稻鱼系统中田鱼对资源的利用及对水稻生长的影响

稻田为鱼类等水产生物提供生境,稻田养鱼在提高水稻产量的同时,通过控制病虫害的暴发以及充分利用养分来降低化肥农药的使用.但田鱼对稻田资源的摄食(浮游植物、杂草、浮萍、田螺)及利用后转化成养分对水稻生长发育的促进作用尚缺乏研究.本研究设计了2个田间试验,通过摄像观察稻鱼系统中田鱼的活动,采用稳定性同位素分析田鱼对稻田资源的摄食,并测定水稻的生长发育进程和水稻产量.结果表明: 与鱼单养处理相比,稻田养鱼显著地促进了田鱼的活动频率并扩大了田鱼的活动范围.在稻鱼共作不投喂饲料处理下,稻田中3类水生生物(浮萍、浮游植物、田螺)对田鱼食谱的贡献率分别为22.7%、34.8%和30.0%;而投喂饲料处理下,这3种水生生物对田鱼食谱的贡献率分别为8.9%、5.9% 和1.6%,饲料的贡献率为71.0%.与水稻单作比较,稻鱼共作处理显著增加水稻分蘖期和灌浆期的叶片氮含量,延长分蘖期10~12 d,并显著提高成穗率和产量.表明稻鱼系统通过田鱼摄食稻田资源并转化为水稻可利用养分,促进了水稻生长,实现了水稻产量的提升.     

体验“刀耕火种”

农业文化遗产的概念源自联合国粮农组织2002年启动的“全球重要农业文化遗产”项目。目前,此项目已经在全球选出了5个试点系统,包括中国浙江青田的稻鱼共生系统。另外,贵州从江的稻鱼（鸭）复合系统、江西万年的稻作起源与贡米生产和云南红河州的哈尼梯田也正在申请成为全球重要农业文化遗产保护试点。     

体验“刀耕火种”

农业文化遗产的概念源自联合国粮农组织2002年启动的“全球重要农业文化遗产”项目。目前,此项目已经在全球选出了5个试点系统,包括中国浙江青田的稻鱼共生系统。另外,贵州从江的稻鱼（鸭）复合系统、江西万年的稻作起源与贡米生产和云南红河州的哈尼梯田也正在申请成为全球重要农业文化遗产保护试点。     

不同农事操作技术对稻田害虫和天敌种群动态的影响

【目的】通过分析常规稻作田、稻虾共作田和香根草Vetiveria zizanioides诱集田3种农事操作技术对水稻害虫及其天敌种群动态的影响,为湖北地区新型绿色农事操作技术防控田间害虫、天敌保育和稻田有害生物可持续治理策略提供重要依据。【方法】在水稻抽穗期,采用目测法、扫网法、盆拍法、剥查法对3种农事操作稻田(常规稻作田、稻虾共作田和香根草)内害虫(稻飞虱、稻叶蝉、稻螟虫)和天敌进行搜集和统计。【结果】香根草诱集田内稻飞虱种群数量显著低于稻虾共作田(P0.05),常规稻作田间稻叶蝉、稻螟虫种群数量显著高于稻虾共作田和香根草诱集田数量(P0.05);3种农事操作技术下稻田间天敌种类主要以捕食性天敌蜘蛛类、草蛉类、黑肩绿盲蝽Crytorrhinuslividipennis和青翅隐翅虫Paederus fuscipes为主。其中,稻虾共作田和香根草诱集田拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata、拟水狼蛛Piratasubpiraticus和黑肩绿盲蝽Cyrtorhinuslividipennis种群数量显著高于常规稻作田(P0.05)。【结论】香根草稻作田间稻叶蝉、稻螟虫种群数量显著低于常规稻作田,稻虾共作田间稻叶蝉、稻飞虱种群数量显著低于常规稻作田;3种农事操作技术下稻田间天敌种类主要以捕食性天敌蜘蛛类、草蛉类、黑肩绿盲蝽为主。     

