“稻鸭共生”生态系统稻季N、P循环

稻鸭共生是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究"稻鸭共生"生态系统N、P循环。结果表明:"稻鸭共生"生态系统N、P输出分别为153.50 kg/hm2和59.03kg/hm2,其中鸭产品N、P输出分别是23.98 kg/hm2和3.10 kg/hm2;"稻鸭共生"系统在目前的N、P养分投入水平下,土壤存在严重的N和P亏缺;鸭子系统N、P输入对系统外饲料投入依赖高,自持能力较差;鸭粪N、P参与当季的稻田养分循环,其循环率分别为10.66%和28.16%。

“稻鸭共生”生态系统重金属镉的转化、迁移及循环特征

重金属镉(Cd)通过污染的饲料和化肥而影响农产品进而危害人体健康已经成为食品安全和生态环境关注的焦点。为完善"稻鸭共生"系统的肥料和饲料管理,建立合理的物质产投结构及降低重金属Cd的生态毒理风险,在湖南省长沙市望城区桐林坳社区开展了2年田间试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,研究分析"稻鸭共生"生态系统重金属Cd的转化、迁移及循环特征。结果表明,"稻鸭共生"生态系统Cd输入量为:肥料>饲料>秧苗>雏鸭,其中肥料Cd输入主要是磷肥输入。"稻鸭共生"生态系统Cd输出主要是水稻籽粒Cd和成鸭Cd。"稻鸭共生"生态系统内循环的Cd主要是鸭粪Cd、杂草Cd、害虫Cd及归还给系统的水稻秸秆Cd和根系Cd。鸭所摄食的Cd主要来自鸭饲料,大鸭饲料Cd输入大于小鸭饲料Cd输入。在"稻鸭共生"生态系统中重金属Cd沿食物链的转化、迁移过程以鸭粪Cd形式放大,且鸭粪Cd高于鸭饲料Cd输入。稻田土壤Cd输出来看,"稻鸭共生"和常规稻作相比无显著差异(P>0.05)。无论是常规稻作还是"稻鸭共生",水稻植株Cd含量次序为根>秸秆>籽粒。与常规稻作相比,"稻鸭共生"没有增加水稻植株Cd含量和Cd积累。糙米和鸭肉镉含量分别为0.033 mg·kg-1和0.008 mg·kg-1,短期来看,"稻鸭共生"能够提供安全无Cd污染的农产品(鸭和稻米)。

“双季稻-鸭”共生生态系统C循环

"稻鸭共生"是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间对比试验,以常规稻作为对照,采用投入产出法,分析"稻鸭共生"生态系统C的输入输出及循环情况。结果表明:"早稻-鸭"生态系统碳输出中,水稻籽粒C占42.21%;水稻秸秆C占38.42%;气态C(CH4和CO2)占18.50%;鸭产品C仅占0.87%。"晚稻-鸭"生态系统碳输出中,水稻籽粒C占53.80%;水稻秸秆C占35.12%;气态C占8.67%;鸭产品C仅占1.07%。两季稻作里,"稻鸭共生"土壤截存C量是2103.2 kg/hm2,水稻植株地上部分固定的C量是15109.96 kg/hm2,水稻根固定的C量是1261.34 kg/hm2,归还给土壤的鸭粪C量是229.87 kg/hm2。鸭子系统C输入主要来自系统外投入的饲料C,早稻季鸭所食的杂草C和害虫C分别为60.53 kg/hm2和2.75 kg/hm2,晚稻季鸭所食的杂草C和害虫C分别为3.64 kg/hm2和6.73 kg/hm2。对"双季稻-鸭"共生生态系统的碳收支与平衡的分析表明,"稻鸭共生"生态系统是碳汇,且固碳潜力大于常规稻作。

