稻漁綜合種養(yǎng)對土壤和水稻影響的研究進(jìn)展

摘要： 近十幾年來，稻漁綜合種養(yǎng)因經(jīng)濟(jì)效益良好、農(nóng)產(chǎn)品更綠色優(yōu)質(zhì)，規(guī)模迅速擴(kuò)增，模式不斷豐富，已經(jīng)成為我國一種重要的稻作制度。稻漁綜合種養(yǎng)的稻田土壤質(zhì)量和水稻產(chǎn)量水平一直是政府和學(xué)界關(guān)注的焦點問題。本文綜述了稻漁綜合種養(yǎng)對稻田土壤性狀和水稻產(chǎn)量的影響，并對今后稻漁綜合種養(yǎng)的相關(guān)研究進(jìn)行了展望，以期為保持稻漁綜合種養(yǎng)模式下土壤健康和水稻產(chǎn)量穩(wěn)定、促進(jìn)稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞： 稻漁綜合種養(yǎng)；土壤性狀；水稻產(chǎn)量；綠色生態(tài)；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號： S964.2；S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號： 1001-411X（2024）06-0836-10

稻漁綜合種養(yǎng)是指人類利用稻田濕地資源開展水稻種植和水產(chǎn)動物養(yǎng)殖的特色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，實現(xiàn)稻漁共生、一水多用、一田兩收乃至多收，增加了單位面積的食物和營養(yǎng)產(chǎn)出[1-2]，帶動了農(nóng)民就業(yè)，大幅增加了稻田經(jīng)濟(jì)效益[3-4]，提高了資源利用率[5-6]，減少了稻田化肥農(nóng)藥使用量[1， 4， 6]，具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。近年來，我國稻漁種養(yǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)增，2022 年全國稻漁綜合種養(yǎng)面積達(dá)286.37 萬hm2，占全國水稻種植總面積的7.7%[7]；稻漁綜合種養(yǎng)模式也不斷豐富，引入了克氏原螯蝦P r o c a m b a r u s c l a r k i i 、中華絨鰲蟹E r i o c h e i rs i n e n s i s 、中華鱉T r i o n y x s i n e n s i s 、虎紋蛙Monopterus albus、鱔魚Monopterus albus、螺螄Margarya melanioides 等經(jīng)濟(jì)價值較高的水產(chǎn)動物[8]，為稻漁綜合種養(yǎng)的發(fā)展和農(nóng)民增收增添了新的活力，顯著提升了農(nóng)民從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性，對于促進(jìn)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)興旺具有重要的支撐作用。盡管稻漁綜合種養(yǎng)表現(xiàn)出較單作水稻更高的經(jīng)濟(jì)效益，但稻漁綜合種養(yǎng)的發(fā)展也面臨著來自社會和學(xué)界的質(zhì)疑，主要集中在2 個方面：一是稻漁綜合種養(yǎng)下稻田耕地質(zhì)量是否會變差；二是稻漁綜合種養(yǎng)水稻產(chǎn)量水平是否會下降。因此，土壤質(zhì)量和水稻產(chǎn)量水平關(guān)系著稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)能否健康持久發(fā)展。圍繞這2 個方面的議題，本文綜述了稻漁綜合種養(yǎng)對稻田土壤性狀和水稻生產(chǎn)影響的研究進(jìn)展，并對今后稻漁綜合種養(yǎng)的相關(guān)研究提出展望，以期能為提高稻漁綜合種養(yǎng)的水稻種植水平提供參考，助力稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

1 稻漁綜合種養(yǎng)對稻田土壤質(zhì)量的影響

1.1 稻漁綜合種養(yǎng)對土壤pH 的影響

土壤pH 是決定土壤肥力的重要因素，pH 動態(tài)變化關(guān)系著土壤中微生物活動、養(yǎng)分分解與轉(zhuǎn)化、營養(yǎng)元素在土壤與作物之間的遷移，從而影響作物生長發(fā)育。研究表明，稻蝦綜合種養(yǎng)較水稻單作提高了土壤pH[9-11]；隨著稻蝦種養(yǎng)生產(chǎn)年限的累計，pH 上升的幅度越來越大[11-12]。Wu 等[13] 的研究結(jié)果顯示，稻鱉共作增加了稻田土壤pH；劉晏君等[14] 的研究結(jié)果顯示，在不同施肥處理方式下稻鱔種養(yǎng)土壤pH 均高于水稻單作。

有別于水稻單作，稻漁綜合種養(yǎng)下因動物養(yǎng)殖的需要，稻田水漿管理一般采取持續(xù)淹水灌溉，研究表明，持續(xù)淹水還原作用下會使土壤pH 趨于中性，即淹水會使酸性和堿性土壤pH 分別呈上升和下降趨勢[15-17]。當(dāng)土壤的初始背景為酸性或弱酸性時，稻漁綜合種養(yǎng)模式下土壤的pH 升高可能與長期淹水灌溉有較大關(guān)系，因為持續(xù)淹水條件下土壤處于厭氧環(huán)境，使硝態(tài)氮、鐵錳氧化物等氧化性物質(zhì)接受電子發(fā)生還原，且淹水條件下黏粒的濃度降低，吸附性H+與電極表面接觸的機(jī)會減少，導(dǎo)致土壤pH 增加[16， 18]。蔡晨等[12] 研究認(rèn)為，稻蝦種養(yǎng)下土壤pH 升高與使用生石灰清塘消毒和小龍蝦脫殼帶來大量鈣質(zhì)引起田間H+上升有關(guān)。有別于水稻單作，稻漁綜合種養(yǎng)下土壤pH 的變化規(guī)律既要考慮土壤原本的酸堿度情況，也要關(guān)注生產(chǎn)措施，尤其是水產(chǎn)動物養(yǎng)殖措施，比如淹水灌溉、飼料投入、水草種植與還田等行為。

