董立強(qiáng) 楊鐵鑫 馬亮* 孫富余 于鳳泉 李志強(qiáng)

（1 遼寧省水稻研究所，沈陽 1101011; 2 遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，沈陽 110161；第一作者：liqiang_dong@163.com；*通信作者：malhd@126.com）

遼寧省盤錦市位于遼河平原濱海鹽堿稻區(qū)，是我國東北地區(qū)重要的魚米供應(yīng)基地[1-2]，現(xiàn)有10.66 萬hm2水稻面積，占當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物面積的76.64%，其中稻田養(yǎng)蟹已成為該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面向全國的重要名片[3]。稻田養(yǎng)蟹是將養(yǎng)殖與種植于一體的生態(tài)種養(yǎng)模式，既增加了稻田的生物多樣性，也提高了稻田物質(zhì)和能量利用效率[4]。該模式將生物除草、生態(tài)調(diào)控、理化誘控、生物調(diào)控等多因子協(xié)同有效防控水稻主要病蟲草害，稻蟹有機(jī)無機(jī)專用肥減量一次性深施技術(shù)，秸稈還田協(xié)同河蟹取食雜草、水生生物、飼料等過腹還田緩釋養(yǎng)分，最終實(shí)現(xiàn)氮肥減量30%左右、化學(xué)農(nóng)藥施用大幅度減少，已成為稻田養(yǎng)蟹和水稻化肥農(nóng)藥生態(tài)減施的經(jīng)典模式[5]。

盡管稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式在東北地區(qū)具有較大的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，但仍存在水稻生育期較短、積溫較低、河蟹規(guī)格較小等問題[6-7]。已有研究表明，通過優(yōu)化稻田水域空間結(jié)構(gòu)提升稻田光溫效率和通過結(jié)合稻蟹生態(tài)種養(yǎng)使蟹苗提前進(jìn)田，能實(shí)現(xiàn)北方稻蟹生態(tài)種養(yǎng)生產(chǎn)大規(guī)格河蟹的目標(biāo)[5,8-10]。然而，稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式優(yōu)化過程中附加的農(nóng)事操作和額外的投入使得部分生產(chǎn)者對此望而卻步，影響了產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。為促進(jìn)稻蟹生態(tài)種養(yǎng)行業(yè)的發(fā)展，挖掘稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式潛力[11-12]，選取遼寧省濱海鹽堿稻區(qū)近年具有代表性的5種水稻種植模式，結(jié)合試驗(yàn)研究和社會(huì)調(diào)查，分析不同模式下水稻生產(chǎn)及河蟹經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的變化趨勢，探討不同稻蟹種養(yǎng)模式的管理機(jī)制對化肥農(nóng)藥減施的影響，建立稻蟹種養(yǎng)生態(tài)減施與水稻生產(chǎn)及河蟹規(guī)格的內(nèi)在聯(lián)系，明確稻蟹種養(yǎng)的最佳優(yōu)化模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)于2019—2021 年在遼寧省盤錦市盤山縣壩墻子鎮(zhèn)姜家村遼寧省水稻研究所項(xiàng)目示范基地進(jìn)行，3 年生育期內(nèi)氣象數(shù)據(jù)如圖1。根據(jù)當(dāng)?shù)氐咎镳B(yǎng)蟹生產(chǎn)習(xí)慣，選取水稻單作種植（MR，水稻單一種植模式，100%化肥農(nóng)藥使用量，對照）和4 種稻蟹種養(yǎng)模式（RC，水稻+成蟹種養(yǎng)模式，100%化肥農(nóng)藥使用量；RYC，水稻+扣蟹種養(yǎng)模式，100%化肥農(nóng)藥使用量；ORC，水稻+成蟹種養(yǎng)生態(tài)減施模式，70%化肥使用量配合生物防控；ORYC，水稻+扣蟹種養(yǎng)生態(tài)減施模式，70%化肥使用量配合生物防控）為試驗(yàn)和分析對象。各模式種植面積約1 400 m2，單獨(dú)水肥管理，以田埂和水線進(jìn)行區(qū)域劃分，并以塑料圍擋限制河蟹活動(dòng)范圍（圖2）。在各處理區(qū)域隨機(jī)選取3 個(gè)10 m×10 m 范圍作為水稻生育期調(diào)查及成熟期取樣區(qū)域。

