稻鱼共作对水稻产量效应的Meta分析

定量分析世界范围内稻鱼共作对水稻的产量效应, 为稻鱼共作技术的大面积推广应用提供科学依据。研究搜集了公开发表的102组稻鱼共作与水稻单作处理的水稻产量数据(截至2021年12月31日)。运用Meta分析方法, 明确了稻鱼共作对水稻产量的综合效应, 进而量化分析了时间区域、田间条件、水稻品种、肥药管理、鱼苗投放和投喂管理等对稻鱼共作产量效应的影响。与水稻单作相比, 稻鱼共作显著提高了水稻产量, 平均增产率约为17.2%(95%CI: 9.4%—25.6%), 分析结果可靠。不同区域气候稻鱼共作的产量效应差异显著, 国外和热带气候区域较高。2011年以后年份、田沟布局为一侧、水稻品种为粳稻的试验田中, 稻鱼共作的水稻增产率相对较高; 不同测产方式的产量效应差异不显著。不同肥药管理稻鱼共作的产量效应差异显著, 施肥3次、单一追肥、施用有机肥与无机肥、施药的产量效应较高; 在保障增产效应的前提下可以适当减少肥料农药的施用量, 采用有机肥和不施农药方式以获取经济与环境的双重效益。投苗时间、养殖模式、投苗密度、投喂与否稻鱼共作的产量效应差异显著, 在水稻移栽后21—25d投苗单养, 规格、密度及生物量控制在40 g/尾、1 尾/m2和30 g/m2以内, 不投喂饲料更能发挥稻鱼共作的增产效应。稻鱼共作能够显著提高水稻产量, 是有效利用稻田资源的可行方式。     

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.     

稻鸭共作对稻田水体环境的影响

通过田间对比试验,研究了稻鸭共作技术对稻田水体环境性质的影响.结果表明：稻鸭共作能够降低稻田表层水体的温度与pH值,提高电导率、氧化还原电位、混浊度和总氮、总磷、总钾三大营养元素的含量,其中总氮、总磷、总钾的含量分别比常规稻作增加1.85～5.06倍、2.01～8.70倍和42.79%～109.18%.说明稻鸭共作对改善水体理化性质、提高有效肥力供应,进而优化稻田生态环境和促进水稻的生长发育均具有积极作用.     

稻鸭共作下水稻植株的壮秆效应及生理特性

通过田间小区对比试验,分析了稻鸭共作下水稻植株的壮秆效应及其相关生理特性.结果表明：由于鸭子在稻田的活动使水稻植株形态发生了明显变化,植株碳水化合物含量、植株碳氮比、茎秆干物质输出率都明显增加,茎秆基部节间长度比对照缩短2.88%,茎粗增加64.90%,茎秆强度和抗倒伏指数也分别提高了11.78%和10.95%;稻鸭共作提高了水稻深层根系比例和根系活力,黑根比例降低了16.63%.因此,稻鸭共作对水稻植株有壮秆效应,提高了植株的抗逆性,有利于水稻稳产高产.     

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.     

稻鸭共作技术的生物防治效应

稻鸭共作是一项种养复合的、环境友好型的农业综合生产技术,起源于我国传统的稻田养鸭。鸭子与水稻共育于稻田中,二者存在共生互利关系,鸭子对稻田有害生物具有一定控制作用。文章综述了国内近年来利用稻鸭共作技术防治稻田病虫草害以及对稻田天敌的影响研究进展。从已有的研究中可以看出,稻鸭共作对草害和主要虫害有较好的控制效果,可在全生育期取代相应化学药剂的使用,对某些水稻病害具有一定的防治效果,对天敌种群也会产生一定的影响。但在鸭子对病虫草害防治的确切效应及其内在过程与机理方面,尚有待开展深入探究。     

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.     

水稻三种害虫组合侵害及对籽粒生长的影响

根据江淮稻区水稻害虫发生特点,于1991-1992年在网室和田间采用全组合随机区组设计研究了白背飞虱Sogatella furcifera、稻纵卷叶螟Csapkelocrocis medinalis、褐飞虱 Nilaparvata lugens三种害虫的组合侵害及对籽粒生长的影响。用生长曲线方程拟合籽粒生长过程。由生长曲线方程推导的一些参数分析害虫组合侵害对强、弱势粒生长的影响。分析 结果表明三种害虫组合侵害主效和互作效应均对水稻有显著的影响。随着害虫组合侵害的加重,最大生长速率V_max、旺盛生长期积累的干物重GT等参数变小。田间和网室试验结果表 明害虫组合侵害对弱势粒的影响大于对强势粒的影响。     