1.2 稻漁綜合種養(yǎng)對土壤養(yǎng)分含量的影響

土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量是決定土壤肥力的核心因素，與土壤生產(chǎn)力密切相關(guān)。土壤中有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量的時空變化與耕作方式、灌溉方式、養(yǎng)分管理等農(nóng)事行為高度相關(guān)[19-23]。已有不少學(xué)者通過大面積調(diào)查或?qū)ｎ}試驗的方式研究了不同地區(qū)、不同稻漁綜合種養(yǎng)模式對土壤有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀含量的影響。朱杰等[24] 研究發(fā)現(xiàn)，相較于水稻單作，稻蝦共作2 年后土壤中的硝態(tài)氮、全氮及全碳的含量顯著提高。Huang 等[25] 的研究表明，稻蝦共作會增加土壤中碳、氮、磷的含量，隨著稻蝦共作年限增加，土壤肥力提升趨勢愈加明顯，且與土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體、pH 和容重的變化密切相關(guān)；主成分分析和通徑分析發(fā)現(xiàn)，投喂飼料是土壤碳、氮、磷含量提高的主要貢獻(xiàn)因素，長期淹灌會通過影響pH 間接影響土壤中養(yǎng)分的積累。蔡晨等[12] 比較了不同年限稻蝦輪作下江漢平原稻田土壤理化性狀的表現(xiàn)，結(jié)果顯示長期稻蝦輪作顯著降低了0～20 和20～40 cm 土層土壤容重，增加了氮、磷、鉀等速效養(yǎng)分含量，提高了非毛管孔隙度、毛管孔隙度和總孔隙度，從而改善了耕層土壤結(jié)構(gòu)。賴政等[10] 研究發(fā)現(xiàn)，相較于水稻單作，稻蝦種養(yǎng)提高了土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀的含量；將克氏原螯蝦引入稻田，稻蝦種養(yǎng)新模式的土壤養(yǎng)分含量增幅高于克氏原螯蝦只在環(huán)溝活動的傳統(tǒng)稻蝦種養(yǎng)模式。Arunrat等[26] 研究了有機(jī)水稻生產(chǎn)轉(zhuǎn)為稻魚種養(yǎng)生產(chǎn)2 年后稻田養(yǎng)分、土壤微生物多樣性和群落組成的變化，發(fā)現(xiàn)土壤有機(jī)碳、總氮、有機(jī)質(zhì)、有效磷的含量均顯著高于原先的有機(jī)水稻生產(chǎn)；Teng 等[27] 通過2 年的試驗發(fā)現(xiàn)，與水稻單作相比，稻蛙模式可增加土壤中總氮、總磷和總鉀的含量；Lin 等[28] 比較了水稻單作、稻魚共作和稻蛙魚共作下土壤養(yǎng)分含量在9 年間的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)水稻單作條件下土壤有效磷含量隨生產(chǎn)年限變長無明顯變化，而長期實施稻魚種養(yǎng)和稻蛙魚種養(yǎng)均會逐漸增加土壤中總磷含量。Zhang 等[29] 進(jìn)行了6 年調(diào)查研究和2 年田間試驗發(fā)現(xiàn)，在稻鱉綜合種養(yǎng)土壤中氮和磷的含量與水稻單作間無顯著差異。劉晏君等[14] 研究了稻鱔種養(yǎng)6 年后土壤養(yǎng)分含量的變化，結(jié)果顯示稻鱔種養(yǎng)較水稻單作顯著增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，且稻鱔種養(yǎng)顯著提升了土壤堿解氮、有效磷和速效鉀等速效養(yǎng)分的含量。Bao 等[6] 研究認(rèn)為，中華絨鰲蟹的排泄物和脫殼是稻蟹共作下土壤有機(jī)質(zhì)含量較水稻單作模式下增加的主要原因。

1.3 稻漁綜合種養(yǎng)對土壤微量元素和重金屬元素含量的影響

目前只有少數(shù)研究涉及到稻漁綜合種養(yǎng)下土壤微量元素的響應(yīng)。Yuan 等[11] 的研究結(jié)果顯示，長期稻蝦綜合種養(yǎng)增加了土壤中二價鐵、二價錳的含量以及Feo/Fed 和Fep/Fed，土壤中Fe 元素含量過高不僅會導(dǎo)致作物生理代謝失調(diào)和生長發(fā)育受阻，還會導(dǎo)致土壤的質(zhì)地更緊密，不利于水稻根系生長和土壤水分滲透。喻記新等[30] 研究了稻蝦種養(yǎng)對土壤重金屬元素含量的影響，結(jié)果表明稻蝦種養(yǎng)增加了土壤中Cu、As、Mg 和Mn 的積累，降低了Cd、Pb、Fe 和Ca 的含量。