传统农业生态系统的农业面源污染防治作用——以贵州从江稻鱼鸭共生模式为例

现代农业在带来粮食高产的同时也造成难以治理的农业污染和生态环境破坏,因而现代农业发展开始转向保护生态环境、可持续的农业形式,同时人们开始重新发现和思考传统农业文化的功能和价值。稻鱼鸭传统农业生态系统与现代生态农业发展中有机农业的生产理念和技术规程天然耦合,蕴含着现代农业所倡导的生态环保、循环经济的可持续发展思路,具有重要的环境、经济和社会价值。从稻鱼鸭系统的特点和功能出发,分析了传统农业地区现代化进程所引发的农业面源污染问题,以及稻鱼鸭传统农业生态系统在农业面源污染中的预防和治理作用。以期通过对稻鱼鸭共生模式的价值挖掘和动态保护,为农业面源污染的防治提供新的启示和思路,同时也为现代农业的可持续发展起到借鉴作用。

“稻鸭共生”生态系统C、N、P及重金属Cd的转化、迁移及循环特征研究

“稻鸭共生”生态系统是充分利用共生互利、生态位和食物链等生态学原理,以稻作水田为条件,以种稻为中心,家鸭田间网养的自然与人工相配合的稻田种养生态系统,是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。“稻鸭共生”系统以鸭子捕食害虫代替农药、以鸭子踩食杂草代替除草剂、以鸭子粪便作为有机肥料代替化肥、以鸭子不间断的活动产生中耕混水效果来刺激水稻生长,实现以田养鸭,以鸭促稻,以鸭护稻,使鸭和水稻共栖生长。“稻鸭共生”作为一种易推广和较为典型的稻田种养结合、水土资源高效利用的生态农业模式在南方稻作区的发展中倍受青睐。

稻鱼鸭复合生态系统的良性循环与种养共生高产技术

本文系统地介绍了稻鱼鸭复合生态系统的结构组成及彼此间的相互关系；对稻鱼鸭复合生态良性循环的生物学原理做了重点论述，并介绍了主要技术措施，从而为稳田高产和养鱼养鸭提供了理论依据和技术指导。

稻鸭与稻鱼生态系统土壤微生物量N和土壤酶活性动态

在一个水稻生长季节,采用田间采样与室内分析的方法,利用氯仿熏蒸培养法、苯酚钠比色法、TTC比色法、高锰酸钾滴定法和茚三酮比色法测定和研究了稻鸭与稻鱼生态系统稻田土壤微生物量N(MBN)和土壤脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性的动态变化,及其与土壤养分和水稻吸N量的相关性。结果表明,(1)随着水稻的生长,土壤微生物量N表现为先上升随后下降,于成熟期有所回升趋势;土壤微生物量N与土壤速效N、全N和全P不相关;由于水稻与微生物对养分的竞争,土壤微生物量N与水稻吸N量不相关;稻田养鸭,养鱼显著地提高了土壤微生物量N。(2)土壤脲酶、脱氢酶和蛋白酶活性都表现出先上升后下降趋势,而过氧化氢酶活性变化不大;稻鸭与稻鱼共作显著地提高了土壤脲酶、脱氢酶和蛋白酶活性,而对过氧化氢酶活性影响不大;线性相关分析表明,在一个稻季内,土壤脲酶和脱氢酶活性与土壤速效N负相关,土壤脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶和蛋白酶活性与土壤全N和全P不相关;土壤脲酶、脱氢酶和蛋白酶活性与水稻吸N量呈显著相关。(3)稻田土壤微生物量N与土壤酶不相关。

稻鸭稻鱼共作生态系统N素平衡的研究

通过田间采样与室内分析相结合的方法,对华中地区稻鸭、稻鱼共作生态系统N素动态及平衡进行了系统研究。结果表明,对于各处理,主要的N输入来自施肥、降雨和灌溉水,其中降雨的N输入量为42.83kgN·hm-2,灌溉水N的输入量分别为34.36(CK)、32.72(RD)和41.72kgN·hm-(2RF)。主要的N损失包括N2O释放、NH3挥发、N淋失、鸭和鱼的收获及水稻吸N。CKN2O释放损失量为4.04kgN·hm-2,显著低于RD的4.31kgN·hm-2和高于RF的3.76kgN·hm-2,表明稻田养鸭能增加N2O释放损失而养鱼则降低N2O释放损失。RD和RFNH3挥发损失分别为43.09和44.89kgN·hm-2,低于CK,这与鸭和鱼的存在降低了田面水pH有关。CK、RD和RFN淋失量分别为6.73、6.11和5.81kgN·hm-2。因鸭和鱼收获而损失的N量分别为0.60和0.18kgN·hm-2。水稻N的吸收是稻田最主要的N损失,CK、RD和RFN吸收量分别为(219.95±20.61)、(273.65±53.49)和(279.22±17.47)kgN·hm-2。N平衡分析显示,施肥和水稻吸N是影响N平衡最主要的影响因素,而NH3挥发损失、降雨和灌溉水N的输入也是影响N平衡的重要因素;与CK相反,由于鸭和鱼的存在,RD和RF为N平衡为正,表明鸭和鱼的存在加速了土壤有机N营养的周转,从而显著提高了水稻N输出。

