为构建绿色发展模式,落实“绿水青山就是金山银山”的科学理念,在可持续资源循环的框架下,推广科学的绿色生态养殖技术显得尤为重要
[1]。目前,养殖业面临着多种资源的使用所产生的效果未能达到预期,甚至出现资源使用量低于实际需求的情况。因此,许多行业开始探索生态养殖系统模式。在资源有限的情况下,如何建立1种能够实现增产增收的生态养殖试验模式已成为当前研究的热点问题。
生态养殖(ecolical production)是指在特定且有限的地域空间内依靠着自然界生物间的物质循环体系运作的1种养殖模式,在这种模式下多种生物在有限空间内协同生长以此达到生态的平衡稳定。运用不同的养殖管理技术,在一定的空间领域内,多种生物共生在特定环境内实现了物质的动态平衡,依托自然界物质循环和生物间和谐共生互补规律,借助有限的土地使得产品量增,提升了养殖的经济效益以及满足了可持续发展理念与产品绿色健康的要求。
近年来,农户积极发展生态养殖,但许多尝试以失败或收成不理想而告终,这充分反映出该方式对经验和技术的高度依赖。目前我国的生态养殖可以分为三大类:①生态种植,体现在植物间可充分消耗光能利用率以及少施肥保证绿色并获得大收益,例如在我国南方的木薯与甘蔗间种对于土壤来说能很好的起到了固氮的作用,使得土壤富含氮元素更加富含种植价值
[2],但存在问题是见效慢且需要多轮作;②生态畜牧业,在保护环境的前提下,实现资源循环利用的同时生产出优质的畜产品;③生态渔业,调控水质以免受污染,维护水生生物和生物间的自然生态平衡与合理的食物链基本结构。通过科学建设种养生态系统可以实现生态效益和经济效益最佳化。例如,在养殖场附近种植蔬菜和水果,可以利用养殖过程中产生的发酵肥料来促进植物生长,同时,发酵池产生的沼气可为蔬菜温室提供能源,从而实现绿色养殖、降低成本、提高效益的目标。
当前,畜牧业和渔业的生态养殖都面临着对区域资源的过度利用,这需要进行适当的人为干预。特别是在渔业中,过度捕捞可能产生水体富营养化的现象。以稻蟹共生生态种养模式为例,水稻为河蟹提供栖息地,而河蟹则通过驱虫和增肥来促进水稻的生长。这种模式能够在有限资源的条件下实现2个物种的增产增值,并且通过互补的共生关系减少了人为干预,从而推动了产品的科学化和绿色发展。因此,推广有利的科学绿色生态养殖模式、加强废弃资源的再利用,将切实促进养殖业的健康、安全和可持续发展
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本文以稻蟹互补共生的生态养殖系统为切入点,深入探讨生态养殖系统的内涵、技术要点,分析了其生态效益、经济效益及未来发展的展望,旨在为实现农业生态产业效益的最大化与可持续发展提供参考。
1 生态养殖在国内外的发展历程
在全球自然环境压力日益严峻的状况下,农业的可持续发展日渐成为国际共识。世界农民组织 (WFO)、南部非洲农业联盟(SACAU)、泛非农民组织(PAFO)等组织在2021年7月联合举办的峰会对话中指出,需强化对生态文明相关领域的研究力度,并增加技术层面的投入,以此提升农业与渔业生产活动的产能与效益,同时便于生态农业转型的农民、渔民、牧民及其他农业生产者能够更便捷地获取数据资料
[4]。在国际上,以色列是1个注重发展生态农业的国家。由于当地资源和环境的限制,农户在最大限度循环利用和节约资源的做法下,成功地在极端不利的生态环境条件下实现了资源的高效利用,促使农业发展达到了世界领先水平。
