鸭稻共作生态系统的实践与理论问题探讨

鸭稻共作技术作为一项环保性生态农业技术,现已在亚洲许多国家和我国多个省份得到应用和推广。为了使鸭稻共作技术模式更好地、更科学地推广应用,还有很多实践和理论问题需要加以研究探索和解决,主要包括:(1)水稻品种和鸭子品种的筛选问题;(2)鸭稻共作模式系统的结构优化问题;(3)鸭子的生态学功能过程及其内在机理有关的科学问题;(4)水稻病虫害的综合防治问题;(5)稻田土壤肥力维持问题;(6)田间日常管理问题;(7)鸭子饲料来源问题;(8)稻田鸭子的疫病综合防治问题;(9)鸭稻共作技术模式的标准化问题;(10)鸭稻共作技术模式的经济效益问题。     

稻鸭共作对稻米品质的影响

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华.作为一种可持续的水稻生态种养模式,稻鸭共作对水稻生长、病虫草害防治、生物多样性和稻田环境的改善具有明显的作用,然而目前还没有关于稻鸭共作对稻米品质影响的报道.因此,于2005年在华南农业大学增城教学科研基地进行了田间试验,共设计稻鸭共作、混水处理和常规稻作3个处理,研究其对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质、营养品质和微量元素含量的影响效应.结果表明:稻鸭共作技术能够提高整精米率,减少垩白,增加粒宽,降低米粒长宽比值,同时促进稻米蛋白质和氨基酸含量的下降,Mn元素含量上升,但对出糙率、精米率、胶稠度和直链淀粉含量没有显著影响.说明稻鸭共作可在一定程度上改善稻米品质,为水稻的优质生产提供了一条较好的生态技术途径.     

鸭稻共作方式对水稻生长的影响

对鸭稻共作生产方式下水稻几个生育期的株高、叶面积指数、生物量、根系活力、根系形态特征指标等进行了对比研究。结果表明,鸭稻共作生态模式中由于鸭子的活动,对水稻生长发育具有一定影响。与常规水稻栽培方式相比,鸭稻共作方式下水稻株高、叶面积指数、生物量有减小的趋势,而且在有效分蘖期和幼穗分化期存在着显著或极显著差异。鸭子活动对水稻根系生长状况(根/冠比、根系活力)也具有一定作用,与常规水稻栽培方式相比,鸭稻共作方式下水稻根冠比和根系活力有增加趋势,根冠比在幼穗分化期达到显著差异,根系活力在有效分蘖期存在显著差异;鸭稻共作方式下水稻根系总长变化无明显规律,根系表面积与常规栽培方式下相比无显著差异。     

稻田养鸭对稻鸭复合系统中病、虫、草害及蜘蛛的影响

研究鸭子在稻鸭复合生态系统中对蜘蛛及病、虫、草害的影响。试验结果表明 :稻田中放入 4 5 0只鸭 / hm2 ,对农田杂草的控制率为 98.8% ;稻鸭共栖小区蜘蛛数量显著高于施药小区。高峰期蜘蛛量 ,稻鸭共栖小区比施药小区高 6 3.6 % ;第 4、第 5代稻飞虱虫量稻鸭共栖小区比对照小区分别下降 4 7.6 %、72 .8% ,稻鸭共栖对稻飞虱可以起到稳定、持续的控制作用 ;可减轻二化螟、纹枯病的发生量和发病程度约 5 0 .0 % ,对二化螟和纹枯病有较好的控制效果 ;稻鸭共栖对纵卷叶螟控制效果较差 ,水稻生长后期需结合采用药剂防治 ;稻鸭共栖可改变农田害虫、天敌的生存环境 ,减少用药次数 ,减轻农药对环境的污染 ,提高水稻产量和经济效益     

稻鸭共作系统中主要捕食性天敌的结构及多样性

为了探明稻鸭共作模式对稻田天敌群落的影响,设置稻鸭共作区、常规稻作区和空白区3个处理的田间小区试验,对早稻生长期间稻田主要捕食性天敌群落的结构及多样性特征进行了研究.结果表明:3个处理区主要捕食性天敌的优势种类均为园蛛科、微蛛科、狼蛛科和肖蛸科蜘蛛;稻鸭共作区中园蛛科、微蛛科和狼蛛科的优势度指数高于其他两个处理;在整个调查期间,常规稻作区、稻鸭共作区主要捕食性天敌的总数分别比空白区低1.7%和14.9%;除个别观测时段外,稻鸭共作区主要捕食性天敌的多样性指数均低于其他两个处理,但并不显著;多样性指数的减少以放鸭下田初期较为明显,随水稻的生长,多样性指数呈现持续上升的趋势.     

