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稻蟹共生对稻田杂草的生态防控试验研究_稻田杂草名称及图片

发布时间:2019-02-24 04:01:50 影响了:

  摘要:为了克服稻田大量施用化学农药除草的弊端,通过在稻田食物链中增加河蟹,对稻蟹共生稻田中杂草的消长动态进行系统研究。结果表明,试验点稻田杂草主要以稗草[Echinochloa crusgalli(L.)Beauv]为主,其他杂草只占很少一部分。养蟹投饵田中杂草的株防效和鲜重防效分别可达26.43%~44.33%、17.72%~42.84%;养蟹不投饵田的稻田杂草的株防效和鲜重防效均可达50%以上。说明稻蟹共生可利用河蟹控制杂草,降低杂草与水稻的竞争,能基本控制杂草的危害。
  关键词:水稻;河蟹;生态系统;杂草
  中图分类号:S966.1文献标识码:A文章编号:0439-8114(2011)08-1574-05
  
  Ecological Prevention and Control of Weeds in Rice-crab Polycultured Field
  
  L?� Dong-feng1,WANG Wu1,MA Xu-zhou1,WANG Qing1,WANG Ang1,CHEN Zai-zhong1,TANG Shi-qiao2
  (1. College of Fisheries and Life, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
  2. Institute of Crab Technology in Panshan County of Liaoning Province, Panjin 124000, Liaoning, China)
  
  Abstract: Chinese mitten crab(Eriocheir sinensis) was stocked in paddy field to relief the overuse of chemical pesticides in paddy field. The effect of ecological prevention and control of weeds was studied by assessing the dynamics of weed growth in rice-crab polycultured fields. The results showed that barnyard grass [Echinochloa crusgalli(L.) Beauv] was the dominant weed while other weeds accounted for only a small fraction in the paddyfield. The weed decreased by 26.43%~44.33% in individual number and 17.72%~42.84% in wet weight in bait-casting polycultured field; while the crab-culturing paddy fields without baits showed 50% decrease of both individual number and wet weight of weeds. Weeds could be controlled effectively through raising crabs in the rice field, which reduced the competitive ability of weeds in paddy field.
  Key words: rice; crab; ecosystem; weeds
  
  稻田杂草是水稻生长发育和产量提高的重要不利因素之一[1-7]。采用化学除草剂能迅速扑灭草害,但化学除草剂在杀灭杂草的同时,也造成了农田杂草群落的演替,特别是长期使用单一药剂,更加速了稻田杂草群落向多年生难治杂草群落演变,同时杂草的抗药性以及除草剂的药害问题也日趋严重[8-12]。随着人们的食品安全和环境保护意识增强,化学除草剂大量使用所造成的问题,已越来越被人们所重视[13-17]。