1.4 稻漁綜合種養(yǎng)對土壤微生物群落的影響

土壤微生物在維持養(yǎng)分循環(huán)和土壤結(jié)構(gòu)中扮演著重要作用，土壤微生物群落的組成和豐度受土壤pH、氧含量和養(yǎng)分含量的共同影響。有研究表明，土壤微生物不僅影響了稻漁種養(yǎng)下水稻和水產(chǎn)動物的產(chǎn)量，還會引起病蟲害的發(fā)生[ 3 1 - 3 3 ]。Zhao等[34] 比較了單獨種稻、單獨養(yǎng)魚、稻魚共作等不同模式連續(xù)生產(chǎn)多年土壤細(xì)菌群落組成的變化，結(jié)果顯示，稻魚種養(yǎng)的土壤細(xì)菌群落在第5 年較其他模式發(fā)生了明顯的變化；冗余分析發(fā)現(xiàn)，土壤細(xì)菌群落的改變與速效氮含量變化密切相關(guān)。Zhang 等[35]連續(xù)4 年跟蹤比較了水稻單作和稻蝦種養(yǎng)下土壤微生物群落的變化特征發(fā)現(xiàn)，過度實施稻蝦種養(yǎng)降低了土壤中硝化螺旋菌門Nitrospira、芽單胞菌門Gemmatimonas、放線菌Nocardioides 等微生物的相對豐度。賴政等[10] 比較了稻蝦種養(yǎng)新模式（無環(huán)溝，NRS）、稻蝦種養(yǎng)傳統(tǒng)模式（有環(huán)溝，TRS） 和水稻單作模式（CK）3 種模式下稻田土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的變化特征，結(jié)果顯示，與CK 和TRS 相比，NRS 能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀含量以及土壤微生物多樣性和豐富度；與CK 相比，NRS 稻田土壤細(xì)菌優(yōu)勢菌門中的酸桿菌門Acidobacteriota、綠彎菌門Chloroflexi 和疣微菌門Verrucomicrobiota 相對豐度分別增加30.89%、36.38% 和2.16%，變形菌門Proteobacteria 和脫硫菌門Desulfobacterota 相對豐度分別降低 17.96%和58.59%；與TRS 相比，NRS 稻田土壤細(xì)菌優(yōu)勢菌門中的脫硫菌門相對豐度增加14.93%，綠彎菌門、疣微菌門、變形菌門和酸桿菌門相對豐度分別降低39.29%、37.42%、16.27% 和6.81%；相關(guān)分析表明，土壤有機(jī)質(zhì)、速效氮、有效磷、速效鉀含量和pH是影響稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的主要理化因子。Wu 等[36] 研究了2 和10 年稻蝦綜合種養(yǎng)對土壤性狀的影響及其與水稻產(chǎn)量的關(guān)系，結(jié)果顯示，不同年限稻蝦綜合種養(yǎng)均增加了土壤中總氮和有機(jī)質(zhì)的含量，且10 年的增幅更大。Zhang 等[37] 研究了0、2、4、6、10 年等不同年限稻蝦種養(yǎng)下土壤微生物群落和養(yǎng)分含量的變化，結(jié)果表明，隨著共作時間增加，稻蝦種養(yǎng)改變了優(yōu)勢類群的相對豐度，顯著降低了放線菌和壺菌門的相對豐度，增加了變形菌門和厚壁菌門的相對豐度，10 年稻蝦種養(yǎng)下土壤微生物種類的豐富度顯著低于其他年限，并發(fā)現(xiàn)微生物群落的變化與銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、水分和總碳含量的變化有關(guān)。劉晏君等[14] 對稻鱔種養(yǎng)下土壤微生物群落數(shù)量的變化進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，稻鱔種養(yǎng)+70% 施肥+秸稈還田的處理和稻鱔種養(yǎng)+70% 施肥+30% 有機(jī)肥的處理對于0～20 cm 土層的土壤細(xì)菌拷貝數(shù)和真菌拷貝數(shù)均有明顯提升作用，促進(jìn)了土壤養(yǎng)分吸收和利用。Bao 等[6] 對稻蟹種養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)，河蟹在稻田中脫殼增加了土壤微生物種類，提高了土壤肥力。

1.5 稻漁綜合種養(yǎng)對土壤物理性狀的影響

土壤結(jié)構(gòu)、孔隙度、水分、熱量、空氣等物理性質(zhì)不僅對土壤肥力具有重要作用，還會影響作物根系生長及其對養(yǎng)分的吸收利用。蔡晨等[12] 研究發(fā)現(xiàn)，與中稻單作相比，長期稻蝦輪作模式會顯著降低0～20 和20～40 cm 土層的土壤容重并提高總孔隙度，但這2 項指標(biāo)并未隨著稻蝦輪作年限的延長無限下降和增長；40～60 cm 土層的土壤容重和孔隙度未發(fā)生明顯變化。劉晏君等[14] 發(fā)現(xiàn)稻鱔種養(yǎng)不同施肥處理下的土壤容重較水稻單作顯著下降，且土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體、平均質(zhì)量直徑和幾何平均直徑顯著上升。稻蟹共作的相關(guān)研究顯示，土壤孔隙度和容重的變化趨勢與上述結(jié)果相似[38-39]。有研究指出，稻漁綜合種養(yǎng)下動物活動攪動疏松了土壤，是土壤孔隙度增加和容重下降的重要原因[6， 40]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)曹湊貴團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，長期稻蝦綜合種養(yǎng)下土壤存在潛育化的風(fēng)險，與水稻單作相比，長期稻蝦共作下土壤顏色偏暗、結(jié)構(gòu)更緊密、潛育化趨勢明顯，且隨著種養(yǎng)年限增加土壤顏色變暗和潛育層變厚的趨勢愈發(fā)明顯[11， 41]。該團(tuán)隊對江蘇省盱眙縣稻蝦綜合種養(yǎng)的水稻種植方式進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水稻機(jī)插秧比例遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的稻麥輪作；通過對農(nóng)民的調(diào)查交流和團(tuán)隊機(jī)插實踐發(fā)現(xiàn)，稻田長期灌水養(yǎng)蝦使土壤持水量增加、更加黏重，插秧機(jī)行走阻力大，是機(jī)插秧使用率較低的重要原因[42]。

