稻田种养结合循环农业模式生态环境效应实证分析
摘要 稻田种养结合循环农业模式生态环境效应明显，其主要体现在节肥、节药、抑草、改善土壤和水体等方面上。本文根据对南方稻区的入户调查数据和2001-2009年中国统计年鉴、中国农村统计年鉴、中国农业统计年鉴相关统计数据及化肥农药使用量的技术标准，实证分析了稻田种养结合循环农业模式的节肥、节药的生态环境效应。调查分析显示，稻-鱼模式下农户化肥使用量比常规水稻种植模式的使用量要减少1521%，农药使用量要减少4017%；相关性分析表明南方稻区稻-鱼种养结合模式的稻田面积占水稻生产总面积的百分比与化肥、农药使用量之间呈负相关关系，相关系数分别为-0407 2和-0979 9。可以看出，在稻-鱼的稻田生态系统中，土壤和水体的改善以及有害生物的减少，形成了鱼类对化肥和农药的替代关系，在稻谷产量不变甚至增产以及增加鱼类产出的情况下，农户大幅度减少了化肥和农药的使用量，因此实施扶持稻田种养结合循环农业模式策略，是改善稻区农业生态环境的重要途径。
关键词 循环农业;稻田种养结合模式;南方稻区;稻-鱼模式;生态环境效应
中图分类号 F32322 文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2012）03-0037-06 doi:103969/j.issn1002-2104.2012.03.007
“石油农业”模式使大量的化肥、农药在农业生产中使用，产生了大面积的点源和面源污染，严重地威胁着农业生产环境和农产品的质量安全。为破解这一矛盾，学界提出了循环经济理论并在农业经济领域加以应用，即循环农业。循环农业强调农业资源的充分合理利用和农业生态环境的保护和改善，以获得最大的经济、生态和社会效果。季昆森强调指出，循环经济“3R”原则在农业上有更广阔的应用领域，并发展出了再思考（Rethink）原则：不断深入思考经济运行中如何系统地避免和减少废物，最大限度地提高资源与生态环境效率［1］。为此，寻找循环农业的有效模式是理论界和实践界的重要课题。章政等在考察了上海市农业循环经济的发展背景与目标，提出了土地循环利用、农业废弃物综合利用、城乡工业及生活垃圾循环利用，以及生态产业园等四种基本发展模式［2］。金晶、曲福田、宣亚南等根据循环经济的“5R”原则，提出了资源利用的“反馈式”流程［3-4］。应用在水稻生产上，王妹提出农业产业内部物能相互交换，互惠互利，如种植业的立体种植有各种农作物的轮作、间作与套种等模式［5］。骆世明及郎秀云提出了稻田养殖模式，即稻田养鱼、蟹、青蛙等［6］。学者的研究与实践为发展循环农业提供了科学依据。
在学者的研究中，特别关注循环农业模式在缓解农业生产中生态环境问题所产生的作用与效果。以稻作为例，近年来稻-鱼种养结合的循环农业模式在中国水稻产区得到一定程度的应用，其特点是利用水稻和水产品—鱼等生物生长对土地、水和气候等主要自然生产条件有重合性的特性，采用适用的技术，在同一土地上同时产出多种农产品。这种模式利用了稻田生态系统中的生物的作用机制，达到控制或减少农药和化肥的使用，从而改善生态环境。张清明认为种养结合模式中的稻田养鱼是种植业和养殖业的有机结合，集传统农业、生态农业和现代高产低耗农业为一体的复合型农业，具有良好的经济、生态和社会效益［7］。