基于Ecopath评估蟹-稻复合生态系统营养结构和能量流动

蟹-稻综合种养模式为我国水产养殖以及农业从单一经营转变为复合经营提供了一种新模式,为了促进蟹-稻共作模式的推广和普及,应用Ecopath生态通道模型对该系统进行了营养结构和能量流动的分析。研究结果表明蟹-稻共作生态系统的最高营养级(3.140)高于稻田单作系统的最高营养级(2.676),生态系统的能量流动主要有两条途径,即以沉水植物和其他维管束植物为起点的牧食链及以碎屑为起点的腐质链;蟹-稻共作农田生态系统在6月和10月的Finn′s循环指数(Finn′s cycling index,FCI,0.55和1)和Finn′s循环平均能流路径长度(Finn′s cycling mean path length,FCL,2.066和2.077),稻田单作农田生态系统在6月和10月的FCI(1.14和0.81)和FCL(2.089和2.137),说明蟹-稻共作模式可以形成一个稳定的生态系统,中华绒螯蟹的加入可以促进该完整的生态系统的能量流动,且随着螃蟹的成长,系统成熟度有所提高,只是较单作系统的成熟度低,共作系统有更大的成熟空间;蟹-稻共作农田生态系统在6月和10月的连接指数(Connectance index,CI)分别为0.135和0.135,稻田单作系统在6月和10月的CI为0.188和0.161,共作系统的各功能组之间的连接强度较单作系统弱,稳定程度相对较低,蟹-稻共作农田生态系统的初级生产力显著高于单作农田生态系统,且蟹-稻共作农田生态系统的发育良好。     

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。     

水稻与蔬菜/玉米邻作下稻纵卷叶螟幼虫和食虫沟瘤蛛的空间格局与变异

应用地统计学的原理和方法研究了水稻与白瓜、番茄及玉米等邻作生境内稻纵卷叶螟幼虫和食虫沟瘤蛛的空间格局与变异.结果表明:整个水稻生长过程中稻纵卷叶螟幼虫和食虫沟瘤蛛的空间分布基本为聚集分布,且两者的空间相关变程范围分别为1.91～182.57m和3.70～9.70m;种群密度的等值线图表明,两者在空间及时间上的吻合程度高,说明食虫沟瘤蛛对稻纵卷叶螟幼虫有较强的追随效应和控制作用;不同邻作模式下以白瓜邻作水稻田的控制效果最佳.     

稻鸭共作及其它控草措施对稻田杂草群落的影响

运用群落生态学方法研究了稻鸭共作、人工除草、化学除草3种控草措施对稻田杂草群落特征的影响及其对田间杂草的控制作用.结果表明,稻鸭共作显著降低了田间杂草的发生密度,对稻田主要杂草鸭舌草(Monochoriavaginalis)、异型莎草(Cyperusdifformis)、矮慈姑(Sagittariapygmaea)的防效均达到95%以上,总体控草效果显著优于化学除草和人工除草.稻鸭共作使稻田杂草群落的物种丰富度及Shannon-Wiener多样性指数略有降低,但Pielou均匀度指数显著提高,表明群落物种组成有了很大的改变,降低了原来优势杂草的发生危害.在不同控草措施作用下,稻田杂草群落的结构组成也发生了一定的变化,稻鸭共作区群落组成为陌上菜(Linderniaprocumbens)+异型莎草+水虱草(Fimbristylismiliacea),Whittaker群落指数显著高于化学除草、人工除草及对照区,表明稻鸭共作对田间杂草群落结构影响较大.从Sorensen群落相似性指数及以其为距离测度指标的聚类分析结果中也可得到同样的结论.     

不同稻蟹生产模式对土壤活性有机碳和酶活性的影响

采取田间定位试验与室内分析相结合的方法,研究了有机稻蟹、常规稻蟹与单作水稻生产模式对土壤活性有机碳和酶活性的影响。结果表明,与单作水稻模式相比,有机稻蟹模式下的土壤总有机碳(TOC)、活性有机碳(LOC)、中活性有机碳(MLOC)、高活性有机碳(HLOC)含量及碳库管理指数(CMI)均显著或者极显著提高,且有机肥用量越大,效果越显著;有机稻蟹模式显著提高了土壤过氧化氢酶、脲酶、转化酶及碱性磷酸酶活性,与2009年相比,2010年中量有机肥稻蟹模式(M3)的LOC和MLOC含量增幅最高,分别达10.11%和5.14%;低量有机肥稻蟹模式(M4)的脲酶和碱性磷酸酶活性增幅最为明显,分别达80.25%和46.62%;常规稻蟹模式各指标的变化也有其类似的规律,但均明显低于有机稻蟹模式。相关分析表明,TOC、LOC、MLOC与4种土壤酶活性呈显著或者极显著正相关,相关系数最低为0.584*(P<0.05),最高可达0.940**(P<0.01)。因此,有机稻蟹生产模式不仅能显著提高土壤有机质的数量和质量,而且能增加土壤酶活性,提高土壤肥力。     

稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟菌是引起水稻稻瘟病的病原物。水稻与稻瘟菌间存在广泛而特异的相互作用,是研究寄主与病原物互作的重要模式系统。本文对稻瘟菌与水稻互作最重要的激发子―无毒基因的研究现状进行了概括,讨论了无毒基因的定位、克隆方法以及已克隆无毒基因的功能及进化研究,同时对今后无毒基因研究的重要方向进行了探讨,为深入理解无毒基因的功能及与水稻可能的互作关系奠定了基础。     