稻—鸭—鱼共栖生态系统中水稻根系特性及经济效益

通过田间试验,对稻鸭鱼共栖生态系统中水稻根系特性及共栖系统的经济效益进行了研究.结果表明:稻鸭鱼共栖能提高水稻根系活力,在水稻分蘖始期、分蘖盛期、孕穗期、齐穗期和成熟期,稻—鸭—鱼区中的根系α-萘胺氧化力比不放鸭鱼区的分别高18.6%,18.3%,8.3%,13.7%,34.4%.稻—鱼区中的根系α-萘胺氧化力比不放鸭鱼区的分别高9.9%,8.8%,0.8%,7.0%,14.1%.根系总吸收表面积自移栽后迅速增加,到孕穗期前后达到最大值,稻—鸭—鱼、稻—鱼和不放鸭鱼区在孕穗期分别达到2.6907×106,2.3485×106和2.2692×106m2/hm2,自此之后,增长缓慢或略有下降.根系吸收活跃表面积在齐穗期达到最高,稻—鸭—鱼、稻—鱼和不放鸭鱼区分别达到1.1905×106,1.0895×106和1.0301×106m2/hm2;稻鸭鱼共栖对水稻具有一定的增产效果,比稻鱼处理增产231.9kg/hm2,增产率为4.16%,比不放鸭鱼区增产761.5kg/hm2,增产率达15.11%.经方差分析,稻鸭鱼区与不放鸭鱼区比较差异达到极显著水平,和稻鱼区比较差异不显著.

湿地稻-鸭复合生态系统综合效益研究

2000年3月至2001年10月在湖南长沙进行了湿地稻-鸭复合生态系统综合效益的小区试验。结果表明,实行稻-鸭生态种养显著降低稻田甲烷排放量,与常规稻田相比,甲烷排放总量在早稻田与晚稻田分别降低44.2%和40.7%。各处理晚稻田甲烷排放总量高于早稻田甲烷排放总量。养鸭稻田与常规稻田相比,土壤肥力都有所增加,土壤容重降低,>0.25mm团聚体增加2.65～3.12百分点,土壤结构系数增加2.56～6.63百分点。同时,稻田土壤氧化还原状况也得到明显改善。湿地稻-鸭复合生态系统直接的经济效益也远高于常规稻田。

稻鸭、稻鱼共作生态系统土壤可溶性有机N的动态和损失

通过田间试验研究了稻鸭、稻鱼共作生态系统土壤可溶性有机N(SON)的动态和损失,及其与土壤微生物量N和水稻吸N量的相关性。结果表明,(1)土壤SON是稻田土壤主要的可溶性N,其中处理CK,RD和RF土壤SON库分别为121.16,109.30和113.71 kg/hm2,高于土壤无机N库。(2)土壤SON与土壤可溶性无机N显著正相关(p<0.01);在水稻生育期间,土壤SON含量随水稻的生长而逐渐降低;同时由于鸭和鱼的存在,处理RD和RF土壤SON含量显著低于处理CK;土壤SON与水稻累积吸N量呈显著负相关(p<0.01),表明水稻生长强烈影响着土壤SON。(3)在水稻生长前期,渗漏水各形态N含量最大;溶解性有机N(DON)是稻田渗漏水N素的主要形态;同时,统计分析显示,相对于处理CK,RF土壤SON的下渗淋失量显著降低,RD土壤SON的下渗淋失量则略为降低。(4)水稻生育期间,土壤微生物量N不断地变化着,此外,由于鸭和鱼的存在,相对与处理CK,处理RD和RF土壤显著的提高了土壤MBN。同时,由于水稻吸收和N的淋失,土壤微生物量N与土壤SON不相关。总之,在水稻生长期间,土壤可溶性有机N受水稻吸N、微生物吸N与分解和N淋失的共同作用。