2 稻漁綜合種養(yǎng)對水稻生產(chǎn)的影響

2.1 稻漁綜合種養(yǎng)對水稻種植方式的影響

隨著農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營的加快推進(jìn)，土地由小農(nóng)戶逐漸向新型經(jīng)營主體流轉(zhuǎn)，同時農(nóng)村大量勞動力向城市轉(zhuǎn)移，高效少人力的水稻機(jī)械化種植方式應(yīng)用越來越廣泛[43]，而人工移栽、拋秧等種植方式具有秧苗成活率高、產(chǎn)量潛力高[ 4 4 ]、抗倒伏能力強[45]、對不良?xì)夂驐l件的適應(yīng)性更好的優(yōu)勢，也具有不小的應(yīng)用規(guī)模。水稻直播稻株密度大且排列相對雜亂無序，不便于動物在稻田里穿梭活動，且直播稻雜草防控壓力大，往往化學(xué)除草劑用量較大，這對動物安全構(gòu)成了較大威脅，因此直播很少被農(nóng)民用于稻漁綜合種養(yǎng)水稻種植。目前，大多數(shù)稻漁綜合種養(yǎng)模式水稻種植以機(jī)插秧和人工移栽為主；在稻漁綜合種養(yǎng)實際生產(chǎn)中，水稻人工移栽比例要遠(yuǎn)高于水稻單作。人工移栽方式下，水稻秧苗秧齡彈性大，可實現(xiàn)早播晚栽，向前延長水稻生育期；手栽大苗可較早上深水，構(gòu)建適宜動物生長活動的深水環(huán)境，方便較早引入動物進(jìn)田形成稻漁共生；人工移栽還可以靈活設(shè)置株行距以方便不同類型動物在稻田穿梭活動。不少稻漁綜合種養(yǎng)模式主要分布在南方山地和丘陵地區(qū)，這些地區(qū)田塊面積小且分布較為分散，不利于大型農(nóng)機(jī)作業(yè)。此外，部分稻漁種養(yǎng)模式受長期深水灌溉和田間工程改造后田間高低落差的影響，插秧機(jī)作業(yè)時容易陷入土壤中，限制了機(jī)插秧在這些地區(qū)稻漁綜合種養(yǎng)中的應(yīng)用[42]。

2.2 稻漁綜合種養(yǎng)對稻田灌溉方式的影響

長期淹水條件下，耕層氧氣缺乏會使還原性物質(zhì)積累增加，對水稻根系產(chǎn)生毒害作用，導(dǎo)致水稻養(yǎng)分吸收能力差，光合物質(zhì)轉(zhuǎn)運受阻，同時水稻抗倒性下降，不利于水稻高產(chǎn)[46-49]。研究和生產(chǎn)實踐表明，水稻高產(chǎn)應(yīng)采取淺濕為主、適時適度曬田的灌溉方式，這樣可以控制無效分蘗、促進(jìn)根系生長、調(diào)節(jié)植株內(nèi)源激素水平，有利于構(gòu)建適宜的水稻群體、促進(jìn)壯稈大穗形成和籽粒灌漿[50-53]。除稻蝦輪作以及稻蛙、稻螺等少數(shù)稻漁模式無需建立較深的水層外，稻魚、稻蟹、稻鱉、稻蝦共作等大多數(shù)稻漁綜合種養(yǎng)模式都需在水稻生長期間建立較深的灌溉水層，灌水深度10～40 cm，以營造適宜水產(chǎn)動物生長活動的深水或半深水環(huán)境[4， 6， 54-56]。

2.3 稻漁綜合種養(yǎng)對水稻施肥的影響

持續(xù)稻漁綜合種養(yǎng)提高了土壤養(yǎng)分含量，為水稻種植減少肥料的施用量創(chuàng)造了有利條件。Yuan 等[57] 對湖北潛江地區(qū)稻麥輪作和稻蝦種養(yǎng)下的水稻施肥量進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)稻蝦種養(yǎng)下水稻氮肥施用量不到當(dāng)?shù)氐钧溳喿鞯囊话?；Dou 等[42] 對江蘇盱眙縣208 名農(nóng)民的稻蝦種養(yǎng)農(nóng)事管理行為調(diào)研結(jié)果顯示，稻蝦種養(yǎng)下90% 以上農(nóng)民的施氮量均低于當(dāng)?shù)氐钧溳喿飨碌氖┑?；表明稻蝦種養(yǎng)下農(nóng)民自發(fā)降低了肥料使用量，這也間接反映了稻蝦種養(yǎng)下水稻需肥較少。有研究表明，稻蝦種養(yǎng)[57]、稻蟹種養(yǎng)[39]、稻魚種養(yǎng)[58]、稻鱉種養(yǎng)[59] 等稻漁種養(yǎng)模式均可以在減少施肥量的條件下獲得較理想甚至高于當(dāng)?shù)厮締巫魇┓誓Ｊ较碌乃井a(chǎn)量。這些研究結(jié)果表明，稻漁種養(yǎng)下減少施肥量是完全可行且必要的，但關(guān)于稻漁綜合種養(yǎng)下肥料類型、施肥方式、肥料運籌等的研究鮮見報道，有待于試驗研究進(jìn)一步明確。

2.4 稻漁綜合種養(yǎng)對水稻產(chǎn)量的影響

2.4.1 溝坑比對稻漁綜合種養(yǎng)下水稻產(chǎn)量的影響

因水產(chǎn)動物繁殖、苗種孵化、避暑等生長需要，部分稻漁綜合種養(yǎng)模式需要在稻田開挖溝坑，這必然減少了水稻實際種植面積，開挖溝坑也被視為稻漁綜合種養(yǎng)模式下威脅水稻產(chǎn)量的首要因素。已有一些學(xué)者圍繞稻漁綜合種養(yǎng)下溝坑占比與水稻產(chǎn)量的關(guān)系開展了研究。倪明理等[60] 通過多年定位試驗、以及對不同生態(tài)區(qū)農(nóng)戶調(diào)查和湖北省近10 年統(tǒng)計年鑒資料分析等多種途徑，分析了湖北省稻蝦種養(yǎng)下水稻產(chǎn)量表現(xiàn)，結(jié)果表明，稻蝦種養(yǎng)下單位凈種植面積水稻產(chǎn)量高于水稻單作；在實際生產(chǎn)中溝坑占比控制在10% 以內(nèi)，稻蝦種養(yǎng)不會造成水稻減產(chǎn)，還能增加小龍蝦的產(chǎn)出和收入；但溝坑占比超過10%，水稻產(chǎn)量會顯著下降。浙江大學(xué)陳欣團(tuán)隊系統(tǒng)研究了稻魚共作下溝坑參數(shù)與水稻產(chǎn)量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，適宜的溝坑比和溝坑形狀不會顯著影響水稻產(chǎn)量甚至還能利用邊際效應(yīng)提高水稻產(chǎn)量[2， 61-62]，Hu 等[63] 的研究認(rèn)為，稻魚共作的水稻產(chǎn)量與溝坑比密切相關(guān)，只要把稻田溝坑和魚的產(chǎn)量控制在合理的范圍，稻魚共作并不會造成水稻減產(chǎn)甚至還能利用溝坑帶來的邊際效應(yīng)和魚飼料提供的充足養(yǎng)分等有利因素提高水稻產(chǎn)量。可見，稻漁綜合種養(yǎng)過度開挖溝坑會增加水稻減產(chǎn)的風(fēng)險，而適度開挖溝坑卻能發(fā)揮邊際效應(yīng)的增產(chǎn)作用、防范水稻產(chǎn)量下降，且有利于水產(chǎn)動物的生產(chǎn)。2023 年12 月28 日，國家標(biāo)準(zhǔn)《稻漁綜合種養(yǎng)通用技術(shù)要求》[64]發(fā)布，明確稻漁綜合種養(yǎng)溝坑占比不應(yīng)超過10%，規(guī)范了稻漁綜合種養(yǎng)的田間工程改造范圍，為發(fā)揮稻漁綜合種養(yǎng)“穩(wěn)糧興漁”的作用提供了重要依據(jù)和支撐。