氮肥运筹对水稻氮代谢及稻田土壤氮素迁移转化的影响

稻田氮肥管理是水稻高产栽培的重要环节。解析氮肥运筹对水稻植株氮代谢生理生化特征及稻田氮素迁移转化特性的影响,对提高水稻氮肥利用效率及增加水稻种植效益有重要意义。本文综述了不同氮肥运筹模式对水稻植株氮代谢过程中相关转运蛋白的表达及氮同化关键酶活性的影响,分析了氮代谢与碳代谢相互影响的作用机制,并对施氮模式与施用方法影响稻田土壤各形态氮素的循环转化和稻田氮素损失的影响机制及可能的调控途径作了总结。我们认为,当前的研究对氮肥运筹对水稻氮代谢影响的生理层面已经有了较明确的认识,但在分子及基因层面的研究尚显缺乏;田间氮肥管理的改善对提高稻田氮素利用率起到了明显的促进作用,但在实际应用时仍存在较多问题,需进一步改进。未来的研究应着重于继续深入挖掘水稻的氮代谢潜力,采取更高效的田间氮肥管理措施,从而进一步提高稻田氮素利用效率。     

不同稻菜邻作模式对稻纵卷叶螟、稻飞虱及其捕食性天敌的影响

为了探明不同稻菜邻作模式对稻区内主要害虫及其捕食性天敌的影响,对水稻-白瓜、水稻-番茄、水稻-玉米、水稻-苋菜、水稻-菜心和水稻-菠菜等6种稻菜邻作模式下稻区内稻纵卷叶螟、稻飞虱及食虫沟瘤蛛、拟水狼蛛、拟环纹狼蛛、蛸蟏和稻红瓢虫的发生动态及其种群消长规律进行了研究。结果表明:6种稻菜邻作模式均可以显著降低稻纵卷叶螟和稻飞虱数量;早稻生长期,水稻与白瓜和番茄邻作模式下,稻纵卷叶螟蛾量、虫卵量和稻飞虱数量最大降幅分别达84.3%、38.9%和24.3%;晚稻生长期,水稻与苋菜和菜心邻作模式下,稻纵卷叶螟蛾量、虫卵量和稻飞虱数量最大降幅分别达79.5%、49.8%和13.4%;水稻-白瓜和水稻-菜心邻作模式还可以显著增加捕食性天敌数量。因此,水稻-白瓜和水稻-菜心邻作模式最能发挥稻田控害保益功能。     

有机稻鸭共作对土壤理化性状和细菌群落空间分布的影响

为探明有机稻鸭共作对不同深度耕层土壤理化性状和细菌群落的影响,采用田间实验,研究了有机稻鸭共作(12年)和转型期稻鸭共作(3年)田在0~6、6~13和13~20 cm土层的理化性状和细菌群落结构变化规律。结果表明:有机稻鸭共作12年后,0~6和6~13 cm土壤理化性状得到较大程度改善,但13~20 cm层改变较小;与转型期稻鸭共作相比,有机稻鸭共作显著改变了细菌群落组成,使不同耕层土壤具有了更高比例的共同细菌门;同时还提高了各耕层土壤细菌群落的丰富度和多样性,减小了各耕层土壤细菌群落结构分布差异性,这在0~6 cm层土壤中表现尤为明显,使细菌群落结构整体朝着更加稳定方向发展;相关分析表明,pH值、土壤容重、全氮和硝态氮是影响有机稻鸭共作后土壤细菌群落空间分布的重要因子。综合来看,有机稻鸭共作主要通过改变土壤理化性状来影响细菌群落的空间分布,是促进农业可持续发展的一种重要模式。     

水稻垄作养殖蚯蚓对植株生长特性与产量的影响

为解决水稻平作栽培与蚯蚓无法共存的难题,本研究提出一种水稻垄作栽培养殖蚯蚓的技术模式,并探究了水稻垄作栽培与养殖蚯蚓结合对水稻生长特性及产量的影响,通过设计常规水稻垄作栽培(CK)、水稻垄作放养蚯蚓20 g·m-2(RE1)、40 g·m-2(RE2)和60 g·m-2(RE3)的田间对比试验,研究水稻垄作养殖稻蚯蚓模式下植株地上部生长特性、根系生长特性和产量及产量构成。结果表明:与CK处理相比,RE3、RE2和RE1处理水稻地上部干物质积累量在孕穗期至成熟期增幅分别为10.81%～13.70%、9.14%～12.44%和7.23%～8.82%,叶面积指数增幅分别为8.39%～14.40%、6.33%～10.94%和7.02%～10.34%;水稻垄作养殖蚯蚓模式增加了水稻根系干物质量、根冠比、根数和根体积,降低了齐穗后剑叶叶片丙二醛含量,提高了剑叶SOD和POD活性,维持抽穗后剑叶SPAD值和根系伤流液在较高水平,减缓了剑叶叶片衰老,有效提高了抽穗后植株干物质的积累,为水稻产量稳产及增产奠定基础。研究还发现,水稻垄作养殖蚯蚓模式中,RE2和RE3处理的水稻地下部和地上部生长特性整体均优于RE1处理。