生态养殖以绿色可持续发展思想为指导,旨在保护农业生态环境,遵循循环经济的社会理论和生态工程学。它结合了生态科学理论和生态经济学的相关知识,利用前沿技术,同时合理运用生态技术的原理和基本规律。一方面严格控制外部人为因素所导致的有害物质流入以及农业废弃物的生成,另一方面竭力削减有害物质对环境所造成的污染,以便于提升农业生态系统绝大部分物质和能量合理且高效的循环利用率,实现产业结构的合理调节。
我国《“十四五”全国农业绿色发展规划》明确了未来农业的发展方向,表明了向生态循环农业和生态养殖发展的决心,为我国农业进入生态循环农业时代的绿色可持续发展提供了顶层设计理念
[5]。当前,农业在各国国民经济发展中具有重要地位。近年来,我国农业发展迅猛,取得了显著成就。然而,农药的滥用等一系列行为对生态环境、地区生物抵抗自然灾害的能力以及生物多样性造成了严重危害。因此,大力发展生态农业,实现可持续发展势在必行。
近年来,在乡村振兴工作中,许多驻村第一书记通过深入调研,因地制宜推行生态养殖模式,有效带动了当地经济发展。石家庄周家庄村便是成功典范,该村创新实施“稻蟹共生”生态养殖系统:水稻因蟹的除虫疏草作用而品质提升,河蟹因稻田的生态滋养而肉质鲜美。这种模式通过构建“稻养蟹、蟹养稻”的生态循环,实现了三大效益:一是显著提高土地和水资源利用率,使有限资源产生叠加效益;二是大幅减少化肥农药使用,有效保护农田生态环境;三是同步提升螃蟹和水稻品质,形成“一水两用、一田双收”的绿色发展格局
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2 稻蟹共生系统
稻蟹共生系统会改变水稻种植环境的理化性质和土壤微生物结构。稻田水产养殖在我国已有40多年的研究历史。现阶段,许多学者已开展了稻下养殖的研究,结果表明该饲养模式具有促进物质循环、提高资源利用效率、有效提升稻田综合生产能力、促进农业生产结构调整以及增加农民收入等多重效益与效果。这种模式实现了“一水两用、鱼稻双收”的生产效果,促进了“绿色养殖”资源的循环共生,是1种生态循环、优质高效的绿色低碳生产模式
[7-10],有效提升了稻田的基本生产能力,推动了农业生产结构的优化调整,从而实现了增产与增收的双重目标
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2.1 水稻品种选择
稻蟹共生生态养殖模式所选水稻品种需兼顾河蟹生长环境需求,若水稻叶面面积过大,随着其不断生长,会导致严重的遮蔽,影响水体的通风和光照,进而不利于河蟹的生长。故所选水稻品种应具有叶片直立、开张角度小、穗大粒多、抗倒伏、耐涝等特点
[12]。根据农业农村部2023年发布的国家农作物优良品种的推广目录
[13],骨干型品种如龙粳31、南粳9108等因其优异的产量表现和适应性而被广泛推广。这些品种往往具备良好的抗倒伏和耐涝特性,适合稻蟹共生系统中对水稻品种的要求。同时,由于具有特殊的生长习性,在特定的稻蟹共生环境下,如旱优73(节水抗旱稻)、丰两优香1号(再生稻)等特型品种也能发挥抗旱作用。
科学选址是稻蟹共生养殖成功的基础。选择养殖地时需考虑水质和土壤条件。在进行水稻播种之前,必须对各项土壤营养指标进行检测,并确保水质监测达到标准。河蟹养殖环境需满足水源需充足且无污染,水体需保持丰富的水生植物群落,兼具饵料供给和生态增氧功能。此外,土壤养分要求有机质含量、pH值和速效氮等物理特性达标。上述环境要素要确保水稻-河蟹生态位的兼容,否则会直接影响河蟹成活率、增重幅度及养殖周期。
2.2 施肥技术
施肥对提高水稻产量起着至关重要的作用,也是影响水稻品质的关键因素
