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我国稻蟹共生的三十年——研究进展与展望(含作者评述)
2022/03/04 来源:Reviews in Aquaculture 来源链接:https://mp.weixin.qq.com/s/On0KLfI9ysOPmTE5r5zT3g 浏览:33次


图 水稻与河蟹共生系统

A河蟹以杂草为食;B. 河蟹松土;C. 河蟹捕食害虫;D. 河蟹的排泄物提供肥料;E. 水稻净水;F. 水稻保护河蟹免受天敌的侵害

摘要

稻田养殖中华绒螯蟹Eriocheir sinensis(河蟹)是中国近三十年来发展起来的综合种养最具代表性的模式。与水稻单作相比,稻蟹共作的经济效益和生态效益显著提高。在共养条件下,水稻为河蟹提供了庇护所,改善了水环境,而河蟹则消除了害虫和杂草,减少了对化肥和农药的需求,并稳定了水稻产量。同时,稻蟹共养有助于保护生物多样性和减少温室气体排放。通过深入研究,我国稻蟹共养技术有了重大发展,建立了具有区域特色的生态养殖模式。这些研究在稻田工程、苗种放养、水质调控、饲料投喂、病虫害防控、养殖管理等方面形成了较为完善的养殖行业标准。然而,需要更多的研究来规范稻田工程,优化共养模式,阐明河蟹的营养需求,开发疾病预防和控制方法,阐明稻蟹共养的运行机制,以及确定与外部环境的能量物质交换。最终,稻蟹共养可以高度整合,以利用最少的资源,同时提供最大的经济和环境效益。本文综述了稻蟹综合种养的发展历史、经济效益、系统中的生物(水稻、河蟹、浮游生物、底栖动物、杂草和微生物)、内外环境效益以及未来发展方向,为稻蟹综合种养领域的进一步研究提供理论参考。


关键词

经济效益,环境效益,河蟹,互利共生,稻蟹综合种养


Abstract

Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis) culture in rice paddy fields is a representative model of integrated agriculture-aquaculture systems developed in China over the last 30 years. The economic and ecological benefits of rice-crab coculture are significantly improved compared to those of rice monoculture. Under coculture conditions, rice provides shelter for crabs and improves the aquatic environment, while crabs eliminate pests and weeds, reduce the need for chemical fertilizers and pesticides, and stabilize rice production. At the same time, rice-crab coculture helps protect biodiversity and reduce greenhouse gas emissions. An in-depth study has led to the significant development of rice-crab coculture technology in China and has established ecological breeding models with regional characteristics. These studies have established breeding industry standards for paddy field engineering, stocking mode, water quality control, rice management, feeding, pest control and breeding management. However, more research is needed to standardize rice field engineering specifications, optimize coculture modes, clarify crab nutritional needs, develop disease prevention and control methods, elucidate the operational mechanism of rice crab coculture and ascertain energy-material exchange with the external environment. Eventually, rice-crab coculture can be highly integrated to utilize the fewest resources while providing the greatest economic and environmental benefits. This review provides a theoretical reference for further research in the field of rice-crab coculture, examining aspects such as development history, economic benefits, organisms in the system (rice, crabs, plankton, zoobenthos, weeds and microorganisms), internal and external environmental benefits, and the direction of future development.


keywords

economic benefits, environmental benefits, Eriocheir sinensis, mutualistic symbiosis, rice-crab coculture


作者评述



水稻是世界上养活快速增长人口的最主要作物之一,是全球粮食安全的重要组成部分。几十年来,提高水稻产量的主要措施包括良好的灌溉方法、机械化种植、化肥和杀虫剂的使用。在水稻增产的同时也带来很多问题,如化肥过量使用现象普遍严重,导致土壤板结、酸化、耕地退化,同时氮、磷排放致使水体富营养化,大量的被用于水稻生产中的化学农药尽管有效的防治了水稻病虫草害,但也杀伤了害虫的天敌和其它稻田有益生物,造成生物多样性下降,严重破坏了稻田生态系统的生态平衡。因此,新的形式下要求水稻生产必须从偏重产量向提质增效转变。

综合农业水产养殖系统(IAAS)是以水产养殖和农业系统相结合为基础的,并已被证明在促进可持续农业发展和确保粮食安全方面是有效的。在IAAS,稻田浅水环境可为水生生物提供栖息空间,因而在全球稻田分布区域,都进行了利用稻田养殖水产动物的实践,形成了独特的稻田物种多样性种养体系。在中国,稻田养殖中华绒螯蟹Eriocheir sinensis(俗称河蟹)是近三十年来发展起来的综合种养最具代表性的模式。稻田为河蟹的生存提供了适宜的水体环境、饵料生物,在一定程度上减少了稻田养蟹所需的饲料投入。河蟹排泄的营养物质可以被水稻吸收和利用,此外,河蟹会扰动稻田土壤,增加其孔隙度,促进水稻根系生长和土壤中氮的吸收。因此,稻蟹综合种养提高了资源利用率,减少了系统养分流失,提高了水稻产量和综合效益。

随着中国对稻蟹综合种养技术的深入研究,逐渐形成了具有地域特色种养结合的生态模式,例如: “辽宁盘山模式”、“宁夏稻蟹共作模式”和“吉林稻田养蟹技术模式”等。但是,早期稻蟹共作技术为获得更多的经济价值,主要研究集中在河蟹放养密度、放养规格、水稻产量、总体经济效益等方面。随着科学种养的发展,对稻田生态环境、病虫害防控等研究逐渐深入,特别是经济效益、社会效益和生态效益和谐发展受到广泛关注。本文分别从稻蟹共作对水稻、河蟹、浮游和底栖生物、病虫草害、土壤、经济效益、环境效益等多个角度的影响进行了综述。

