“水稻+”综合种养模式研究进展

摘要总结了“水稻+”种养模式的研究进展，讨论了“稻虾”“稻鱼”“稻蟹”“稻鳖”和“稻鸭”模式对水稻生长及产量、稻田生态中的水质、土壤、稻田生态系统生物多样性（节肢动物）、稻田系统的温室气体排放及对食品安全的影响，并根据目前的研究现状提出以下改进措施：“水稻+”种养模式在养殖过程中应合理规划养殖密度，同时控制养殖过程造成的环境污染;“水稻+”种养模式应加快标准化生产模式建立，避免重养殖轻种植的现象;为进一步提高农民和农业企业经济效益，“水稻+”种养模式需进一步与旅游产业相结合，形成农-旅融合发展新模式。

关键词 稻虾;稻鱼;稻蟹;稻鳖;稻鸭;种养模式

中图分类号F326文献标识码A

文章编号0517-6611（2022）13-0007-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.13.003

A Review of “Rice +” Comprehensive Planting and Breeding Mode

LIU Quan FU Xin-hua YIN Wen-biao（1.Zhejiang Xingxiu Agricultural Technology Co.， Ltd，Jiaxing， Zhejiang 314299;2.College of Plant Science and Technology， Huazhong Agricultural University，Wuhan，Hubei 430070;3.Firefly Conservation Research Centre，Wuhan，Hubei 430070）

AbstractThis paper comprehensively summarizes the research progress of “rice +” planting and breeding model. This paper mainly discusses the effects of “rice-shrimp”， “rice-fish”， “rice-crab”， “rice-turtle” and “rice-duck” models on rice growth and yield， water quality and soil in rice field ecology， biodiversity （arthropods） of rice field ecosystem， greenhouse gas emission of rice field system and food safety， according to the current research status， it is proposed the following improvement measures： first， the “rice +” planting and breeding model should reasonably plan the breeding density in the breeding process and control the environmental pollution caused by the breeding process; second， the “rice +” planting and breeding mode should speed up the establishment of standardized production mode to avoid the phenomenon of paying more attention to breeding than planting; third， in order to further improve the economic benefits of farmers and agricultural enterprises， the “rice +” planting and breeding model needs to be further combined with the tourism industry to form a new model of integrated development of agriculture and tourism.

Key wordsRice-shrimp;Rice-fish;Rice-crab;Rice-turtle;Rice-duck;Planting and breeding model

基金项目平湖市重点科技项目（NY202004）。

作者简介刘全（1987—），男，湖南醴陵人，在读博士，从事“稻萤”共作基础理论、萤火虫生态保护研究。*通信作者，教授，博士，从事萤火虫生物多样性、行为生态学、发育生物学及保护生物学研究。

收稿日期2021-10-16水稻是我国种植历史最悠久，种植面积最大的作物之一，2020年种植面积达到3 007.6万hm²，总产量达到2.12亿t[1]。虽然种植面积和产量都高居前列，但由于近代以来的经济和社会的发展导致生产方式的极大改变，从而产生了严重的环境问题、空间利用问题、粮食和食品安全问题以及气候问题等。

为了探索以上问题的解决方案，科学家们提出了“水稻+”的种养结合模式，来解决或缓解以上问题。“水稻+”种养模式是我国一种传统的农业生产模式，最早出现的是2000多年前的“稻鱼”种养模式[2]，后来陆续出现“稻虾”“稻蟹”“稻鸭”“稻鳖”“稻蛙”等，以及更为复杂的“稻鱼鸡”“稻虾鳝”“稻鱼螺”等模式。但目前对于“水稻+”种养模式推广最广、效益最好、研究最透彻的模式是“稻虾”“稻鱼”“稻蟹”“稻鳖”和“稻鸭”模式。

该研究分析以上几种“水稻+”种养模式的研究进展，主要阐述这几种种养模式对水稻生长及产量的影响，对稻田生态中的水质、土壤的影响，对稻田生态系统生物多样性（节肢动物、杂草、底栖动物、浮游动物）的影响，对稻田系统的温室气体排放的影响，以及对食品安全的影响，并提出相关的改进和实施建议。

1“水稻+”种养模式对水稻生长及产量的影响

水稻种植是为了获得高产，然而在水稻种植的空间内进行相关的养殖，是否对水稻的生长和产量有影响，是科学家们非常关注的问题。为了明确其影响程度和影响机制，科学家们进行了大量的研究。

研究表明，“稻鱼”共作模式在正常施肥以及施药的条件下可以提高水稻的产量[3]，“稻鱼”共作模式在减少15%～30%氮肥的施用条件下，可保证水稻和常规高产田相同的产量[4]，而周江伟等[5]的研究显示，“稻鱼”共作模式下不使用农药也能是水稻产量增产。彭诗瑶等[6]通过对湖南省辰溪县“稻鱼”共作模式的调查研究表明，辰溪县“稻鱼”共作模式的水稻产量比常规高产田增产5%～10%，同时农药减少用量达68%，肥料用量减少达24%，说明“稻鱼”共作模式在正常管理模式下能普遍增加水稻产量。