封面说明

<正>封面图片由浙江省青田县农业局吴敏芳于2014年8月24日摄于浙江省青田县仁庄镇浙江大学"青田稻田养鱼系统"试验基地(28°02'N,120°14'E).青田县位于浙江省东南部,瓯江中下游,属亚热带季风气候,全县稻田面积6200 hm~2,其中85%为稻田养鱼模式.在中国具有千年历史的稻鱼共生系统是农业利用种间互惠的典范,被联合国粮农组织选入世界首批重要农业文化遗产.浙江大学生态研究所农业生态研究团队通过多年的研究揭示了水稻和田鱼之间的互惠是稻鱼共生系统     

基于碳足迹的传统农业系统环境影响评价——以青田稻鱼共生系统为例

现代农业在带来粮食高产的同时也产生许多生态环境问题,这促使人们再次把目光转向传统农业系统。一些传统农业系统不仅具有突出的经济、社会和文化价值,还具有多种重要的生态功能,如温室气体减排。然而,已有研究缺乏对传统农业系统整个生命周期的固碳减排能力的测算及其环境影响的评价。为此,基于农户调研数据,运用生命周期评价法对青田稻鱼共生系统的碳足迹进行了测算,并与当地水稻单作系统进行比较。研究发现:(1)青田稻鱼共生系统和水稻单作系统碳足迹分别为6266.7 kgCO_2-eq/hm~2和7520.0 kgCO_2-eq/hm~2,单位产值碳足迹分别为0.12 kgCO_2-eq/元和0.21 kgCO_2-eq/元。与水稻单作系统相比,稻鱼共生系统排放的温室气体更少,环境影响更小,生态和经济效益更高。(2)农业生产过程中积累的CH_4是碳足迹的最主要来源,农业生产资料投入中的化肥是碳足迹的的第二大来源。农业生产资料投入中的饲料则是稻鱼共生系统碳足迹的另一重要来源。通过碳足迹的方法对青田稻鱼共生系统的环境影响进行量化,不仅丰富了碳足迹在实际应用中的适用类型,对于其他传统农业系统的环境影响评价也具有借鉴意义。     

稻田养鱼：水稻田鱼的和睦相处

这里有明媚的山光,清澈的溪水,秀丽的梯田,还有一幅其乐融融的“稻鱼同乐”图：稻田里五彩斑斓的鱼儿欢快地嬉戏,绿色的水稻在鱼儿的陪伴下越发充满生机。这就是我国浙江青田县的龙现村。龙现村是一个千年山区古村落,1999年,该村被命名为中国田鱼第一村。村子里有400亩左右的农田,100多个水塘,具有得天独厚的稻田养鱼优势。     

我国稻田养鱼的新进展

稻田养鱼有两种形式,即“稻鱼共生”和“稻鱼轮作”。稻鱼共生系指水稻和鱼群共同生活在稻田中,双方彼得到一定利益。这种稻田养鱼方式以培育吃草的鱼种为主,搭养当地需要的鱼种为辅。稻鱼轮作是指水稻与养鱼轮流生产,即一年当中只种一季水稻,余时则为养鱼。如利用冬闲田、固水田及湖区的低洼田水稻收获后即行养鱼,此种方式以养食用鱼或大规格(15厘米以上)鱼种为主。       

