

3.4 栽培管理措施對(duì)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量的影響

通過(guò)前期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，稻漁模式栽培管理措施中，種植密度和種植方式對(duì)水稻產(chǎn)量影響較大[38]。

本研究統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，不同的種植密度對(duì)稻漁水稻產(chǎn)量均有明顯影響。稻魚、稻蟹和稻鰍模式水稻產(chǎn)量與種植密度均呈二次曲線的關(guān)系，當(dāng)?shù)爵~、稻蟹、稻鰍模式種植密度達(dá)到30.2萬(wàn)、24.7萬(wàn)、451萬(wàn)株/hm2時(shí)，水稻產(chǎn)量達(dá)到最高。一般認(rèn)為，種植密度過(guò)低時(shí)，水稻幼苗數(shù)量少，造成水稻減產(chǎn);而種植密度過(guò)高，則水稻通透性差，病蟲害嚴(yán)重，也會(huì)影響水稻產(chǎn)量。另外，稻蟹種植密度區(qū)間為 5.56萬(wàn)～25萬(wàn)株/hm2，其最優(yōu)種植密度為24.7萬(wàn)株/hm2，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于稻蝦、稻魚等模式，具體原因與稻蟹模式水稻獨(dú)特的栽培方式有關(guān)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，稻蟹模式下水稻種植多采用大壟雙行栽培的“盤山模式”，這種栽培模式種植密度為13.5萬(wàn)株/hm2[39]，許多研究結(jié)果已經(jīng)表明，低栽培密度的大壟雙行栽培可為螃蟹生長(zhǎng)創(chuàng)造最適宜的田間環(huán)境，提高幼蟹成活率與產(chǎn)量，從而提高螃蟹產(chǎn)量[18]。因此，在稻蟹模式水稻品種的選擇上一般選用生育期較長(zhǎng)且耐寒的粳稻，以保證在低種植密度前提下保持水稻產(chǎn)量或增產(chǎn)。

稻漁模式中不同的種植方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響差異不顯著，因此，基于勞動(dòng)效率考慮可優(yōu)先考慮機(jī)插秧或者撒播，在保證產(chǎn)量的同時(shí)可降低勞動(dòng)力成本，提高綜合效益。在不同種植模式選擇上，當(dāng)前稻漁模式水稻選用人工插秧較多，其原因主要有二，一是部分地區(qū)由于是丘陵或者低洼地，機(jī)械難于行走限制了機(jī)插秧[40]，二是人工插秧可以用秧齡較長(zhǎng)的株高大的秧苗，這樣不僅防止魚類（例如蝦和蟹）啃食，也可以為魚類提供遮陰的棲息地（水溫低和防天敵），進(jìn)而提高綜合效益。

3.5 飼料中氮磷殘留對(duì)稻漁系統(tǒng)水稻產(chǎn)量的影響

本研究表明，一定量飼料氮磷殘留可提高稻漁模式水稻產(chǎn)量。稻漁系統(tǒng)內(nèi)投入的飼料并不能被水產(chǎn)生物完全利用，大量飼料殘留于土壤內(nèi)，通過(guò)微生物分解成可被作物利用的小分子物質(zhì)，進(jìn)而被水稻吸收利用。已有研究表明，稻魚系統(tǒng)中有32%的飼料殘留氮參與到水稻生長(zhǎng)過(guò)程中[41]，而稻鳘和稻蟹系統(tǒng)中，飼料殘留氮中被水稻利用的部分分別為42.0%、7.6%[42]。目前稻蝦的飼料殘留氮的利用數(shù)據(jù)缺乏，如果按照稻蟹的7.57%的飼料氮利用率來(lái)計(jì)算，則稻蝦60 kg/hm2的飼料氮?dú)埩粢馕吨?1 hm2 面積有4.5 kg純氮直接被水稻吸收。飼料殘留氮被水稻利用可在減少飼料養(yǎng)分污染的同時(shí)，提高氮素在系統(tǒng)中的利用效率。

3.6 結(jié)論

我國(guó)稻漁模式水稻產(chǎn)量尚有很大的增產(chǎn)空間，稻蝦、稻魚、稻蟹、稻鱉和稻鰍模式水稻增產(chǎn)潛力分別為2.07、2.39、2.50、2.37、2.15 t/hm2，合理的品種、施肥量、種植密度、生育期和飼料投入可以縮小產(chǎn)量差。品種選擇上雜交稻和秈稻最好，分別比常規(guī)稻和粳稻增產(chǎn)3.9%～50.6%、4.6%～25.6%;優(yōu)化施肥量可以使稻蝦模式（氮磷鉀分別為86.2、69.2、66.5 kg/hm2）水稻增產(chǎn)5.5%，稻魚模式（氮磷鉀分別為151.3、45.7、108.0 kg/hm2）水稻增產(chǎn)5.1%;優(yōu)化種植密度（32.2萬(wàn)、30.2萬(wàn)、24.7萬(wàn)、45.1萬(wàn)株/hm2）可以使稻蝦、稻魚、稻蟹和稻鰍模式分別增產(chǎn)4.8%、15.5%、13.9%、15.4%;一定量飼料氮磷殘留可提高水稻產(chǎn)量，而過(guò)高的殘留不僅不能增加水稻產(chǎn)量，而且會(huì)有面源污染的風(fēng)險(xiǎn)。

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