  稻蟹共生技术是指在稻田内既种稻又养蟹、稻蟹互利共生的复合生态农业技术,在我国已经有近30年的发展历程[18]。该技术应用农业生态学中的食物链理论、生态位理论和种间互利共生理论,融传统的精细耕作农业、现代低耗高效农业、无公害农业、立体农业于一体,采取种植、养殖相结合的方法,重建了稻蟹互利共生、安全生长的稻田生态系统,生产出无公害稻米以及消费者喜食的河蟹,对稳定粮食生产、改善人们食物结构、增加农民收入等都起到了积极的作用[19]。
   目前我国的水稻生产,已开始从单纯追求高产向以健康、安全为前提的优质高产转变。在杂草的防除策略上,要求尽量减少化学除草剂的使用,提倡采用生物、生态的措施来综合治理杂草[20-22]。在现有的稻田栽培管理体系中,尚缺少切实可行的生态控草措施[23]。稻蟹共生利用河蟹好动、勤觅食的生活习性,起到了中耕、除草的作用[24,25]。但有关稻田养蟹除草的详细功效鲜见报道。本试验在前期观察的基础上,对放蟹后稻田中杂草的生长动态规律进行了研究,以期为稻田杂草的综合防治提供理论依据。
  1试验情况
  1.1试验地点
  试验地为辽宁省盘锦市盘山县坝墙子镇姜家村稻田养蟹示范基地,位于北纬40°40′-41°27′、东经121°31′-122°28′,常年平均气温8.4℃,无霜期174 d,年降雨量612 mm。
  1.2试验材料
  蟹种为辽蟹,规格12 g/只;水稻品种为辽星1号;试验田土壤为黏土,田间土壤肥力均匀一致,各处理施肥量相同。
  1.3试验设计
  水稻4月27日播种,5月31日插秧,采用“大垄双行”(即40 cm垄,常规为30 cm垄)栽插方式,能有效地解决水稻株行距较小,导致封垄早,后期通风透光不良,底部叶枯死较早,造成水稻早衰、干物质积累受阻等问题,从而提高水稻光能利用率,充分发挥边际效应[26]。每公顷基本苗82.04万株,平均每蔸4.1株。6月10日放蟹入稻田,9月25日收蟹。施肥方式:在稻田进行耙地时,一次性施入生物性菌肥为底肥,施用量为750 kg/hm2,并在水稻移栽后,追施尿素75 kg/hm2,分2次施用。
  小区试验设3个处理,每处理设3次重复,小区面积为0.2 hm2;区组随机排列。小区之间由塑料布隔离防逃,养蟹区四周用塑料布作围栏以防止河蟹逃跑。3个处理分别为:①养蟹投饵区(A),每小区放蟹4 kg于插秧后第十天放蟹入田。投放河蟹饲料。②养蟹不投饵区(B),除不投放河蟹饲料外,其他同养蟹投饵区。③不养蟹不投饵区(空白对照C),不放蟹。3个处理均不使用除草剂和化学农药。
  大面积示范:稻田养蟹面积4 hm2,河蟹体重平均12 g/只,每公顷放蟹60 kg。在杂草发生高峰期观察养蟹田杂草消长情况。
  1.4试验数据采集
  前期观察杂草的生长动态;禾苗封行时,开始调查杂草的种类和密度;后期调查各处理区杂草的生长情况。分别于6月30日、7月17日、7月30日、8月17日和9月30日进行调查,各处理按照梅花形5点取样法,每点取1 m2,调查杂草种类和株数,然后称量杂草的鲜重,并分别比较在水稻的不同生育期河蟹对杂草的控制效果[27]。根据插植密度折算面积计算每平方米杂草密度。在水稻生长的各个时期拔起相同面积区域内杂草(含根系)称鲜重,计算株防效和鲜重防效[28]。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文   防控效果=(对照区杂草密度-防控区杂草密度)/对照区杂草密度×100%
  株防效=(对照区杂草株数-处理区杂草株数)/对照区杂草株数×100%
  鲜重防效=(对照区杂草鲜重-处理区杂草鲜重)/对照区杂草鲜重×100%
  1.5数据处理
  试验数据用SPSS12.0软件[29]处理,样本间的差异显著性用ANOVA软件分析。
  2结果与分析
  2.1杂草的种类和优势种调查