圖1 試驗(yàn)區(qū)2019—2021 年氣象平均數(shù)據(jù)

圖2 不同水稻種植模式田間示意圖

供試水稻品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N鹽豐47，河蟹品種為中華絨螯蟹，其中成蟹規(guī)格約為7 g/頭，扣蟹為大眼幼體。每年4 月18 日播種，5 月20 日移栽，機(jī)械化插秧（久保田2ZGQ-6H），機(jī)插規(guī)格30 cm×18 cm，成蟹放養(yǎng)數(shù)量為75 kg/hm2，扣蟹放養(yǎng)數(shù)量為3.75 kg/hm2。河蟹管理方案參照高產(chǎn)高效河蟹種養(yǎng)方式進(jìn)行[13]。

MR、RC 和RYC 模式施肥水平一致：純氮300 kg/hm2，按照基肥∶蘗肥∶穗肥=6∶3∶1 施入；磷肥（磷酸二銨）150 kg/hm2，作基肥一次性施入；鉀肥（氯化鉀）150 kg/hm2，作基肥和穗肥等量施入。ORC 和ORYC 模式：一次性施入1 050 kg/hm2稻田種養(yǎng)專用肥（N∶P∶K=20∶7∶9），中后期不再施肥。

MR、RC 和RYC 模式均按照當(dāng)?shù)夭∠x草害防治策略進(jìn)行[10]，ORC 和ORYC 模式采用生物防治，如二化螟誘捕、赤眼蜂釋放、生物菌劑噴施和生物多樣性引誘病蟲害天敵等[5]。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

于成熟期，每個(gè)模式選取長勢均勻的20 叢植株調(diào)查有效穗數(shù)，并取樣進(jìn)行室內(nèi)考種，考查每穗粒數(shù)、成粒率（每叢實(shí)粒數(shù)/每叢總粒數(shù)）和千粒重等。單個(gè)模式采用機(jī)械（久保田4LBZ-145G）收割，折合14.5%含水量計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。當(dāng)年收獲前10 d 使用陷阱法[13]回捕螃蟹，回捕后整體稱重，分揀雄雌蟹，計(jì)算產(chǎn)量。稻谷收獲后曬干放置2 個(gè)月后按NY147-88《米質(zhì)測定方法》測定稻米品質(zhì)。糙米率由稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫殼后測定，精米率由糙米經(jīng)過精米機(jī)處理稱重計(jì)算后獲得。

1.3 數(shù)據(jù)處理

生產(chǎn)因素和產(chǎn)出效益以2019—2021 年水稻、河蟹收獲后田間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)調(diào)研記錄得到，按照對應(yīng)年限市場價(jià)格3 年的平均值計(jì)算，即稻谷（14.5%含水量）2.90 元/kg、扣蟹24.00 元/kg、成雌蟹62.00 元/kg、成雄蟹54.00 元/kg、生態(tài)減施栽植附屬物大豆5.00 元/kg，高粱成熟后飼喂河蟹，不計(jì)入產(chǎn)出。

使用Excel 2019 和SPSS 22.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)，使用origin 2019 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同稻蟹種養(yǎng)模式水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表1 可見，不同模式間理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量差異不顯著，其中MR 最高為1 1039.40 kg/hm2，ORYC最低為10 501.80 kg/km2，說明生態(tài)減施條件下12 行減少1 行基本苗未對稻谷產(chǎn)量造成顯著損失。有效穗數(shù)ORYC 最低，為368.74 萬/hm2，顯著低于MR、RC；幾種稻蟹種養(yǎng)模式表現(xiàn)為RYC

表1 不同稻蟹種養(yǎng)方式水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.2 不同稻蟹種養(yǎng)模式稻谷加工品質(zhì)和稻米產(chǎn)量

