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第七届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛获奖作品鸭稻共作生态农业模式的功能与效益分析试验报告 *本作品获第七届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛三等奖饶卫民 刘文高 朱丽霞 陈 进 赵美玉 指导老师：骆世明 章家恩（农学院，华南农业大学，广东广州，510642）鸭稻共作生态农业模式是一种有效利用自然资源与能量、不使用任何农药、除草剂和化肥等人工合成物，节约生产成本、安全省力、鸭稻兼得、增加收入，简单而又实用的生态农业技术模式。它顺应了当前世界生态环境污染严峻形势、食物安全与有机食品生产、农业可持续发展，以及中国进入WTO后提高农产品国际竞争力的强烈要求，因而通过对鸭稻共作生态农业关键技术的试验研究与推广应用以及鸭稻米和稻田鸭两种有机食品的开发，必将具有广阔的市场和产业化发展前景。1 材料与方法1.1 试验材料供试水稻品种为中二软占、巴太软占、巴太香占三个品种；供试鸭种为杂交麻鸭。1.2 试验方法试验地点设在增城市宁西镇中元村荔枝山合作社太新公路边，试验稻田面积为0.5hm2，稻田土质为腐殖质半砂泥土壤，土地肥力属中等；试验田前茬作物是早稻，7月中旬收获后耙茬备耕。本项试验共设2个处理，即鸭稻共作试验区（无农药、化肥）和常规稻作对照区（施用农药、化肥）。1.3 鸭稻共作的实际操作过程鸭稻共作是根据水稻和鸭子自身的生长特点和规律，选择适宜的阶段，使稻和鸭和谐共生在一起。即首先在水稻播种前在田块四周围网作业，等秧苗抛植12天左右放鸭（雏鸭8天龄）下田，每亩放鸭数量约25只，鸭群从此留在稻田里觅食，直到抽穗灌浆时才把长大了的鸭子赶上来。在这段时间里，早晚定时对鸭群投喂少量饲料。等稻谷收割完成后，再将鸭群赶回稻田使其觅食散落的稻穗（图一）插秧播种 收 割灌 浆放 鸭 下 田30d60d10d0-7d购鸭苗 育雏期 放养期 赶鸭上来 鸭下田吃落穗图一 鸭稻共作的实际操作过程2 结果与分析2.1 “鸭稻共作”生态农业模式的结构“鸭稻共作”模式根据生态学原理，巧妙利用动物和植物之间的共生关系，用网围拦，构筑起以鸭群和水稻为主体的生态系统。在该系统中，水稻为鸭群生长提供了良好的生长环境、食物来源和栖息场所。鸭群反过来为水稻生长起到“除草、捕虫、施肥和中耕”等作用，即鸭子可以捕食稻田害虫（稻螟虫、浮尘子、稻飞虱等）和吞吃杂草，鸭子排泄的粪便又是一种较好的有机肥而返回土壤，供水稻生长利用，同时，鸭群在田间的觅食和搅动作用促进了养分物质（包括水体中氧气）的流动，因而可刺激水稻的生长发育。这样，通过鸭群的活动使生态系统“活跃”起来，并形成一个动态的多级食物链网结构和物质循环再生利用体系（图二）。而常规水稻生产模式则没有这种食物链网结构和功能。昆 虫insects水稻rice少量饲料 forage杂草weed鸭群 ducks土 壤 、水、土壤生物等soil, water, etc图二 鸭稻共作稻田生态系统的食物链网结构 （ 为食物链关系； 为相互作用或物质交换关系）2.2 水稻生育进程与生长状况分析 两种生产模式下，水稻的生长发育进程无大的差异，水稻生长全期在110天左右（表1）。但从水稻的生长状况来看，鸭稻共作的三个品种水稻的株高、剑叶长宽、穗长等指标均要比对照栽培的高，而且枯叶量少，水稻后期熟色好，呈金黄色。从结实效果来看，鸭稻共作的三个品种水稻的每穗总粒数、实粒数和千粒重分别为180粒、130粒和18g以上，要明显高于对照水稻单作。说明鸭稻共作可促进水稻的生长，提高作物产量（表2）。表1 鸭稻共作模式和常规生产模式下水稻的生长发育期进程项 目item生长发育进程 rice growing period播种sowing抛植transplanting始穗heading begin齐穗heading end成熟mature收割harvest全期（天）whole period鸭稻共作rice-duck farming中二软占zhongerruanzhan28/710/81/106/1017/1016/11108巴太软占batairuanzhan28/711/86/1014/1027/1018/11110巴太香占bataixiangzhan28/711/89/1016/1029/1019/11111常规栽培rice mono-farming中二软占zhongerruanzhan30/713/84/109/1024/1020/111102.3 水稻抗性状况从试验结果来看，鸭稻共作系统中，鸭子可以直接捕杀害虫，并在一定程度上可抑制病虫害的发生，如卷叶虫、稻飞虱、跗螨虫、福寿螺等，因而减小病虫对水稻植株的危害。