稻鸭共作对水稻条纹叶枯病发生规律的影响

由灰飞虱传毒危害的水稻条纹叶枯病是近年来在我国部分稻作区严重发生的病毒病害.作为稻作生产生态实践模式之一的稻鸭共作技术对稻田病虫草具有显著的控制效应,然而目前还没有关于稻鸭共作对灰飞虱和条纹叶枯病影响的报道.因此,于2004～2005年在南京农业大学东台试验场进行了田间实验,共设计了4个处理,分别为常规稻作区（不养鸭、施药）、稻鸭共作区（养鸭、不施药）和秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作区（秧田覆盖防虫网、栽后稻田养鸭、不施药）和对照区（不养鸭、不施药）.结果表明：稻鸭共作以及秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对灰飞虱有显著的控制效应,因此也显著降低了两处理在水稻整个生长期间条纹叶枯病的发病率;稻鸭共作处理对条纹叶枯病的综合防效为79.44﹪,略高于常规稻作78.82﹪的防效,而秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对稻田灰飞虱和条纹叶枯病的防治效果最好,对条纹叶枯病的防效超过94.01﹪.总之,通过以上试验结果可知,稻鸭共作尤其是秧田期覆盖防虫网、栽后稻鸭共作处理为防治条纹叶枯病提供了一条安全高效的生态控制途径.     

鸭稻共作对水稻生理特性的影响

为探讨鸭稻共作对水稻某些生理特性的影响,本研究设计了不同的鸭稻共作处理区,研究了鸭子活动对水稻植株的某些生理学特性的影响.结果表明,鸭稻共作能降低叶片的质膜透性、丙二醛含量和脯氨酸含量,提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性及可溶性糖含量.说明鸭稻共作方式对提高水稻植株的抗性、延缓叶片衰老以及对水稻的生长发育均具有积极作用.     

稻-鸭农作系统对稻田生物种群的影响

通过田间试验,研究了稻-鸭农作系统对稻田有关生物种群的影响.结果表明：稻鸭共育对稻田相关昆虫、杂草、病原菌等有害生物的发生和危害及天敌数量具有较大影响.与不养鸭相比,稻鸭共育后12 d和42 d, 水稻基部害虫飞虱及叶蝉的数量平均减少64.8%和78.5%;稻鸭共育后15 d和45 d,稻田杂草平均减少67.7%和98.1%;水稻分蘖高峰期和齐穗期的纹枯病病情指数分别降低了40.4%和62.0%.稻鸭共育还增加了稻田害虫天敌蜘蛛的数量,抑制了水稻害虫的危害.     

稻鸭共育对稻田水体藻类群落的影响

稻鸭共育技术是我国传统稻田养鸭技术的继承和发展,鸭子全程露宿放养赋予稻田养鸭新的稻鸭共育机制,形成了以稻田为基础、种稻为中心、家鸭野养为特点的自然生态和人为干预相结合的复合生态系统。这种养殖方法,利用雏鸭旺盛的杂食性,吃掉稻田里的杂草和害虫,利用鸭子不间断的活动产生中耕浑水效果,刺激水稻生长,同时鸭的粪便可作为肥料1,稻鸭共育技术具有控虫防病、除草松土、培肥土壤、 改善水稻群体结构、甲烷减排等方面的作用1,2。       

稻鸭共育生态效应及经济效益

稻鸭共育是一项无须使用除草剂和施用较少农药的低成本生态农业技术。通常,20d左右大的鸭子按225只.hm-2放入移栽不久的稻田。由于取食和活动,它们能够帮助控制田间杂草、虫害、甚至病害,并且对水稻生长发育、土壤理化性状、水体溶氧量和微生物等产生一定的影响。本文概述了稻鸭共育的生态效应和经济效益的研究进展,并指出应加强在精确施肥和水稻后期病虫害防治等方面的深入研究。     

鸭稻共作生态农业模式的功能与效益分析

对鸭稻共作生态农业模式的结构、功能和效益进行了综合分析。结果表明,鸭子和水稻可以较好地全天候地同生共长在稻田生态系统中,平均每公顷大约300-375只鸭子。利用鸭子的野性和杂食性在一定程度上可防除病、虫、草害,提高土壤肥力,因而可代替人耕耙田、施肥、施药等,避免了农药和化肥的大量投入;鸭群的活动可刺激和促进水稻的生长发育。利用这种模式可以生产出有机食品或绿色稻米,其经济效益比常规稻作高。鸭稻共作系统的每公顷净收入比常规稻作系统要高出808.5元。若按绿色食品价格高出同类商品市场价格的20%计算,则鸭稻共作系统每公顷比常规稻作系统大约多增加2000元左右的收入。这种模式的推广应用可产生良好的生态-经济-社会效益。     