廖庆民实验证实在常规的水稻生产中，杂草除了与水稻争肥之外，还争空间、水分和阳光，为了抑制杂草，除需人工除草外，还大量使用化学除草剂，而在稻田种养结合循环农业模式下，杂草可以成为养殖动物的食物来源。经直观验证，未养鱼的对照田，稗草达到64株/10 m2，而养鱼稻田杂草及稗草几乎绝迹，只有5株/10 m2，不需使用化学除草剂。此外，稻田养殖鱼类可以起到灭虫作用。廖庆民试验表明鲤鱼对稻田中的昆虫有明显的吞食能力，特别是对飞虱、泥包虫有控制作用。经测定，养鱼稻田虫口密度为530只/667 m2，而未放养鱼种的对照田，虫口密度为1 280只/667 m2，可以大幅减少农业的使用量［8］。另外在稻-鱼的模式下，稻田因鱼类活动而增加肥力，彭廷柏等实验证实养鱼影响到稻田土壤水稳性团聚体的特性和组成，促进土壤有机质分解，容重减少，孔隙增加，通透性改善，其水、肥、气、热状况均优于一般非养鱼田［9］。
学者们对于这种模式的生态环境效果研究大都是基于条件较为完备的试验研究，但对实际大面积调查研究涉及较少。为此本文以中国南方水稻产区为目标区域，在实地调查基础上考察和验证稻-鱼种养结合的循环农业模式所产生的现实生态环境效应，为进一步发展循环农业提供建议。
1 研究的技术基础
稻田种养结合循环农业模式所产生的生态环境效应主要集中在节肥、节药、抑草、改善土壤和水体等方面上。从多年的稻-鱼模式下的田间试验来看，这种模式的主要生态环境效应表现如下：
（1）减药效应。在稻田生态系统中，杂草具有双重属性。常规的水稻生产中，为了抑制杂草，除人工除草外，还大量使用化学除草剂，造成了较为严重的环境问题。在稻-鱼模式下，杂草可以成为养殖动物的食物来源。栗浩文等的试验结果表明，在不使用除草剂的条件下稻田养殖草鱼可除稻田稗草、慈姑等［10］。杜汉斌等研究证实，稻田鱼类的觅食活动一般可耗掉田间杂草的74%-87%［11］。李月梅试验计算过稻田养鱼的除草剂减药效果［12］（见表1）。稻田养殖鱼类还可以起到灭虫作用。廖庆民试验表明鲤鱼对稻田中的昆虫有明显的吞食能力，特别是对飞虱、泥包虫有控制作用［8］。张承元观察证实鱼能取食水稻脚部位及落在水面的稻飞虱、稻叶蝉、稻螟铃等害虫。此外养殖的鱼类还具有抑制水稻病害的作用，如在鱼捕食水田中的纹枯病菌核、菌丝，从而减少了病菌来源［13］。曹志强等进行的田间调查结果表明，稻鱼共生的稻田水稻纹枯病发病率为47%,明显低于对照田的85%［14］。由此可知稻田鱼类可替代杀虫农药的作用，减少农药对生态环境和农产品质量的影响。
（2）节肥效应。稻田种养结合循环农业模式的节肥效应主要来自两方面：一是稻田养殖的动物生长过程中所产生的废弃物，如粪便等；二是水稻收割后的秸秆直接回田或用于沼气后的沼夜回田。在稻鱼的模式下，鱼类不断的进食而又不断的排除粪便增加了肥力。经测定，养鱼稻
田比未养鱼对照田有机质含量高0112%，碱解氮高68 PPm，全氮高0004 5%；同时还可以增加水中溶氧量，加速了有机质的分解，提高了土壤肥力。经测定养鱼稻田底层水溶解氧为6.5 mg/L，未养鱼的
对照田底层水溶解氧为4.8 mg/L［8］。
Yang Yong、邝雪梅等研究表明，稻田养鱼可以改善稻田耕作层土壤物理化学性质，与对照相比，养鱼田土壤容重减少1515%，总重孔隙度增加1464%，有机碳、全氮、有效氮、速效磷和速效钾分别增加48%、661%、2093%、7239%和3667%［15-16］。卢升高、吴建军等试验测试了稻鱼模式的节肥效应［17-18］（见表2）。