同时，由于鸭子对杂草的吞食和在田间的搅动，使杂草很难生长和存活，因此鸭稻共作在一定程度上可以防治稻田杂草生长。说明利用鸭群这种生物控制的方法来减少病虫草危害，进而减少农药和除草剂的使用是可行的，这对生产水稻绿色食品具有十分重要的意义。另外，鸭稻共作还可以提高水稻的抗倒伏能力。由于在试验期间内，未发生强烈台风，因此在本试验中水稻抗倒伏性能未能表现出来，但在作者以往的试验中发现，常规栽培水稻遭受台风袭击时，出现大面积倒伏，而鸭稻共作条件下水稻则表现出较强的抗倒伏能力。这可能是由于鸭群在稻田中觅食活动时，使水稻植株经常受到抗撞击锻炼而变得粗壮，进而增强了其抗倒伏性能（表3）。表2 鸭稻共作模式和常规生产模式下水稻的生长状况对比项 目item株高rice height (cm)剑 叶flag leaf枯叶量amount of withered leaves后期熟色mature color穗长length of rice ears (cm)每 穗 粒 数千粒重one thousand grains weight (g)长length (cm)宽width (cm)总粒total amount of rice grains实粒the amount of full grains结实率the rate of full grains(%)鸭稻共作rice-duck farming中二软占zhongerruanzhan95391.86少few好good2619315881.8718.2巴太软占batairuanzhan11448.31.98无no好good27.320216581.6819巴太香占bataixiangzhan11239.61.96无no好good26.118113675.1418.6常规栽培对照mono-rice farming中二软占zhongerruanzhan9328.41.63多many中medium23.614712282.9917.82.4 水稻产量及品质在宁西地区，从水稻产量来看，鸭稻共作水稻一般亩产可达45005400公斤或以上（经试验研究，如果抛植足够数量的基本苗和田间管理得当，亩产可高达6000公斤以上），比常规稻作（亩产45006000公斤）产量相差不大。但从品质上讲，鸭稻共作水稻基本无农药、化肥污染，属无公害食品。从外观和品尝结果来看，鸭稻共作稻粒细长洁白，出米率高，饭米软硬适中、香滑可口，食后有回味。表 3 鸭稻共作模式和常规生产模式下水稻的抗性状况对比项 目item抗 病 虫 情 况the resistance of rice to several pests and diseases田间杂草状况weed growing status倒伏状况resistance to lodging稻瘟病 rice blast纹枯病sheath and culm blight 卷叶虫rice leaf roller三化螟rice borer稻飞虱plant hopper跗线螨tarsonenidae剃枝虫 armyworm鸭稻共作 rice-duck farming中二软占zhongerruanzhan0级2级中medium中 medium无no中 medium无 no无 no直 straight巴太软占batairuanzhan0级1级轻 light轻 light无no中 medium无 no无 no直 straight巴太香占bataixiangzhan0级1级轻light轻 light无no中 medium无 no 无 no直 straight常规栽培对照rice mono-farming中二软占zhongerruanzhan0级2级中medium中 medium轻light重 heavy无 no少 few直 straight2.5 土壤结构与肥力状况从土壤物理性质分析结果来看，鸭稻共作稻田在05cm、510cm和1015cm深度的土壤容重都要比水稻常规栽培稻田低，表明鸭群的活动可以在一定程度上改善稻田土壤的结构，而常规栽培容易使土壤板结（表4）表 4 鸭稻共作模式和常规水稻生产稻田土壤容重分析（g/cm3）项目item土壤深度soil depth（cm）055101015鸭稻共作rice-duck farming100.31118.49138.66常规栽培对照rice mono-farming114.01127.10149.19从土壤养分的分析结果来看，在常规耕作稻田中，播种前土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效氮、有效磷、有效钾等含量与收获前相比，都出现了不同程度的衰减，如土壤有机质含量下降了6g/kg。