2.4.2 非溝坑比因素對稻漁綜合種養(yǎng)下水稻產(chǎn)量的影響

在不設(shè)溝坑或不考慮溝坑占比影響的條件下，稻漁綜合種養(yǎng)對水稻具有增產(chǎn)作用。Tsuruta等[65] 認(rèn)為，魚排泄物的施肥作用顯著提高了單位面積穎花量和有效穗數(shù)，使稻魚共作水稻產(chǎn)量較單作提高20%。徐敏等[66] 的研究表明，稻蟹種養(yǎng)下的水稻有效分蘗、結(jié)實率、穗粒數(shù)均較只種稻不養(yǎng)蟹模式有所增加，水稻增產(chǎn)達(dá)11.5%；稻蟹種養(yǎng)下單穴栽4 株的產(chǎn)量水平要優(yōu)于單穴1 株和單穴2 株，表明合理密植是提高稻蟹種養(yǎng)下水稻產(chǎn)量的有效方法。丁偉華[67] 對稻魚、稻鱉、稻蟹、稻蝦、稻鰍等5 種主要稻漁種養(yǎng)模式示范試驗區(qū)進(jìn)行產(chǎn)量測定發(fā)現(xiàn)，5 種稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)中的水稻平均產(chǎn)量與水稻單作無顯著差異，而稻蟹模式、稻鱉模式的水稻產(chǎn)量甚至高于水稻單作，表明適度合理的稻漁種養(yǎng)不會降低水稻的產(chǎn)量，而且穩(wěn)定性更高。張劍等[68]比較了水稻單作、稻魚共作投喂飼料、稻魚共作不投喂飼料下的水稻生長表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)水稻單作下千粒質(zhì)量顯著高于稻魚共作，但稻魚共作下因為有更充分的養(yǎng)分供應(yīng)可以延長分蘗期，得到更多莖蘗數(shù)且在分蘗末期就已經(jīng)開始了幼穗分化，縮短了無效分蘗死亡轉(zhuǎn)移養(yǎng)分的時間，這使得稻魚共作水稻在有效穗數(shù)方面具有更明顯的優(yōu)勢；同時，稻魚共作處理下氮素養(yǎng)分供應(yīng)更充分，葉片氮濃度均顯著高于水稻單作，使光合作用轉(zhuǎn)化的干物質(zhì)能夠滿足谷物灌漿期的需求，保障了結(jié)實率不低于水稻單作，最終稻魚共作投放和不投放飼料處理的水稻產(chǎn)量都顯著高于水稻單作。彭成林等[69] 研究了稻蝦共作對直播水稻產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)稻蝦共作模式主要通過增加有效穗數(shù)提高了水稻產(chǎn)量，認(rèn)為這與稻蝦共作改善了土壤結(jié)構(gòu)、增加了土壤養(yǎng)分含量有關(guān)。谷婕等[70] 的研究結(jié)果表明，稻鰍種養(yǎng)顯著提高了水稻產(chǎn)量和成熟期干物質(zhì)質(zhì)量。

也有一些研究認(rèn)為，稻漁綜合種養(yǎng)對水稻產(chǎn)量和生長發(fā)育具有一定負(fù)面效應(yīng)。朱練峰等[71] 的研究結(jié)果顯示，稻蛙共作模式下的水稻產(chǎn)量小幅下降，減產(chǎn)的原因是有效穗數(shù)的顯著降低；Vromant 等[72]通過5 年8 組的試驗研究了越南稻魚種養(yǎng)對水稻產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)稻魚種養(yǎng)下水稻產(chǎn)量有所下降；并分析了季節(jié)、灌溉水深、水稻品種、播種量、養(yǎng)殖密度、魚的種類等多個因素的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)深水灌溉和有效種植面積減少是水稻產(chǎn)量下降的主要因素。Wu 等[36] 研究了2 和10 年稻蝦綜合種養(yǎng)對水稻產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)2 年稻蝦種養(yǎng)下土壤養(yǎng)分含量適度提高，促進(jìn)了水稻產(chǎn)量提升；10 年稻蝦種養(yǎng)導(dǎo)致土壤中氮過載，破壞了水稻根際周邊的固氮能力，降低了水稻產(chǎn)量。車陽等[73] 以稻麥兩熟模式下水稻生產(chǎn)方式為對照，分析了稻蝦、稻鱉、稻鰍、稻鯰魚、稻錦鯉、稻鴨等6 種稻田種養(yǎng)模式下水稻產(chǎn)量形成特點，發(fā)現(xiàn)稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻產(chǎn)量較對照降低了3.66%～7.54%，減產(chǎn)主要是由于穗數(shù)和每穗粒數(shù)的減少導(dǎo)致群體穎花量顯著減少，主要生育時期干物質(zhì)積累量較低和葉面積指數(shù)偏小，主要生育階段光合勢、群體生長率和凈同化率較低，導(dǎo)致成熟期干物質(zhì)積累量較少。Gao 等[74] 基于稻漁綜合種養(yǎng)灌溉模式研究了水稻生長中前期和中后期半深水灌溉對莖稈抗倒伏的影響，發(fā)現(xiàn)不同時期半深水灌溉均降低了水稻莖稈抗倒伏能力，認(rèn)為稻漁綜合種養(yǎng)長期深灌條件下水稻抗倒伏的問題應(yīng)予以重視，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)水稻莖稈抗倒能力下降主要與基部節(jié)間結(jié)構(gòu)性物質(zhì)積累減少、機(jī)械強度下降有關(guān)，而選用基部節(jié)間機(jī)械強度大的水稻品種可以降低半深水灌溉下的倒伏風(fēng)險。