由圖3 可見，不同模式生產(chǎn)的稻谷糙米率、精米率和整精米率分別為78.5%～79.9%、67.5%～69.1%和62.9%～64.8%，各模式間差異均不顯著，說明就加工品質(zhì)而言各種植模式間差異較小。各模式的糙米產(chǎn)量、精米產(chǎn)量和整精米產(chǎn)量分別位于8 377.5～8 779.3 kg/hm2、7 297.7～7 477.7 kg/hm2和6 805.5～7 105.6 kg/hm2之間，模式間差異均不顯著，但表現(xiàn)為RYC

圖3 不同稻蟹種養(yǎng)模式稻米加工品質(zhì)和稻米產(chǎn)量

2.3 不同稻蟹種養(yǎng)模式投入產(chǎn)出

不同模式下稻蟹生產(chǎn)投入和經(jīng)營產(chǎn)出有差異，主要表現(xiàn)在兩方面：一是生態(tài)減施條件下基礎(chǔ)投入和管理方式變化帶來的支出增加；二是模式的生物多樣性發(fā)生變化后產(chǎn)出多樣化和品質(zhì)改善帶來的額外收入。

2.3.1 生產(chǎn)投入情況

從表2 可見，不同模式的基礎(chǔ)投入均為1.350 萬元/hm2，主要由地租、基礎(chǔ)管理和年際間稻田生產(chǎn)機(jī)械損耗等構(gòu)成。水稻種植方面，生態(tài)減施條件下節(jié)省1/12秧苗及所對應(yīng)花費(fèi)、化學(xué)肥料減施帶來的物料和人工投入、生物防治降低的化學(xué)農(nóng)藥投入。河蟹養(yǎng)殖方面，RC、RYC 模式增加了河蟹種苗、河蟹管理和飼喂餌料費(fèi)用，扣蟹餌料較成蟹食量大，增加0.180 萬元/hm2。生態(tài)減施條件下增加了種養(yǎng)區(qū)附屬物（豆科、高粱等）投入和空行開溝產(chǎn)生的額外管理費(fèi)用。

表2 不同稻蟹種養(yǎng)模式生產(chǎn)要素投入

2.3.2 經(jīng)營產(chǎn)出情況

從表3 可見，不同模式間水稻產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益在3.050～3.200 萬元/hm2之間，為模式主要產(chǎn)出。ORC 模式年均雌蟹產(chǎn)出0.977 萬元/hm2、雄蟹產(chǎn)出0.975 萬元/hm2，高于RC 模式的0.791 萬元/hm2和0.819 萬元/hm2，具有較高的產(chǎn)出效益。ORYC 模式扣蟹產(chǎn)出1.854 萬元/hm2，高于RYC 模式的1.530 萬元/hm2。生態(tài)減施條件下附屬物產(chǎn)出0.135 萬元/hm2。同一河蟹類型下生態(tài)減施模式產(chǎn)出大于傳統(tǒng)模式，同一種養(yǎng)模式下成蟹產(chǎn)出大于扣蟹產(chǎn)出。說明稻蟹種養(yǎng)有助于提高稻田產(chǎn)出，生態(tài)減施有助于進(jìn)一步提高產(chǎn)出。

表3 不同稻蟹種養(yǎng)方式經(jīng)營產(chǎn)出情況

2.3.3 綜合收益

由圖4 可見，生態(tài)減施條件下的ORC、ORYC 模式生產(chǎn)總投入較高，分別為3.470 萬元/hm2和3.590 萬元/hm2，對應(yīng)的凈利潤也相對較高，分別為1.740 萬元/hm2和1.440 萬元/hm2。RC 模式因其生產(chǎn)投入相對較小，產(chǎn)出效益處于中等偏上水平，凈利潤也處于較高水平，為1.410 萬元/hm2。MR 模式雖生產(chǎn)投入最低，但由于其僅為水稻單作，缺乏多元化的產(chǎn)出收益，凈利潤最低，僅為0.890 萬元/hm2。說明稻蟹種養(yǎng)可以通過多投入多產(chǎn)出來提高凈利潤。