稻鸭鱼共栖生态系统CH_4排放规律研究

首次对稻-鸭-鱼共栖生态系统中的甲烷排放通量进行了系统研究。结果表明：甲烷排放通量日变化呈现一定的规律，排放高峰出现在下午14：00～16：00，晚上0：00～4：00达到最低值。稻-鸭-鱼共栖生态系统生态种养期间叫烷排放通量表现出一定的规律，甲烷排放出现2个峰值分别出现在水稻生长返青期、幼穗分化期，第1个峰值为15．813mg／（m^2·h），第2个峰值为9．485mg／（m^2·h）。其次在水稻分蘖盛期，甲烷的排放通最最高可达8．227mg／（m^2·h）。稻-鸭-鱼共栖生态系统中，土壤氧化还原电位增加10．98mV．还原物质总最、活性还原物质总昼分别降低1．46cmol／kg、1．25cmol／kg。稻田甲烷排放与土壤氧化还原电位呈极显著负相关，与还原物质总量、活性还原物质总量呈极显著正相关。

稻-鸭-鱼共栖生态系统中水稻纹枯病的发生规律与分析

通过田间试验,对稻-鸭-鱼共栖生态系统中水稻纹枯病的发生规律进行了研究并建立了相应的数学模型。结果表明:稻-鸭-鱼共栖生态系统中纹枯病发病高峰期的病株率为16.07%,比对照的病株率76.37%低60.30%,控制效果达79%。对照区、稻-鱼区和稻-鸭-鱼区三者的感染系数分别为σ=212.106 1、σ=23.945 8和σ=8.352 0。

稻-鸭复合生态系统产甲烷细菌数量

采用厌氧培养箱技术 ,用最大或然数计数法 (MPN法 )和滚管法同时测定稻 -鸭复合系统和常规稻作系统早稻不同生育期土壤中的产甲烷细菌数量。结果表明 :(1)两系统产甲烷菌数量具有明显的季节变化规律。水稻返青期前 ,两系统的产甲烷菌数量相差不大 ,随着水稻生育期的推进 ,两处理的产甲烷菌数量逐渐增加 ,均在分蘖盛期明显增高 ,孕穗期达到最高 ,乳熟期又显著减少 ,生长后期又有所回升。(2 )稻田围栏养鸭能减少稻田中的产甲烷菌数量 ,特别是减少了稻田甲烷排放高峰期的产甲烷菌数量。在水稻分蘖盛期和孕穗期 ,MPN计数法中 ,稻 -鸭复合生态系统低于常规稻作系统 2 0 .0 %～ 96 .9% ;滚管法计数中 ,前者比后者降低 33.3%～ 98.1% ,两系统的产甲烷菌数量之间的差异均达极显著水平。 (3)产甲烷细菌对甲醇、异丙醇、CO2 / H2 、乙酸钠有嗜好表现 ,对甲胺、甲酸、甲胺 +甲醇 +甲酸 +异丙醇 +乙酸钠 (混合基质 1)、甲酸 +甲醇 +异丙醇 +乙酸钠 (混合基质2 )、甲醇 +异丙醇 +乙酸钠 (混合基质 3)