福建省直播稻根结线虫病的病原种类鉴定

[目的] 福建省福清市江镜镇与福安市潭溪镇水稻区直播稻苗期分别发生严重的根结线虫病,本研究对其病原物进行形态和分子鉴定,明确病原物种类,以期为福建省直播稻根结线虫病害防控提供理论依据。[方法] 通过根结线虫各虫态形态学特征进行观测;同时对其rDNA-ITS区进行测序,通过贝叶斯法与最大似然法构建了系统发育树来确定种类;利用拟禾本科根结线虫特异性引物Mg-F/Mg-R检测种群。[结果] 根结线虫的雌虫、雄虫和2龄幼虫的形态学特征与拟禾本科根结线虫原始描述种一致;rDNA-ITS区序列长度为576 bp,与GenBank拟禾本科根结线虫种群相似度均达99%以上;系统发育树明确了该根结线虫与拟禾本科根结线虫处于同一分支;特异性引物Mg-F/Mg-R检测进一步明确病原为拟禾本科根结线虫单一种群。[结论] 本研究通过形态与分子特征,明确了在福建直播稻上发现的根结线虫为拟禾本科根结线虫。拟禾本科根结线虫在福建省最早于2011年在政和县小范围水稻田发现,此后未在其他水稻种植区发现。本次在福建直播稻上首次发现大面积的根结线虫为害。随着直播稻的种植面积扩大,拟禾本根结线虫引起的水稻病害可能会成为制约其发展的新问题,应引起足够重视。     

稻鱼共作生态系统浮游植物群落结构和生物多样性

稻鱼共作技术是中国传统农业的精华,通过对稻鱼共作系统水体浮游植物的种类组成、密度、生物量及多样性进行分析,明确该系统中浮游植物数量变化特性,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据。结果表明,稻田生态系统中浮游植物群落包含蓝藻门、甲藻门、隐藻门、裸藻门、绿藻门和硅藻门等6门,共38属93种。稻鱼共作显著增加稻田水体浮游植物的密度和生物量,降低硅藻和蓝藻的优势度,增加绿藻和裸藻的优势度,提高了稻田水体浮游植物多样性指数。     

从江及周边地区稻田鲤的遗传结构及系统发育关系

为探究贵州从江及邻近的榕江、黎平和锦屏以及广西三江、湖南的通道和靖州等地稻田鲤Cyprinus carpio Linnaeus的遗传结构及系统关系, 研究基于mtDNA Cyt b基因测序技术对6个地理群体进行了分析。447尾稻田鲤中共界定出29种Cyt b基因序列单倍型, 结合NCBI中鲤同源序列的系统发育和序列比对分析表明, 从江及邻近苗侗族地区稻田鲤是一个含欧亚2大谱系、3个鲤亚种和多个母系血统成分的混合群体, 主体类群是华南鲤C. carpio rubrofuscus, 同时混有欧洲鲤C. carpio carpio和远东鲤C. carpio haematopterus, 遭受国内外鲤养殖品种的遗传渗析。遗传多样性分析显示, 欧洲鲤亚种群体为低H_d低π, 遗传多样性贫乏, 远东鲤和华南鲤2个亚种群体呈高H_d低π特点。华南鲤6个稻田群体除锦屏为低H_d低π外, 其余都为高H_d低π, 从江的H_d最高, 黎平的π最高。遗传分化和分子方差(AMOVA)分析显示, 谱系间和亚种间存在显著的遗传分化(P<0.001), 锦屏和三江与其他群体存在中等-高度的分化等级, 其余群体间分化较弱, 群体间变异贡献率为16.69%, 群体内为81.14%。综合分析表明, 从江及邻近地区稻田鲤群体间存在有限的遗传交流, 群体内和群体间有不同的遗传结构。研究丰富了该地区稻田鲤遗传背景资料, 可为湘黔桂交界苗侗族地区稻田鲤的种质资源鉴定与保护提供理论依据。     

不同稻作方式对稻田杂草群落的影响

运用半试验与调查相结合的方法,以贵州省从江县传统农业区的糯稻和杂交稻为例,研究了在水稻单作（R）、稻-鱼（R-F）和稻-鱼-鸭（R-F-D）3种不同稻作方式下稻田杂草群落的特征.结果表明：糯稻在3种稻作方式下的抑制杂草能力均优于杂交稻;R-F-D显著降低了田间杂草的发生密度,对鸭舌草、节节菜等的抑制效果达到100%,总体抑制杂草效果显著优于其他稻作方式,杂草的物种丰富度及Shannon多样性指数显著降低,Pielou均匀度指数提高,表明群落物种组成发生了很大的改变,降低了原来优势杂草的发生, 是一种较好的可达到抑制杂草效果的稻作方式.     