A combination of rice cultivar mixed-cropping and duck co-culture suppressed weeds and pests in paddy fields

Industrial agriculture with intensive use of herbicides and pesticides has resulted in a great reduction of biodiversity and negative environmental impacts on rice paddy fields. Biodiversity-based farming systems can improve production efficiency and sustainability, with fewer negative environmental impacts and lower use of external inputs. Previous studies have reported that both the rice-duck co-culture systems and mixed-cropping systems with different rice cultivars can suppress weed communities and control harmful pests. However, little is known about the effects of an integration of mixed-cropping with different rice cultivars and rice-duck co-culture on weed communities and pests in paddy fields. Four combinations with three replications of each treatment were employed, half with and half without ducks in paddy fields, which were compared with mono-cropping systems of the five rice cultivars. After two-season experiments, we found that species richness and diversity of weed communities in the mixed-cropping with rice-duck co-culture (MCDC) systems were significantly lower than those in the mono-cropping systems. The abundance of rice leaf roller in the MCDC systems was also significantly lower than that in the mono-cropping systems. Our findings indicated that the biodiversity-based farming would be an environmentally friendly approach to control weeds and rice leaf roller without using herbicides or pesticides in paddy fields, and hence to produce more safe, healthy, and high-quality rice and duck meat.     

连续13年稻鸭共作兼秸秆还田的稻麦连作麦田杂草种子库物种多样性变化

稻鸭共作能有效控制稻田杂草的危害, 但是它对后茬小麦田杂草的影响及其控制作用尚没有详细的报道。我们于2000-2012年对江苏丹阳稻鸭共作兼秸秆还田的有机稻麦连作田土壤杂草种子库进行了连续13年的观察实验。结果显示, 稻鸭共作兼秸秆还田的措施使看麦娘(Alopecurus aequalis)、通泉草(Mazus japonicus)、碎米荠(Cardamine hirsuta)等18种麦田主要杂草的种子库均有较大幅度的降低, 总体的降低幅度高达97%。除了Pielou指数处于小幅波动状态外, 麦田杂草群落多样性指数整体呈下降趋势。丰富度下降表明杂草种子库向种类少、多样性低的方向演变。从Bray-Curtis指数和Jaccard相似性指数也可以得到同样的结论。可见, 连续稻鸭共作兼秸秆还田能够降低下茬的麦田土壤里杂草种子密度及多样性, 控制杂草危害。     

"双季稻-鸭"共生生态系统C循环

"稻鸭共生"是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间对比试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,分析"稻鸭共生"生态系统C的输入输出及循环情况。结果表明:"早稻-鸭"生态系统碳输出中,水稻籽粒C占42.21%;水稻秸秆C占38.42%;气态C(CH4和CO2)占18.50%;鸭产品C仅占0.87%。"晚稻-鸭"生态系统碳输出中,水稻籽粒C占53.80%;水稻秸秆C占35.12%;气态C占8.67%;鸭产品C仅占1.07%。两季稻作里,"稻鸭共生"土壤截存C量是2103.2 kg/hm2,水稻植株地上部分固定的C量是15109.96 kg/hm2,水稻根固定的C量是1261.34 kg/hm2,归还给土壤的鸭粪C量是229.87 kg/hm2。鸭子系统C输入主要来自系统外投入的饲料C,早稻季鸭所食的杂草C和害虫C分别为60.53 kg/hm2和2.75 kg/hm2,晚稻季鸭所食的杂草C和害虫C分别为3.64 kg/hm2和6.73 kg/hm2。对"双季稻-鸭"共生生态系统的碳收支与平衡的分析表明,"稻鸭共生"生态系统是碳汇,且固碳潜力大于常规稻作。     

稻田生态系统多个物种共存对病虫草害的控制

建立多个物种共存的农作模式、利用物种多样性控制有害生物是农业可持续发展的重要途径.本文综述了国内外稻田物种多样性利用模式的研究进展,论述了稻田多个物种共存对水稻病、虫、草的控制效果及作用机理.稻田系统多个物种共存模式如稻田养鱼模式、稻田养鸭模式、稻-萍-鱼或稻-萍-鸭模式等,对水稻纹枯病、稻飞虱、稻纵卷叶螟和杂草有显著的控制作用;稻田系统多个物种共存的另一类模式如水稻品种多样性混合种植、稻-茭白间作和稻-湿生作物间作等,可明显降低稻瘟病等病害的发生与流行.稻田多个物种共存模式对病虫草控制的效果和机理研究仍需要从作物、分子生物学和化学生态等方面做进一步的研究探讨.