稻鸭共作生态系统中N_2O排放及经济效益评价

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华,研究稻鸭共作生态系统中N2O排放产生的环境效应并对其经济价值进行评价,为进一步开发利用这一经典农艺提供理论基础和实践依据。采用静态箱技术,研究稻鸭共作生态系统N2O排放规律,并运用增温潜势对稻鸭共作生态系统N2O排放的温室效应及经济效益进行了估算。结果表明,稻鸭共作生态系统N2O排放呈现明显的日变化和季节变化。N2O日变化与鸭子的活动呈现明显的相关性,其排放峰值出现在清晨和16:00;N2O季节变化幅度较大,排放峰值出现在水稻成熟期。在施用等量基肥条件下,稻鸭稻田排放的N2O高于常规稻田,其平均排放通量分别为(149.46±25.81)μg.m-.2h-1和(138.84±25.26)μg.m-.2h-1,产生的温室效应成本分别为283.14yuan.hm-2和265.47yuan.hm-2。除去N2O排放产生温室效应的环境成本,采用稻鸭生态种养技术的经济效益为7687.66yuan.hm-2,比常规不养鸭稻田增加1932.33yuan.hm-2。可见,稻鸭共作技术仍具有较好的推广价值。

稻鸭种养生态系统的碳氮效应及其循环特征

稻田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,其碳氮吸收转化对全球碳氮循环具有不可忽视的作用。稻鸭种养生态系统由于鸭在稻田营养和时空生态位的添加,使稻田生态系统的碳氮循环更趋于复杂化、稳定性和可控性。在概述稻鸭种养生态系统碳氮循环特征的基础上,阐明稻鸭种养生态系统的固碳效益和氮素利用效率,对稻鸭共作生态系统的碳氮代谢及高效利用前景进行展望。

稻鸭复合生态系统中二化螟发生规律的研究

2003年4～10月,在湖南桃江县的稻鸭共栖田中,对二化螟的发生规律进行了研究.结果表明:每公顷放养体重200～400g鸭子300～450只,能使二化螟幼虫的高峰发生期向后推迟9～14d.中稻放鸭区与空白区对照,第二代二化螟幼虫的发生数量减少53.2%～76.8%:放鸭区二化螟为害株率比空白区降低13.4%～47.1%.晚稻第三代二化螟幼虫发生数量放鸭区比空白区减少61.8%,二化螟为害株率降低62.2%.

免耕稻-鸭种养生态系统服务功能价值评估

运用直接市场评价法和间接市场评价法对免耕抛秧稻-鸭生态种养模式、免耕抛秧不养鸭种植模式、翻耕抛秧不养鸭种植模式生态系统物质生产功能、调节大气功能、节水功能、涵养水源功能、营养物质保持功能等价值进行了货币化定量评价.结果表明:免耕抛秧稻-鸭生态种养模式生态系统服务价值为22080.28元/hm2,比免耕抛秧不养鸭高54.83%,比翻耕抛秧不养鸭高73.92%.免耕抛秧稻-鸭生态种养模式物质生产功能价值为10198.70元/hm2,调节大气功能价值为9521.92元/hm2,节水功能价值为871元/hm2,营养物质保持功能价值为847.33元/hm2,涵养水源功能价值为641.33元/hm2.

稻萍鸭生态系统的主要生态效应探讨

稻萍鸭生态系统是一种稻田养萍、养鸭,互促共生、生态环保、有机高效的栽培模式,是一项集有机稻米生产与水禽共养于一体的生态型农业清洁生产模式。稻萍鸭生态系统的主要生态效应有:一是抑制稻田杂草的发生和危害,控制效果达95%以上,其对阔叶杂草控制效果最好,对双子叶和单子叶杂草控制效果良好。二是压低害虫基数,减轻害虫发生和危害,其对稻飞虱等虫害的控制效果较好。三是控制水稻病害,尤其是水稻纹枯病得到有效控制。四是改良土壤,表现为土壤养分库数量有不同程度的增加,土壤结构有较好的改善,土壤环境条件得到明显的改善,有利于水稻对养分的吸收。五是刺激作用,在稻鸭共作的效果中,由于鸭的活动刺激了水稻生长。

稻—鸭—油种养模式下农田生态系统的养分平衡状况

采用实地访问和田间调查的方式,对江苏省句容市稻—鸭—油种养模式下农田生态系统施肥状况进行调查,对氮、磷、钾输入输出的数量特征及其平衡状况进行了分析。结果表明:稻—鸭—油模式下农田生态系统中养分平衡比稻—油系统有所改善,氮、磷盈余较少,钾亏缺比较轻。氮、磷、钾比例为1∶0.227∶0.436;氮、磷、钾盈亏率分别为25.59%、121.99%、-8.34%。