  据试验观察,试验田杂草的主要种类有,雨久花科的鸭舌草[Monochoria vaginalis(Burm. f.)Presl]和水葫芦[Eichhornia crassipes (Mart.) Solms]、禾本科的稗[Echinochloa crusgalli (L.) Beauv]、水鳖科的苦草[Vallisneria natans (Lour.) Hara]、眼子菜科的眼子菜[Potamogeton octandrus Poir]、泽泻科的野慈姑(Sagittaria trifolia Linn. Var.sinensis)。还有部分杂草,如玄参科的陌上菜[Lindernia procumbens (Krock.) Philcox.]、千屈菜科的节节菜(Lythraceae Rotala Linn)、莎草科的异型莎草(Cyperus difformis Linn.)、禾本科的千金子[Leptochloa chinensis (Linn.)Nees]、柳叶菜科的丁香蓼(Ludwigia prostrata Roxb)和莎草科的牛毛草[Eleocharis yokoscensis(Franch.et Sav.)Tang et Wang]等,数量较少。从其种群数量和密度分析,试验田杂草的主要优势种为:鸭舌草、稗草、水葫芦、苦草、眼子菜和野慈姑。其空间分布为,稗草和野慈姑为上层草,鸭舌草、水葫芦、眼子菜和苦草分布在下部。
  2.2养蟹稻田对杂草的控制
  稻田养蟹控制稻田杂草的主要机理是:利用河蟹的杂食性和长时间的活动,不断摄食稻田杂草,河蟹活动引起的浑水也能够抑制杂草种子和病原体的萌发、杂草幼苗的光合作用,从而有效地控制了杂草的发生基数和危害程度。
  稻田杂草在禾苗插秧后3~5 d即可萌芽生长,被翻压杂草于立苗时恢复生机,至禾苗封行时杂草达到生长高峰。在放蟹区,由于河蟹的摄食,杂草即生即食,难以成长。由于上一年稻田使用化学药物除草,所以试验区稻田杂草的种类和数量较其他稻田少,而且稻田杂草以稗草等少数几种为主,其他杂草只占很少一部分,因此本研究仅对稻田主要杂草的个体密度和杂草的整体密度进行比较。
  表1中的时间点分别是稻生长的5个时期:分蘖期、拔节期、孕穗期、齐穗期和成熟期。表1表明,在水稻生长的4个时期(除去分蘖期),养蟹投饵稻田和养蟹不投饵稻田均与对照稻田的杂草密度之间存在显著差异(P<0.05);养蟹稻田和不养蟹稻田的主要杂草均以稗草为主,而且在水稻生长的5个时期,不同处理稻田之间的稗草密度均存在极显著差异(P<0.01)。在水稻分蘖期,对照稻田和养蟹投饵稻田的杂草眼子菜和鸭舌草,均与养蟹不投饵稻田之间存在极显著差异(P<0.01),对照稻田和养蟹稻田之间的野慈姑和水葫芦均存在极显著差异(P<0.01);在水稻生长的拔节期和孕穗期,养蟹投饵稻田、养蟹不投饵稻田均与对照稻田的主要杂草之间存在显著差异(P<0.05);在水稻生长的齐穗期,养蟹投饵稻田与养蟹不投饵稻田、对照稻田的主要杂草之间均存在显著差异(P<0.05);在水稻生长的成熟期,稻田杂草仅有稗草和少量其他杂草,而野慈姑、鸭舌草、水葫芦和眼子菜等杂草基本消失,原因可能是被河蟹摄食或者是杂草成熟枯萎。在水稻生长的前4个时期,对照稻田的水绵都较多,成熟期稻田的水绵较少;而养蟹投饵田在水稻拔节期水绵也较多,其他时期水绵较少;养蟹不投饵稻田的水绵在水稻生长的各个时期均较少。在水稻的拔节期和孕穗期,对照稻田和养蟹投饵稻田的浮萍都比较多,养蟹不投饵稻田较少;在水稻分蘖期和成熟期3种处理稻田的浮萍均较少;在水稻齐穗期,养蟹稻田浮萍较少,而对照田浮萍较多。
  表2中的时间分别对应稻生长的5个时期:分蘖期、拔节期、孕穗期、齐穗期和成熟期。表2表明,在水稻分蘖期,养蟹稻田杂草的鲜重以及干重和不养蟹稻田相比,投饵稻田和对照稻田差异不显著(P>0.05),而不投饵稻田和对照稻田差异显著(P<0.05)。养蟹投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效都在30%以内,而养蟹不投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效均在60%以上。在水稻拔节期,对照稻田和养蟹稻田在杂草鲜重和干重方面均存在极显著差异(P<0.01),养蟹稻田的株防效和鲜重防效均达到40%以上。在水稻孕穗期,对照稻田和养蟹稻田在杂草的鲜重和干重方面均存在极显著差异(P<0.01),养蟹投饵稻田的株防效和鲜重防效均在30%以上,养蟹不投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效均在50%以上。