尽管已经取得了令人鼓舞的结果,但还有很多方面需要开展深入研究,来进一步完善稻蟹共培养系统,并证明其作为典型的互利共生农田动植物综合种养系统的机制。首先是缺少适应稻田的河蟹和水稻的良种;在中国,已经有5个河蟹国家新品种,但还没有开展针对稻田环境进行的新品种选育,缺少适宜稻田环境的良种,导致河蟹养殖规格偏小,品质不高。同样,养蟹要求种植的水稻抗虫害和抗倒伏能力强,目前也没有专门选育的水稻品种,因此加强对稻蟹综合种养的河蟹和水稻品种筛选是十分必要和迫切的,水稻和河蟹的良种搭配不仅符合新时代农业的发展趋势,也能够进一步提高养殖户经济效益;其次对病害发生缺少应对措施;目前的养殖采用河蟹放养后不用药的策略,但对于病害发生的应对措施尚不健全,缺少对养蟹安全的水稻施肥技术及水稻病虫草害防控技术,安全生态环保的农药替代产品不足,自动化智能精准施药技术急需加强。养殖30多年来,稻田河蟹的病害较为少见,但最近发生的河蟹牛奶病等问题,已经给产业带来了很大影响并有进一步恶化的趋势,目前尚无有效方法进行防治,因此开展稻田环境中河蟹的病害防控以及合理用药等问题研究也是产业急需的。第三,养殖模式仍需进一步优化,在中国北方地区,3月底化冰后,河蟹结束越冬开始摄食饲料,但水稻插秧是在5月底到6月初,两个多月的暂养时间由于水草的缺乏,河蟹的成活率低,并且生长缓慢,因此如何做好放养前的暂养工作以及和稻田的精准衔接仍需要不断摸索。此外,稻田中养殖河蟹已经实现了减肥减药,但能如何合理的施肥和投饵才能达到综合效益的最佳仍需进一步研究,需要借助同位素标记等技术,明确饲料和肥料中的营养元素如何在水稻和河蟹之间进行流动以及在水稻和河蟹产量形成方面的作用,使水稻和河蟹之间高度融合,达到资源最省、经济效益最优、环境效益最明显的目的。第四,基础理论研究还存在很大差距,稻蟹生态种养模式实现了田中种稻、水中养蟹的立体生态种养殖的有机结合,是名副其实的资源节约型、环境友好型和食品安全型产业,但基础理论研究远远没有跟上产业的发展。对于系统内部来讲,水稻和河蟹之间的互利共生机制仍需明确,水稻对河蟹有怎样的庇护作用以及河蟹如何高效适应稻田环境、河蟹与害虫天敌对病虫草害的控害机理、长期养殖河蟹对系统的生物多样性产生怎样的影响尚未解决;对于整个系统来讲,系统与外界环境之间的能量和物质交换方式和程度仍不清楚,这些基础理论问题仍需要科研人员不断的研究才能进一步指导养殖生产。

在中国,稻蟹综合种养产业的发展正在进入一个崭新的阶段,这一阶段将以追求粮食产量稳定与农民增收增效双重兼顾的平稳发展为重点,紧紧围绕生产者、消费者及营销商三方共赢的产业目标,真正科学实现“水稻+河蟹= 粮食安全+食品安全+生态安全+农民增收+企业增效”,科学合理的实现‘1+1=5’的巨大成效。


作者简介


李晓东教授



沈阳农业大学教授,博士,博士生导师,兼任盘锦光合蟹业有限公司董事长。长期从事水生动物育种、育苗及健康养殖技术研究,首创我国北方“稻田养蟹”模式并获得发明专利。成果推广30年来,推动了河蟹养殖产业发展和农民增收。主持承担了多个国家及部省科技项目河蟹育种及健康养殖课题。因在河蟹人工育苗、生态育苗、系列活饵料培养、稻田生态养殖等创新性贡献,获得了国家级科技进步二等奖1项、省科技进步奖一等奖1项,二等奖3项,三等奖4项,农业部丰收计划一等奖1项,市厅级奖5项。2011年主持选育的河蟹新品种“光合1号”通过国家级河蟹新品种审定。发表学术论文100多篇,主编专著《北方河蟹养殖新技术》。先后获得第九届中国青年科技奖、全国百千万人才工程之有突出贡献的中青年专家、辽宁省“兴辽英才计划”创新领军人才等荣誉称号。


姜宏波副教授



沈阳农业大学副教授,博士,硕士生导师,沈阳市高层次人才,美国马里兰大学访问学者。目前主要从事甲壳动物寄生虫病的发病机制及其防控技术以及稻蟹综合种养研究,主持和参与辽宁省重点研发项目等多项国家级和省级课题,为国家虾蟹产业体系寄生虫防控岗位成员。科研上发表SCI论文20多篇,中文核心期刊论文30多篇,获批发明专利2项,为《Aquaculture》、《Fish & shellfish immunology》、《Frontiers in Physiology》、《Frontiers in Marine Science》等近10个SCI期刊审稿人。


包杰博士



沈阳农业大学教师,中国海洋大学博士,硕士生导师,沈阳市高层次人才,美国马里兰大学访问学者。科研上主持和参加多项国家及省市级项目,获辽宁省科技进步一等奖1项,为《Fish and shellfish immunology》和《水产学报》等杂志审稿人。发表科研论文30多篇,其中第一作者发表SCI论文10多篇。


供稿:姜宏波

编译及排版:周楠楠

审核:乔芳、杜震宇


Reviews in Aquaculture 特刊征稿 2021.10.15-2022.4.30

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