還有一些研究表明，稻漁綜合種養(yǎng)和水稻單作下的產(chǎn)量接近，但減少了肥料和農(nóng)藥投入，具有更高的肥藥利用率。Xie 等[5] 比較了青田稻魚共作與當(dāng)?shù)厮締巫髂Ｊ较露嗄甑乃井a(chǎn)量表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)2 種模式下水稻產(chǎn)量差異較小，但稻魚共作較水稻單作農(nóng)藥和化肥投入量分別減少68% 和24%。Zhang 等[29] 比較了稻鱉共作與水稻單作連續(xù)6 年的水稻產(chǎn)量，發(fā)現(xiàn)2 種模式下的產(chǎn)量無顯著差異，但稻鱉共作明顯降低了農(nóng)藥和化肥的使用量。

與研究密度和水肥等傳統(tǒng)種植因素對水稻產(chǎn)量的影響不同的是，稻漁綜合種養(yǎng)系統(tǒng)與水稻單作系統(tǒng)存在多個因素的變量，不僅要考慮密度和水肥等種植管理措施的差異，還要考慮土壤地力變化的效應(yīng)，以及動物投放類型、密度、飼料投入等養(yǎng)殖因素的差異，這也增加了分析稻漁綜合種養(yǎng)下水稻產(chǎn)量變化因素的難度，造成不同研究的結(jié)果有所不同，建議稻漁綜合種養(yǎng)下關(guān)于水稻產(chǎn)量的研究應(yīng)從簡到繁，先闡明稻漁綜合種養(yǎng)幾個核心因素對水稻產(chǎn)量的效應(yīng)，比如土壤理化性狀、灌溉方式、養(yǎng)殖密度、飼料投入、肥料用量等，再分析其綜合效應(yīng)，以明確具體稻漁種養(yǎng)模式下影響水稻產(chǎn)量的主要因素及貢獻(xiàn)大小。

2.5 稻漁綜合種養(yǎng)對水稻病蟲草的影響

相比水稻單作，稻漁綜合種養(yǎng)被認(rèn)為是一種更綠色生態(tài)的稻作制度，“漁”的出現(xiàn)和養(yǎng)“漁”的措施可以抑制水稻病蟲草發(fā)生和發(fā)展，減輕水稻植保對農(nóng)藥的依賴。

2.5.1 水稻病蟲害

Xie 等[5] 對浙江省青田縣稻魚共作系統(tǒng)多年的試驗研究發(fā)現(xiàn)，田魚沖撞稻秧致使稻飛虱Delphacidae 落入水中，降低了其對水稻危害，同時田魚在清晨沖撞稻株使水稻葉片露水墜入水中，減少了稻瘟病菌分生孢子產(chǎn)生和菌絲體生長，降低了稻瘟病發(fā)生率。Teng 等[27] 的研究指出，稻蛙種養(yǎng)下蛙的活動取食明顯降低了卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis Guenee 和稻飛虱的數(shù)量，減輕了這2 種害蟲對水稻的為害，通過取食蟲子阻礙了其對病菌的傳播，降低了紋枯病Rhizoctoniasolani 發(fā)生風(fēng)險；此外，還通過取食葉蟬Cicadellidea阻斷了其對水稻矮縮病病菌的傳播，從而降低了矮縮病發(fā)生的可能性。李偉晶等[75] 研究發(fā)現(xiàn)，稻蟹共作顯著降低了稻瘟病發(fā)病率和病情指數(shù)。Dou 等[42]對江蘇省盱眙縣稻蝦綜合種養(yǎng)的208 個經(jīng)營主體調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，稻蝦種養(yǎng)的農(nóng)戶農(nóng)藥使用量相比水稻單作有所減少，這一方面是出于對農(nóng)藥威脅水產(chǎn)動物安全的考慮，但也從側(cè)面反映了稻蝦種養(yǎng)總體上對部分類型水稻病蟲的發(fā)生具有抑制效果。也有研究指出，稻蝦種養(yǎng)的稻田相比單作稻田具有更高的相對濕度和適中的溫度，導(dǎo)致稻曲病菌分生孢子的萌發(fā)速率顯著高于水稻單作，從而增加了稻曲病發(fā)生風(fēng)險[76]。

2.5.2 稻田雜草

Rothuis 等[54] 的研究結(jié)果表明，稻魚共作下水生雜草的生物量顯著下降。李偉晶等[75] 的研究結(jié)果顯示，稻蟹共生模式的雜草株防效和鮮質(zhì)量防效均在90% 以上，顯著高于持續(xù)淹灌水稻單作和曬田水稻單作。Xie 等[5] 研究表明，青田稻魚共作系統(tǒng)中田魚會取食甚至連根拔起部分雜草，使稻田雜草數(shù)量顯著降低。郭瑤等[77] 發(fā)現(xiàn)，稻蝦種養(yǎng)下稻田雜草總發(fā)生量低于水稻單作，通泉草Monochoria vaginalis、空心蓮子草Alternantheraphiloxeroides、鱧腸Alternanthera philoxeroides、鴨舌草Monochoria vaginalis 在稻蝦綜合種養(yǎng)下很少發(fā)生；短期稻蝦共作對稻田雜草的抑制作用比長期稻蝦共作更明顯，長期稻蝦共作會逐步形成新的雜草群落結(jié)構(gòu)，需要采取相應(yīng)的雜草防控措施。稻魚共作一般要建立較深的水層以滿足動物生長活動的需要，而深水灌溉一直以來也是雜草治理輔助的重要措施[78-80]。但需要注意的是，也有一部分雜草具有耐淹性，僅通過建立水層并不能抑制其萌發(fā)或生長，如野荸薺Heleocharis plantagineiformis、鴨舌草、水莧菜Ammannia baccifera、李氏禾Leersiahexandra、野慈姑Sagittaria trifolia 等，因此，如何采取對動物安全的藥劑或措施有效控制耐淹性雜草是稻漁綠色安全生產(chǎn)面臨的重要問題。