对于“稻虾”“稻蟹”共作模式，大部分研究表明能稳产和增产，但需要合理使用氮肥[7-10]，少量的研究表明存在减产现象[11-12]。

然而，对“稻鸭”模式的研究表明存在较多减产的案例。减产的主要原因在于：种植过程中施肥不够或者没有使用农药[13-15]，甚至是因为养鸭密度太高导致减产[16]。部分研究表明，“稻鸭”共作可以稳产和增产，但种植过程中必须使用足够农药、化肥[8]。

“稻鳖”共作的研究比较少，但是总体研究表明能够提高产量，且可以不用施用农药[5，17-18]。

2“水稻+”种养模式水质的影响

由于“水稻+”种养模式中养殖物种对水稻田中的草虫害有一定的控制作用，因此这种模式在一定程度上能够降低农药化肥的使用，提升生态的健康程度。夏新[19-20]等研究表明，“稻虾”种养模式能够显著降低农药化肥的使用，同时能够显著改善水稻田中水质，减少环境污染的作用。

但是通过文献分析发现，“稻鱼”“稻蟹”“稻虾”和“稻鸭”共作模式在养殖的过程中都存在水质污染较常规种植严重的情况。在有养殖的情况下，一般水稻田的DO会下降，COD会升高，全氮、铵态氮和硝态氮显著升高，从而导致水质污染[21-24]，甚至通过调查水中藻类和微生物发现，在“水稻+”种养结合的水稻田中蓝藻、裸藻、枝角类和桡足类浮游生物增加，硅藻降低[25-26]，这说明存在一定水质变差的问题。

3水稻+”种养模式对土壤理化性质的影响

研究发现，采用“水稻+”种养模式，都能够在一定程度上改善土壤的物理性状、肥力养分、酶类以及微生物。“稻鱼”种养模式能够提高土壤中脲酶、过氧化酶、蔗糖酶等的活性以及微生物[27-28]，还能提高土壤中全量氮、全量钾、全量磷含量[27，29]，孙悦等[30]研究发现，土壤中总碳和有机质含量都得到提高。因此“稻鱼”种养模式能够提高土壤肥力，促进水稻生长[31-32]。通过对“稻虾”模式的研究基本得到跟“稻鱼”模式相类似的结果[33-35]，更为细致的研究包括：“稻虾”模式能够提高Cu、As、Mg、Mn等微量元素含量，降低Cd、Pb、Fe、Ca等金属元素含量[35]，还能降低土壤的紧实度、提高孔隙度、降低容重，从而改善土壤结构[36]。“稻鸭”种养模式研究土壤的内容最多，“稻鳖”等其他的种养模式研究较少，但基本上所有的研究结果都和“稻鱼”及“稻虾”的相似。而孟祥杰等[37]研究表明，以上几种“水稻+”种养模式对土壤肥力提升效果为“稻蛙”>“稻鸭”>“稻虾”>“稻鱼”>“稻鳖”。

4“水稻+”种养模式对生物多样性的影响

研究发现，“水稻+”的模式能够改变水稻生态系统中的生物多样性。“稻鸭”模式能够很好地控制水稻田中包括杂草在内的植物群落和昆虫类的二化螟、稻飞虱、卷叶螟的群落，对纹枯病和稻瘟病等病虫害也有一定的控制效果[38-41]，影响天敌种群包括蜘蛛的多样性[42-43]及水体底栖动物的多样性，“稻鸭”模式下生物多样性有一定程度的下降[44]。

而“稻鱼”和“稻鳖”模式在病虫草害的控制上都有一定的效果[45-46]，但“稻鱼”模式增加了水体中的浮游生物的密度和生物量，提高了多样性[47]。

“稻虾”模式能够一定程度上控制害虫，但随着耕种时间的增长，稻田中生物多样性先下降，后增加，并达到一定的平衡，使害虫危害不会更严重[48]，同时稻田杂草的趋势也是短期内下降，随着种植模式的延长杂草的多样性增加，并形成新的杂草群落[49]。相比来说，“稻蟹”模式由于几乎是采用无农药和化肥模式种植，因此其稻田的生物多样性显著增加[50]，其稻田蜘蛛数量显著多于常规稻田[51]。

5“水稻+”种养模式对碳排放的影响

由于农业是人为排放温室气体（CH₄和N₂O）的主要来源之一[52]，而水稻又是全球重要的粮食作物之一，我国2020年种植面积已达3 007.6万hm²，总产量达到2.12亿t[1]。因此，水稻种植的减排问题受到广泛关注。

研究发现，“水稻+”种养模式能在总体上降低温室气体的排放，从而达到减排效果，但是不同模式之间存在一定的差异。例如，“稻鸭”模式能够显著降低甲烷的排放量，但是也显著增加了氧化亚氮的排放量，两者的综合温室效应显著低于常规稻田[53-54]。而“稻鱼”“稻蟹”模式能同时降低甲烷和氧化亚氮的排放量，达到减排效果[55-56]。对于“稻虾”的研究则发现，秸秆还田的情况下，甲烷的排放量比秸秆不还田稻田以及还田稻田下降显著，而二氧化碳和氧化亚氮的排放量无显著差异，但总体的减排效果显著[57]。