[2]。根据《国家农业可持续发展规划纲要(2015-2030年)》,农业可持续发展强调自然资源的合理利用和维护。在稻蟹共生系统中,过量的化肥会使水体中氨、氮含量急剧增加,破坏水质,危害河蟹生长。因此,施肥管理需要精准,以有机肥料为主,减少化学肥料的使用,既能满足水稻生长的养分需求,又能保持水质的稳定。研究表明,不同的肥料类型以及施肥方式和施肥量直接影响水稻产量和品质
[15]。稻蟹共生能够为水稻提供平日所需的营养物质。螃蟹的排泄物为水稻提供所需的无机盐和氮元素。此外,螃蟹会经历3次蜕壳,蜕壳后在稻田中长时间浸泡,其身体经过分解可为稻株提供磷元素。如果稻谷出现长势不佳的情况,可以使用饼粕进行追肥。饼粕经过生物发酵后与土壤接触,会加快分解速度,从而迅速发挥肥效,有效补充土壤中的有机质,优化土壤环境,为作物生长创造更多有利条件。
在我国辽宁省盘锦地区,成熟的稻蟹共生立体生态养殖模式已为当地农户带来显著的经济效益。这一生态养殖技术经过多年实践与优化,尤其在施肥管理方面,通过反复试验与经验总结,最终形成了3种具有代表性的科学施肥模式:有机肥优先模式、分段精准施肥模式和生物菌肥配套模式。经过多次试验验证发现,不同施肥方式会显著影响水稻直链淀粉含量,进而改变淀粉的合成类型和比例,最终影响稻米的品质与口感16-17]。
2.3 田间管理
在稻蟹共生养殖模式中,水稻田间管理是非常重要的一环。研究表明,河蟹筑穴打洞行为与稻田中水深的增加呈明显负相关性,即较浅的养蟹池水深与被打洞的数量相互影响。此外,施氮量与河蟹的产量呈正相关性,这表明河蟹生长期田面水中的氨氮含量不得超过标准,否则会影响河蟹的产量。因此,可以通过适当调节田间管理措施,以提高稻田养蟹过程中河蟹的产量
[18]。值得注意的是,施氮量与蟹穴数量之间并无相关性,这表明施氮量对河蟹筑穴行为的影响不大。
1)水质管理。在种养前,应将稻田水位维持在20~30 cm,与此同时,蟹沟的深度应达到约1 m。这是为了确保蟹的生长环境合理且稳定。在日常管理中,稻田养殖需要对水质进行定期检测。养殖时,水质方面需确保溶解氧含量保持在5 mg/L及以上,氨氮不超过2 mg/L,亚硝酸盐保持在0.5 mg/L以下,pH值应维持在弱碱性8.0~9.0
[19]。平时应通过补水和换水等常规手段来维持水质的稳定,同时也可以合理使用微生态制剂对水质进行科学调控。在高温天气时,应适当加深水位
20]。
2)投喂管理。投喂管理工作需要落实“四定”原则,即定时投喂,每天于早、晚2个固定时段进行喂食操作;定位投喂,确保饲料投放位置固定;定质投喂,保证饲料质量稳定且符合饲养要求;定量投喂,精确控制投喂数量。其中,每日早晚各安排1次投喂活动,侧重以傍晚喂食为主,将日投喂量按比例分配,上午投喂量约为日投喂量的1/3,而傍晚投喂量则约占日投喂量的2/3。不同性质的饲料应搭配使用,合理的喂养方式才会使蟹健康生长。在夏秋两季,蟹的生长发育情况较旺盛,此时需要增加投饲量。在投放饲料时,应该选择在浅水区的岸边或特定的喂食台进行
[21-22]。
稻蟹共生日常田间管理的方法有3种。一是加强水质管理。建议在深水养蟹区配置增氧设施或种植供氧水草,以保持水体内充足的溶氧量。通过日常巡查和抽样,及时了解稻田水位情况及水质各项指标,发现问题时能够迅速采取措施调节水质至最佳状态,从而防止水质进一步恶化,进而影响水稻与河蟹的生长,同时也可以确定稻田内是否存在不利于河蟹生长的因素。二是加强早晚巡查。观察并记录河蟹的生长、活动、蜕壳、摄食和死亡等情况,清除已经腐烂变质的残余食物,注意观察是否有病蟹和死蟹,以防影响水质成分,并留意是否有河蟹天敌的进入。三是做好日常记录。需详细记录购入的苗种、投放饲料的留样、渔药及添加剂等投入品,便于在出现问题时迅速采取适当的对策解决。