但对于鸭稻共作稻田，播种前土壤养分含量与收获前相比，有些土壤养分指标如有机质、全氮、有效氮等含量减少，但减少的幅度比常规栽培土壤的要小；部分养分指标，如全磷、全钾、有效磷含量、有效钾反而出现增加的现象。这可能与鸭子的活动和每天排泄粪便（有缓施肥作用）等有关。另外，常规栽培和鸭稻共作两种模式下土壤pH值在生长前后略有增长趋势（表5）。表5 鸭稻共作模式和常规生产方式下土壤化学性质及养分状况差异项目 itempH有机质organic matter(g/kg)全氮total nitrogen (g/kg)全磷total phosphorus P2O5(g/kg)全钾Total potassium (g/kg)有效NAvailable nitrogen (mg/kg)有效P Available phosphorus(mg/kg)有效KAvailable potassium(mg/kg)对照田块Control插秧前before planting5.226.061.561.1817.2762.917.343.7抽穗期heading stage5.320.171.050.8713.6143.397.6821.48收获后after harvest5.420.061.240.9516.9475.422.59鸭 稻共 作田块1 rice- duck farming field No.1插秧前before planting5.129.091.681.0820.1559.298.4553.7抽穗期heading stage5.315.971.571.5518.4954.2324.0838.15收获后after harvest5.524.811.521.2822.4254.2323.3242.59鸭 稻共 作田块2 rice-duck farming field No.2插秧前before planting5.423.111.411.0416.6161.468.8334.81抽穗期heading stage5.323.381.391.0916.6553.067.349.26收获后after harvest5.521.831.341.2218.8477.6843.72.6 经济效益分析从资金投入来看，对于常规稻作系统，化肥、农药在其总投入中占82%；而对于鸭稻共作系统，其主要投入则主要用于购买塑料网、鸭苗、饲料等，约占总投入的85%以上。从系统产出来看，常规稻作系统仅产出水稻，按产量4500kg/hm2，单价1.6元/kg计算，产值为7200元；对于鸭稻共作系统，也按平均产量4500kg/hm2和同等价格计算，水稻产值为7200元，加上鸭的产值3600元，总收入为10800元。扣除成本和农业税，常规稻作系统净收入为4462.5元，鸭稻共作系统净收入为5271元。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，二者相差不大（表6）。但鸭稻共作生产出来的稻米为绿色食品和健康食品，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。同时，鸭稻共作系统产生的生态环境效益和社会效益更是无法估量的。因此，从总体上看，鸭稻共作系统的经济效益要高于比常规稻作系统。表6 常规稻作与鸭稻共作经济效益估算表（元/hm2造）现金支出（元）expenditure (Yuan)现金收入（元）income(Yuan)净收入（元）net income(Yuan)项目item金额amount of money项目item金额amount of money项目item金额amount of money水稻常规栽培rice mono-farming system1稻种 rice seeds1801. 稻谷 rice grain45001.6=72001. 扣除现金支出income-expenditure7200-1612.5=5587.52育秧盘 seedling plates1053肥料 fertilizer937.52. 扣除农业税income-expenditure-agricultural tax5587.5-1125=4462.54农药 pesticide390合计 total1612.5合计 tota