应用微卫星多态分析四个鲤鱼群体的遗传多样性

选择12个斑马鱼功能基因的微卫星标记和12个鲤鱼微卫星标记,检测黑龙江鲤(Cyprinus carpiohaematopterusTemminck et Schlegel)、散鳞镜鲤(C.carpio)、荷包红鲤抗寒品系(C.carpiovar.wuyuanensis)、松浦鲤(C.carpioSongpu carp)的群体遗传多样性。共检测到3882个扩增片段,长度为126～489bp,在群体间扩增出1～5个等位基因不等,共计59个等位基因,平均等位基因2.46个。数据经PHYLIP V3.6软件估算和MEGA3软件作图,确立4个群体间的亲缘关系。并应用Bootstrap检验估计系统树中节点的自引导值,并进行了系统发生分析。结果表明①4个群体检测的有效等位基因数都在55个以上,平均观测杂合度为0.36～0.43,平均期望杂合度为0.49～0.53,平均多态信息含量为0.21～0.25,说明这几个群体多态性属于中度偏高水平,遗传多样性较高;②群体间相似系数都在0.84以上,遗传距离较近,为0.067～0.170,与前人研究结果一致。聚类分析显示,松浦鲤与散鳞镜鲤亲缘关系最近,荷包红鲤抗寒品系与它们的亲缘关系较黑龙江鲤更近;③在3个斑马鱼功能基因相关的微卫星位点上,黑龙江鲤缺失特异扩增条带,这可能与几种鱼类的育成史有关。     

两个雌核发育白鲢群体同工酶分析及遗传标记的确定

取源于武汉两个不同渔场两尾白鲢的卵子,经紫外照射遗传物质失活的鲤鱼精子刺激雌核发育和热休克诱导第二极体保留的基因组操作技术,获得了两个不同的人工雌核发育白鲢群体。采用聚丙烯酰胺垂直板电泳技术,分析了这两个不同人工雌核发育白鲢群体(分别称为Hy-G1和Hy-G2)内不同个体的肝脏、肌肉组织以及红细胞中乳酸脱氢酶(LDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)、酯酶(EST)、超氧化物歧化酶(SOD)等几种同工酶的表达谱式,并与普通繁殖的同龄白鲢进行了比较。结果表明,各个雌核发育白鲢群体内不同个体间的酶谱表现出很大程度的一致性,具较高的纯合度,而两个不同雌核发育群体Hy-G1和Hy-G2之间表现有明显差异。特别是肝脏和肌肉组织迁移率较快的酯酶谱带等以其稳定的差异,建议作为区分这两个人工雌核发育白鲢群体的生化遗传标记。       

草鱼和鲤群体遗传变异的RAPD指纹分析

利用随机扩增多态ＤＮＡ技术对革鱼,兴国红鲤,野鲤的种群内,种群间以及种间的遗传变异亏待进行了定量分析。结果表明;草鱼与鲤的ＲＡＰＤ指纹图谱带型差异显著,草鱼与红鲤和鲤种间的平均带纹相似系数分别为０．２５８３和０．２３９４,遗传距离分别达到０．９３６２和１．２２７７。     