3 生态养殖的优势
3.1 生态养殖对环境的保护作用
传统水稻种植过程中普遍存在化肥使用过量、土壤硬化、氮磷排放导致的酸化和水体富营养化等突出问题。化学农药虽然能有效防治水稻病虫害和杂草,但是也能杀灭稻田内绝大部分天敌和这片地域的有益生物,造成这块地区的生物多样性快速下降,严重破坏水稻生长系统的生态平衡。追求优质、高效、高产的可持续发展已成为水稻种植的必然趋势
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以稻蟹共生模式为例,河蟹的主要食物来源是植物,其贡献率可达57.1%。这种动物对植物的广泛性摄食能够有效消耗水稻种植过程中常见的优势杂草和多年生顽固性杂草,起到天然“除草剂”的作用,显著降低了田间杂草的发生。此外,河蟹在活动过程中能够促进水体活化,从而抑制杂草种子和幼苗的生长。吕东锋等
[25]的研究表明,稻蟹共生模式在水稻生长后期对杂草的抑制效果达到最佳。李伟晶等的研究
[26]则指出,稻蟹共生模式中不同的蟹龄和饲养密度等因素均会抑制稻田中水绵的生长,减少其对营养的争夺。这说明,稻蟹共生模式由于其持续淹水的特性,可以显著抑制稻瘟的发生,并降低叶瘟和穗颈瘟的发病率。
3.2 生态养殖的提质增效作用
生态养殖模式通过优化种养系统,实现了显著的提质增效效果,有效促进了农业的可持续发展,保障了粮食安全。水生动植物之间的有效内部循环可以减少系统对外部能量和物质投入的依赖,如肥料、农药和饲料等。在各种养殖系统中,水田共养水生动物形成了一个独特的系统,浅水环境为水生生物提供了适宜的栖息地
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在过去的30年里,中国传统的稻-鱼系统逐渐演变为大规模、工业化的稻-鱼生产体系,涉及螃蟹、虾、乌龟和蜗牛等多种水生动物。稻田养殖是我国开发的综合养殖代表模式之一,其经济效益和生态效益显著高于单一的水稻种植。这种模式不仅提高了农作物的产量和质量,同时也增强了生态系统的稳定性,从而更好地促进了农业的可持续发展。
4 结语
稻蟹共养技术经过10余年的实践探索,已发展成为具有显著生态经济效益的现代农业模式。该模式通过“资源-产品-废弃物-再生资源”的循环过程,不仅实现了“一田双收”的生产目标,更推动了农业生产方式的绿色转型,减少农药使用,降低农药残留风险,提升产品品质,为现代农业可持续发展提供了重要范式。
稻蟹养殖技术受地理位置、气温和气候的影响较大。在北方地区,由于种植条件的限制,稻田养蟹的经济效益受到影响。因此,因地制宜、合理规划布局和应用科学养殖技术是确保产业持续发展的基础
[28]。目前,许多地区所采用的养蟹模式仍存在分散化问题,影响稻田养蟹产业的发展,主要表现为传统的小规模生产模式。因此,需要对稻田养蟹进行优化规划,以促进生态养殖的产业化和规模化快速形成,推动稻田养蟹的现代化发展
[28],强化特色品牌、完善基础养殖设施与建设科技推广体系
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稻田养蟹具有极为可观的发展潜力和未来农业前景。各个地区应充分利用并发挥自身独特的地域优势、资源特色及市场环境等有利因素,不断探索研究,并大力开拓生态养殖相关产业,以实现农业生态产业效益的最大化和可持续发展。为此,需要合理规划布局,积极整合技术优势和其他资源,推动地方产业的现代化发展。这样,不仅可以提高稻田养蟹的经济效益,还能促进农业的绿色转型,助力实现全面可持续发展。