稻漁綜合種養(yǎng)對部分病蟲草害具有良好的抑制作用，一個地區(qū)的水稻主要病蟲至少有5 種以上，不同類型水稻病蟲害的傳播方式和誘發(fā)條件差異較大；雜草種類更是繁多，有不耐淹的也有耐淹的，有容易被動物取食的，也有動物不喜食用的。因此，稻漁綜合種養(yǎng)對水稻病蟲草發(fā)生的影響不能一概而論，對具體病蟲草害應(yīng)具體分析。此外，目前絕大多數(shù)研究只是關(guān)注到短期稻漁綜合種養(yǎng)對水稻病蟲草害發(fā)生情況的影響，稻漁種養(yǎng)下病蟲草變化規(guī)律還缺乏多年限的長期研究，影響病蟲草害發(fā)生的機(jī)理也有待闡明。

3 展望

3.1 進(jìn)一步闡明稻漁綜合種養(yǎng)下稻和水產(chǎn)動物之間的關(guān)系

稻漁綜合種養(yǎng)下水稻植株具有遮陰作用，為水產(chǎn)動物生存創(chuàng)造了更適宜的溫度環(huán)境，水產(chǎn)動物可以疏松土壤，促進(jìn)水體溶氧和土壤肥力的釋放，其排泄物也可作為有機(jī)肥料被水稻吸收利用，另外動物還可捕食害蟲雜草等，減輕水稻病蟲草的防控壓力。但如果稻漁綜合種養(yǎng)管理不當(dāng)，也會對水稻生長構(gòu)成不利影響，比如水稻移栽后河蟹、鱉等動物過早進(jìn)入稻田會發(fā)生踩踏、夾取稻苗等行為。不同動物的活動習(xí)性、營養(yǎng)需求、生長周期、水深要求存在較大差異，水稻和某種動物共生種養(yǎng)的效果和機(jī)理并不一定適用于和另外一種動物共生種養(yǎng)，迄今為止，大多數(shù)稻漁綜合種養(yǎng)模式下水稻和水產(chǎn)動物究竟存在哪些互利之處尚缺乏試驗論證分析，其中的機(jī)理更是鮮有報道，今后需對具體稻漁綜合種養(yǎng)模式具體分析，闡明具體模式下稻漁互利共生和可能存在的矛盾，并通過農(nóng)藝和漁藝技術(shù)優(yōu)化調(diào)整揚“稻漁互利”之長、避“稻漁沖突”之短，爭取稻漁綜合種養(yǎng)整體生產(chǎn)力的更大化。

3.2 闡明稻漁綜合種養(yǎng)對耕地的長期效應(yīng)和機(jī)理

很多研究都關(guān)注到了稻漁綜合種養(yǎng)下土壤性狀的變化，一些研究指出稻漁綜合種養(yǎng)對土壤性狀的短期效應(yīng)和長期效應(yīng)并不完全一致，今后，需要進(jìn)一步厘清長期實施某種稻漁綜合種養(yǎng)模式后土壤性狀指標(biāo)的響應(yīng)變化，并深入解析稻漁綜合種養(yǎng)下土壤性狀變化的機(jī)理，重點闡明具體模式下土壤性狀的改變是由哪些生產(chǎn)措施引起的，如深水灌溉、投喂飼料、動物排泄、蝦蟹類動物脫殼等，并解釋其影響過程。此外，受水產(chǎn)動物價格波動、盲目擴(kuò)張、技術(shù)水平不高、經(jīng)營不善等因素的影響，不少稻田在開展了幾年稻漁綜合種養(yǎng)后又轉(zhuǎn)換回傳統(tǒng)的稻作制度，那么回歸傳統(tǒng)稻作制度后的土壤又會發(fā)生怎樣的變化，目前還鮮有相關(guān)報道，這有待于研究關(guān)注。掌握稻漁綜合種養(yǎng)模式及其生產(chǎn)技術(shù)對耕地的影響機(jī)制，可為優(yōu)化稻漁綜合種養(yǎng)農(nóng)藝和漁藝技術(shù)措施、保障土壤健康提供方向。

3.3 培育和篩選適宜稻漁綜合種養(yǎng)的水稻品種

種子是農(nóng)業(yè)的芯片，培育和篩選適宜的水稻品種是提高稻漁綜合種養(yǎng)下水稻生產(chǎn)力的主要抓手之一。適宜稻漁綜合種養(yǎng)的水稻品種，除了要滿足高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等現(xiàn)代水稻生產(chǎn)需具備的性狀外，還普遍要求具有耐肥、耐淹、抗倒的優(yōu)勢[81]。此外，還要根據(jù)具體稻漁綜合種養(yǎng)模式下動物養(yǎng)殖的需求選擇具有適宜株型、生育期等農(nóng)藝特征的水稻品種，促進(jìn)稻和水產(chǎn)動物互利共生，譬如稻蝦輪作下應(yīng)選擇生育期較短的水稻品種，這樣水稻可以較早收割使稻田能早上水繁育蝦苗，以利于翌年早出苗早出蝦出大蝦。目前各地稻漁綜合種養(yǎng)所使用的水稻品種一般來自于當(dāng)?shù)厮締巫魃a(chǎn)中主栽的水稻品種，難以高度匹配稻漁綜合種養(yǎng)模式，譬如華南地區(qū)流行的優(yōu)質(zhì)香稻品種食味好、有香氣、市場價格高，深受意在打造中高端稻米品牌的農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體歡迎，但這類水稻品種往往抗倒性較差，不適宜大多數(shù)需深水灌溉的稻漁模式。隨著稻漁綜合種養(yǎng)面積的擴(kuò)大，農(nóng)民對高度適宜稻漁綜合種養(yǎng)的水稻品種具有更強烈的需求。已有科研單位將適宜稻漁綜合種養(yǎng)的水稻品種作為重要的育種目標(biāo)，比如湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育了特別適宜湖北地區(qū)稻蝦共作的水稻品種‘蝦稻1 號’。此外，從現(xiàn)有水稻品種中試驗篩選也是獲得稻漁綜合種養(yǎng)水稻適宜品種的一種重要手段，已有不少研究針對不同地區(qū)的具體稻漁種養(yǎng)模式開展了水稻品種篩選研究[82-86]，為各地稻漁種養(yǎng)水稻品種選擇提供了借鑒參考。