圖4 不同稻蟹種養(yǎng)方式經(jīng)營效益情況

3 討論

稻蟹生態(tài)種養(yǎng)模式保證了水稻產(chǎn)量和河蟹的經(jīng)濟(jì)效益，是兼顧經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的生態(tài)種養(yǎng)模式[14]。水稻產(chǎn)量和品質(zhì)受到種植方式、水肥管理等多因素影響[8，15]；稻蟹種養(yǎng)田的綜合收益受社會(huì)發(fā)展、自然條件因素和品牌特色等影響[16]。

不同種植模式改變了水稻生長特性和形態(tài)特征，河蟹的擾動(dòng)以及飼料殘餌的分解等使水體中有機(jī)物含量升高，有助于水稻產(chǎn)量的形成[17]。馬亮等[8]研究表明，稻蟹生態(tài)種養(yǎng)“12∶空”模式的水稻產(chǎn)量比普通稻蟹種植模式僅減少3.61%，遠(yuǎn)低于基本苗的7.69%差距。本研究中生態(tài)減施條件下的成蟹種養(yǎng)模式，較常規(guī)種養(yǎng)有效穗數(shù)降低6.41%，但每穗粒數(shù)、千粒重增加，空行處形成了邊際效用，增加了部分個(gè)體性狀，彌補(bǔ)了產(chǎn)量損失，產(chǎn)量僅降低2.39%。此外，河蟹的活動(dòng)可促進(jìn)水稻根系的生長發(fā)育，為產(chǎn)量提升提供外圍環(huán)境因子。

有研究認(rèn)為長期淹水條件下稻米品質(zhì)會(huì)下降[18-20]。相比水稻單作的“見濕見干”水分管理方案，稻蟹種養(yǎng)模式下稻田長期保持水層。本研究中生態(tài)減施條件下的種養(yǎng)模式，僅需空行開溝處長期保持深水層供河蟹棲息，12 行水稻栽植區(qū)形成了高于水層的“壟廂”結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)稻蟹種養(yǎng)20 cm 的常水層下降至5 cm 左右，甚至部分稻田區(qū)域僅濕潤狀態(tài)，在保障河蟹生理需水的基礎(chǔ)上為水稻提供了良好的灌溉方案，滿足了稻田的生態(tài)需水，實(shí)現(xiàn)節(jié)水型稻蟹種養(yǎng)的目標(biāo)。

李嘉堯等[11]研究認(rèn)為，稻田綜合種養(yǎng)規(guī)?；潭炔粔?、成本投入偏高、綜合種養(yǎng)生態(tài)社會(huì)效益提升有限是限制產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題。陳曉云等[4]研究認(rèn)為，稻蟹種養(yǎng)模式水稻產(chǎn)量與單一種稻模式差異不顯著，稻米品質(zhì)優(yōu)化還促使稻米價(jià)格上漲，加上河蟹的產(chǎn)出，可增加純經(jīng)濟(jì)效益18 269 元/hm2，實(shí)現(xiàn)稻蟹雙收目的。本研究中水稻單作投入最低，其凈利潤也最低，相較于相同的基礎(chǔ)投入，其回報(bào)率較低。稻蟹種養(yǎng)模式增加了河蟹的投入和產(chǎn)出，但整體凈利潤提升。此外，生態(tài)減施降低了化肥農(nóng)藥的使用，使稻米品質(zhì)更高，為其市場經(jīng)營提供了“加性效應(yīng)”。受市場年際間價(jià)格波動(dòng)影響，扣蟹價(jià)格有波動(dòng)，而成蟹則較穩(wěn)定。

4 結(jié)論

本研究表明，稻蟹種養(yǎng)模式未造成水稻產(chǎn)量和品質(zhì)顯著降低，且可提高凈利潤。生態(tài)減施條件下降低了化肥農(nóng)藥投入、增加了生物多樣性、豐富了稻田多元化產(chǎn)出和提高了河蟹產(chǎn)出量，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)經(jīng)營凈收益。相對于生態(tài)減施條件下的扣蟹種養(yǎng)模式的市場波動(dòng)性，成蟹種養(yǎng)模式具有更穩(wěn)定的市場和凈收益。