在水稻齐穗期,养蟹稻田和对照稻田的杂草鲜重和干重均存在极显著差异(P<0.01);养蟹投饵稻田和不投饵稻田的杂草干重和鲜重均存在显著差异(P<0.05);养蟹投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效在30%左右,养蟹不投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效在50%以上。在水稻成熟期,养蟹稻田和对照稻田杂草在干重和鲜重方面均存在极显著差异(P<0.01),养蟹投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效在30%以上,养蟹不投饵稻田的杂草株防效和鲜重防效在50%以上。
  表3中,3个处理组稻田的水稻平均产量分别为:养蟹投饵田10 495 kg/hm2,养蟹不投饵田10 405 kg/hm2,对照田9 665 kg/hm2;养蟹投饵田和养蟹不投饵田平均河蟹产量分别为405 kg/hm2和381 kg/hm2(表3)。养蟹投饵田和养蟹不投饵田的水稻产量间差异不显著(P>0.05),而均与对照田的水稻产量间存在极显著差异(P<0.01)。说明河蟹的引入,不仅减少了稻田杂草,还增加了水稻产量,同时也证实稻田杂草直接影响稻田水稻产量。
  3讨论
  传统稻作生态系统生产结构与层次简单,物质循环与能量流动级数少,缺乏自身调节功能,因而不能控制草害的发生发展,需要外界投入大量的除草剂。而这又造成农田生态系统稳定性和持续性较差,极易退化,还给生态环境带来了压力[26-30]。稻田引入河蟹后,将原来空缺的潜在生态位转变为被实际利用的生态位,充分发挥了这些生态位的效能。首先,能将稻田中、下水层虚置的空间生态位部分利用,在稻田内部实现了垂直空间的立体开发,达到一水多用,提高了对水资源的利用效率;其次,利用了稻田的营养生态位。在稻田中存在着杂草、水稻害虫、浮游生物和底栖生物,在单作稻田中,白白流失,而且还消耗系统内的物质和能量。稻蟹混养后,能被河蟹所摄食,其所蕴含的生物质能转化为河蟹的化学潜能[24]。
  河蟹摄食杂草能有效解决稻田化学除草带来的杂草群落演替的恶性循环。试验结果表明,稻田中放养河蟹后,一些多年生的顽固性杂草,如野慈姑、浮萍、水葫芦和鸭舌草等得到有效的防控。因此,河蟹对杂草的摄食是非选择性的。在试验的养蟹稻田和对照田中,杂草的种类和数量均较少,如眼子菜、鸭舌草、野慈姑和水葫芦较往年少许多,产生这种情况的原因可能和上一年稻田使用除草剂有关。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文   水绵是稻田恶性杂草之一[31]。辽宁省每年稻田水绵发生面积约占全省水稻面积的1/10左右。其中,严重发生、明显影响水稻生长和产量的面积每年约2万~5万hm2,而且,其发生面积越来越大,程度逐年加重。主要发生地带是辽河三角洲稻区的盘锦、营口等地以及黄海滨海稻区的丹东、庄河[32]。由于稻田水绵的快速繁殖影响河蟹的生长,因此,水绵在养蟹稻田中的危害更严重。近年来,盘锦地区水绵的发生面积有扩大趋势,给稻田杂草防治带来了困难,严重影响了水稻的正常生长发育。但在一些环境条件相似的相邻田块,水绵发生的程度差异较大。因此,其发生机制尚待进一步深入研究。
  4结论
  稻田养蟹是一项生态型的种养新技术。利用稻田中的杂草、昆虫、水中的浮游和底栖生物养蟹,不仅保证了河蟹的生长,起到了除草、灭虫、净田的良好效果,同时还具有过腹还田增加土壤肥力的作用[33]。既能促进水稻生长,又能协调水稻群体与个体、水稻与杂草之间争肥争光的矛盾,改善水稻群体的生态环境,从而提高稻田的生产效益。稻蟹共生,利用生物直接控制杂草对水稻的生长形成的生态抑制,可基本控制稻田杂草危害,同时对稻田的经济效益产生了积极影响。
  致谢:盘锦市水产研究所白国福所长、盘山县海洋与渔业局张士凯局长、副局长张作振和陈卫新、盘山县河蟹技术研究所副所长于永清及尤素霞、张华库、史庆义对试验工作给予帮助,在此表示感谢!
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