3.4 研發(fā)稻漁綜合種養(yǎng)的水稻科學(xué)肥水管理技術(shù)

大量研究已充分證明，長期稻漁綜合種養(yǎng)會顯著增加土壤中有機(jī)質(zhì)和氮等養(yǎng)分含量，這為稻漁綜合種養(yǎng)水稻減肥創(chuàng)造了有利條件；另外，為避免動物誤食中毒，一些稻漁綜合種養(yǎng)模式不宜在動物進(jìn)入稻田共作后再追施顆粒狀的肥料。因此，稻漁綜合種養(yǎng)下水稻施肥方案不能簡單照搬當(dāng)?shù)厮締巫髂Ｊ剑瑧?yīng)充分考慮稻漁綜合種養(yǎng)下土壤肥力變化特征和保障動物安全，制定科學(xué)的施肥方案，包括肥料類型、施肥量、施肥方式、次數(shù)和時間等。已有研究進(jìn)行了稻漁綜合種養(yǎng)施肥技術(shù)的探索，比如有文獻(xiàn)報道稻蝦綜合種養(yǎng)使用水稻緩混肥一次施用技術(shù)降低了施肥量和施肥次數(shù)，但水稻仍可獲得較好的產(chǎn)量和品質(zhì)[33， 87]。這種施肥方式一般采取種植前翻耕深施或機(jī)插秧同步側(cè)深施的方式，使顆粒肥料不暴露在土壤表面，從而避免水產(chǎn)動物進(jìn)田后誤食肥料。未來應(yīng)加強對稻漁綜合種養(yǎng)下水稻養(yǎng)分供需規(guī)律的研究，研發(fā)更輕簡高效和對動物安全的施肥技術(shù)。

大多數(shù)稻漁綜合種養(yǎng)都要在水稻生長的一定階段建立深水層，一般控制在10～40 cm，以滿足不同類型水產(chǎn)動物生長活動的需要。盡管深水灌溉有助于控制雜草和部分蟲害，但也對水稻根系生長和莖稈充實產(chǎn)生一些不利影響，且過深的水層還會淹死水稻植株下部葉片。針對深水灌溉，稻漁綜合種養(yǎng)不僅要選擇耐淹抗倒的水稻品種，還要配套稻、漁生產(chǎn)協(xié)調(diào)的水漿管理方案，選擇合適的深灌時間和灌水深度，在為水產(chǎn)動物提供良好水深環(huán)境的條件下盡可能降低深水灌溉對水稻生產(chǎn)的不利影響。

3.5 闡明稻漁綜合種養(yǎng)下病蟲草害的發(fā)生規(guī)律及機(jī)理

一些稻漁綜合種養(yǎng)模式對于部分水稻病蟲和稻田雜草發(fā)生具有較好的抑制效果，但絕大多數(shù)研究局限于對稻漁種養(yǎng)下病蟲害發(fā)生程度的評價，缺乏對于病蟲草基數(shù)或發(fā)生率變化機(jī)理的探究，今后還需從動物取食和踩踏等活動行為、灌溉方式、耕作方式等角度進(jìn)一步研究水稻病蟲和稻田雜草的變化規(guī)律，闡明具體稻漁綜合種養(yǎng)模式對于具體或某一類病蟲草的發(fā)生具有怎樣的作用效果，為生產(chǎn)中精準(zhǔn)減少農(nóng)藥使用、促進(jìn)稻漁綜合種養(yǎng)水稻綠色高效植保提供理論支撐。

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高 輝，博士，教授，揚州大學(xué)水稻產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究院院長、兼任中國作物學(xué)會栽培專業(yè)委員會秘書、中國水產(chǎn)學(xué)會稻漁綜合種養(yǎng)專業(yè)委員會委員、中國稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新平臺專家。先后主持國家重點研發(fā)計劃課題2 項，以及國家糧食豐產(chǎn)科技工程江蘇水稻項目課題等30 多項；主編出版著作1 部，參編4 部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文60 余篇，獲國家版權(quán)局計算機(jī)軟件著作權(quán)22 項。參與制定GB/T 43508—2023《稻漁綜合種養(yǎng)通用技術(shù)要求》（排名第4）。第2 作者提交的“關(guān)于將‘稻田綜合種養(yǎng)’建成穩(wěn)糧興漁的綠色高效產(chǎn)業(yè)的建議”報告獲國務(wù)院及農(nóng)業(yè)農(nóng)村部領(lǐng)導(dǎo)批示，并被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部文件采納。榮獲2005 年度教育部提名國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎（排名第21）、2006 年度省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化一等獎（ 排名第1 2 ） 、2011 年江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣三等獎（排名第7）、2018—2019 年度神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎一等獎（排名第18）、2020 年江蘇省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣三等獎（排名第2）、2020—2021 年度神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎二等獎（排名第10） 等。

【責(zé)任編輯 周志紅】

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0300804）；江蘇水稻產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（JATS[2023]443）；湖北省第四批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（2023HBSTX4-01）