转基因红鲤体细胞的核移植

以F4代转hGH基因红鲤体细胞（肾脏和尾鳍）及培养18代的F4代转hGH基因红鲤尾鳍细胞为核供体,泥鳅或黄河鲤成熟卵为受体,进行了核移植,以探讨外源F4代转基因鱼体外源基因的分布与存在形式,稳定性和克隆转基因鱼的可能性。F4代红鲁肾脏细胞核与泥鳅卵配合的核移植胚胎有12．4％发育到囊胚,0．33％发育到神经胚;F4代尾鳍细胞核移入泥鳅卵后的重组胚发育到囊胚,神经胚、肌节期和肌肉效应期的胚胎分别为24．5％、0．3％、0．2％和0．1％;对照卵无发育。F4代红鲤尾鳍培养细胞与黄河鲤卵子配合的重组胚胎有50．53％发育到囊胚,5．69％发育到原肠胚,0．53％发育到神经胚,0．4％发育到肌节期。说明由于同种细胞核与卵细胞的相容性高于异种核卵的相容性,早期发育率高;而由于培养细胞的异倍化,后期的发育率降低。用PCR技术对供体鱼不同个体及同一体不同组织外源基因检测,结果100％个体为阳性鱼,而且不同组织的阳性率也是100％,说明外源基因均匀分布在不同组织中。无论F4代转基因鱼的肾脏细胞、尾鳍细胞还是培养的尾鳍细胞作核移植供体,核移植胚胎中hGH基因的检出率为100％。说明F4代转基因红鲤个体不同细胞都存在hGH基因,而且经长期培养不会丢失。表明F4代转基因红鲤中的外源hGH基因已基本稳定,体细胞核移植可以作为获得同质化转基因鱼的有效手段,但核移植效率还很低。另外还讨论了核质的相容性、细胞周期的协调、染色体的变异等因素对核移植的影响。     

Genetic diversity and population structure inferred from the partially duplicated genome of domesticated carp,Cyprinus carpio L.

Genetic relationships among eight populations of domesticated carp (Cyprinus carpio L.), a species with a partially duplicated genome, were studied using 12 microsatellites and 505 AFLP bands. The populations included three aquacultured carp strains and five ornamental carp (koi) variants. Grass carp (Ctenopharyngodon idella) was used as an outgroup. AFLP-based gene diversity varied from 5% (grass carp) to 32% (koi) and reflected the reasonably well understood histories and breeding practices of the populations. A large fraction of the molecular variance was due to differences between aquacultured and ornamental carps. Further analyses based on microsatellite data, including cluster analysis and neighbor-joining trees, supported the genetic distinctiveness of aquacultured and ornamental carps, despite the recent divergence of the two groups. In contrast to what was observed for AFLP-based diversity, the frequency of heterozygotes based on microsatellites was comparable among all populations. This discrepancy can potentially be explained by duplication of some loci in Cyprinus carpio L., and a model that shows how duplication can increase heterozygosity estimates for microsatellites but not for AFLP loci is discussed. Our analyses in carp can help in understanding the consequences of genotyping duplicated loci and in interpreting discrepancies between dominant and co-dominant markers in species with recent genome duplication.     

Performance of different fish species for controlling weeds in rainfed lowland rice field

A field experiment was conducted during wet season to evaluate the performance of different fish species for biocontrol of weeds in rainfed waterlogged rice fields with fingerlings of three exotic carps – grass carp, Ctenopharyngodon idella (Val.) (Cyprinidae, Cypriniformes), silver barb, Puntius gonionotus (Bleeker) (Cyprinidae, Cypriniformes) and common carp, Cyprinus carpio (L.) (Cyprinidae, Cypriniformes) – and three Indian major carps – rohu, Labeo rohita (Ham.) (Cyprinidae, Cypriniformes), catla, Catla catla (Ham.) (Cyprinidae, Cypriniformes), mrigal, Cirrhinus mrigala (Ham.) (Cyprinidae, Cypriniformes). A total of 13 major weeds under the categories of grassy, sedges, broadleaf and aquatic weeds were observed in the rice fields. Grass carp reduced maximum weed biomass (weed control efficiency [WCE] 63% at 60 days after transplanting [DAT] and 62% at 100 DAT) followed by silver barb and common carp. Among the Indian carps, only rohu was effective in control of weeds (WCE, 23% at 60 DAT). The grain yield of rice (variety Varshadhan) slightly increased (4.2–4.5 t/ha), but straw yield was significantly higher (10.2–10.7 t/ha) under rice-fish farming. Fish yield was significantly higher in exotic carps (270–288 kg/ha/90days) due to higher specific growth rates (1.8–2% body weight/day). The study indicated that exotic carps (grass carp, silver barb and common carp in order) were more effective than Indian carps for control of weed in rainfed lowland rice fields and among the Indian carps, rohu showed potential for weed control.     

Molecular phylogeny of three subspecies of common carp Cyprinus carpio, based on sequence analysis of cytochrome b and control region of mtDNA

The complete cytochrome b and the control region of mtDNA (about 2070 bp in total) of 10 strains belonging to three subspecies of the common carp, including three wild subspecies (the Yangtze River wild common carp – Cyprinus carpio haematopterus , Yuanjiang River wild common carp – Cyprinus carpio rubrofuscus and Volga River wild common carp – Cyprinus carpio carpio ) and seven domestic strains (Xingguo red carp, Russian scattered scaled mirror carp, Qingtian carp, Japanese Koi carp, purse red carp, Big-belly carp, German mirror carp) were sequenced. Phylogenetic analysis indicated that the 10 strains form three distinct clades, corresponding to C. c. haematopterus , C. c. rubrofuscus and C. c. carpio respectively. Purse red carp, an endemic domestic strain in Jiangxi province of China, showed a higher evolution rate in comparison with the other strains of C. c. haematopterus , most probably because of intensive selection and a long history of domestication. Base variation ratios among the three subspecies varied from 0.78% (between C. c. haematopterus and C. c. rubrofuscus ) to 1.47%(between C. c. carpio and C. c. rubrofuscus ). The topography of the phylogenetic tree and the geographic distribution of three subspecies closely resemble each other. The divergence time between C. c. carpio and the other two subspecies was estimated to be about 0.9 Myr and about 0.5 Myr between C. c. haematopterus and C. c. rubrofuscus . Based on phylogenetic analysis, C. c. rubrofuscus might have diverged from C. c. haematopterus .     

微卫星DNA标记探讨镜鲤的种群结构与遗传变异

采用30个微卫星分子标记, 对5个镜鲤群体的观测杂合度(^H_o)、期望杂合度(^H_e)、多态信息含量(PIC)和有效等位基因数(^A_e)等进行了遗传检测, 根据基因频率计算遗传相似系数和Nei氏标准遗传距离, 以c2检验估计Hardy-Weinberg平衡, 以近交系数(FST)和基因流(Nm)分析群体的遗传分化。同时, 使用PHYLIP3.63软件绘制基于Nei氏标准遗传距离的UPGMA聚类图, 并进行bootstrap自举检验验证进化树的可靠性。在德国镜鲤选育系(Scattered Cyprinus carpio L.)和来自4个不同养殖场(松浦、东岗、奉城和辽中)的德国镜鲤群体中共检测到7 083个扩增片段, 长度在102 ~ 446 bp之间, 在群体内扩增出等位基因1~16个不等, 共计356个等位基因。结果表明: (1)5个群体检测的有效等位基因数在1.07~12.30个不等, 平均多态信息含量为0.74、0.74、0.69、0.75和0.75, 无偏期望杂合度的平均值为0.74、0.78、0.70、0.76和0.78, 说明这几个群体属于高度多态, 遗传多样性水平较高。(2)群体间相似系数在0.52以上, 相似性较高。聚类分析显示, 东岗、奉城和辽中3个养殖场的德国镜鲤群体聚类成一个分支, 而德国镜鲤选育系与松浦群体聚类成另一分支。聚类的先后与它们在地理分布上距离远近有一定的相关性。(3)在与功能基因相关的多个微卫星基因座位上, 扩增产物呈现不同程度的缺失现象, 这些无效等位基因的产生可能与结构基因在育种中受到人工选择的影响较大有关。