農(nóng)田物種間相互作用的生態(tài)系統(tǒng)功能——以全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)“稻魚系統(tǒng)”為研究范例.pdf

1、糧食安全已成為當(dāng)前全球重要問題之一，世界農(nóng)業(yè)面臨如何持續(xù)生產(chǎn)出充足的糧食同時(shí)又不破壞資源環(huán)境的重大挑戰(zhàn)。人們重新回顧世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展歷程，分析優(yōu)秀傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)的機(jī)理并應(yīng)用于現(xiàn)代可持續(xù)農(nóng)業(yè)的設(shè)計(jì)中。具有1200年歷史的浙江南部稻魚共作系統(tǒng)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的典范，2005年該系統(tǒng)被列入全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)項(xiàng)目。本論文通過農(nóng)戶調(diào)查和田間試驗(yàn)，研究“稻魚系統(tǒng)”內(nèi)在的運(yùn)行機(jī)制，并回答以下問題：(1)系統(tǒng)生產(chǎn)力如何維持穩(wěn)定？(2)系統(tǒng)對(duì)化肥農(nóng)藥的依賴程度

2、如何？系統(tǒng)生產(chǎn)力維持的機(jī)理是什么？研究取得以下主要研究結(jié)果：
　　 1、稻魚系統(tǒng)的生產(chǎn)力穩(wěn)定性及對(duì)化肥農(nóng)藥的依賴
　　 在農(nóng)戶尺度上，采用多樣點(diǎn)定位觀察和取樣分析的方法，在全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)稻魚系統(tǒng)分布地區(qū)(浙江南部丘陵山區(qū))，研究稻-魚共作系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)水稻產(chǎn)量穩(wěn)定性(2006-2010)及其對(duì)農(nóng)藥化肥的依賴性。5年的研究結(jié)果揭示，稻-魚共作系統(tǒng)與水稻單作系統(tǒng)的水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量穩(wěn)定性指數(shù)相似，但水稻單作系統(tǒng)需要施用

3、農(nóng)藥14.85±1.50 a.i.kg ha-1(5年平均)和肥料(氮磷鉀)總投入282.27±26.53 kg ha-1(5年平均)來維持水稻產(chǎn)量及穩(wěn)定性，而稻-魚系統(tǒng)僅需要施用農(nóng)藥6.75±0.75 a.i.kg ha-1(5年平均)和肥料(氮磷鉀)總投入216.20±19.30 kg ha-1(5年平均)來維持。
　　 5年田間試驗(yàn)表明，無農(nóng)藥投入的稻-魚系統(tǒng)水稻產(chǎn)量明顯高于無農(nóng)藥的水稻單作系統(tǒng)，但與使用農(nóng)藥的水稻單作系統(tǒng)

4、無顯著差異。稻-魚系統(tǒng)的水稻產(chǎn)量穩(wěn)定性高于無農(nóng)藥的水稻單作系統(tǒng)，而略低于使用農(nóng)藥的水稻單作系統(tǒng)。
　　 2、稻魚系統(tǒng)有害生物的動(dòng)態(tài)
　　 在全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地及周邊區(qū)域，通過長(zhǎng)期(2006-2010)定點(diǎn)田間試驗(yàn)(完全隨機(jī)區(qū)組)，比較研究稻-魚共作系統(tǒng)和水稻單作系統(tǒng)病蟲草害的發(fā)生規(guī)律。6年的燈誘結(jié)果表明，稻魚系統(tǒng)的稻飛虱發(fā)生量明顯低于水稻單作系統(tǒng)，尤其是在稻飛虱高發(fā)生的年份。5年的田間試驗(yàn)研究結(jié)果揭示，與水稻單作無農(nóng)

5、藥處理相比，稻-魚共作無農(nóng)藥處理的雜草生物量降低93.57％(5年平均)，紋枯病發(fā)生率降低54.35％(5年平均)，稻飛虱密度降低44.74％(5年平均)。在紋枯病和稻飛虱低發(fā)生時(shí)段，稻魚共作處理中魚對(duì)紋枯病和稻飛虱的控制效果與水稻單作使用農(nóng)藥處理的效果相似。
　　 3、稻魚互惠關(guān)系的生態(tài)學(xué)效應(yīng)
　　 稻魚系統(tǒng)中水稻與魚存在明顯的互惠關(guān)系。一方面魚直接取食稻飛虱或由于取食等活動(dòng)碰撞水稻植株導(dǎo)致稻飛虱落入水面，在魚密度為0

6、.8尾/m2的情況下，每叢水稻每天被碰撞26.82次，導(dǎo)致26.04％稻飛虱被控制。另一方面，水稻為魚遮陰和改良水環(huán)境，即使在水稻生長(zhǎng)的高溫季節(jié)，魚也保持旺盛的取食活動(dòng)，與魚單作系統(tǒng)相比，稻魚共作系統(tǒng)水溫降低2.56℃，光強(qiáng)降低1456.29μmol m-2 s-1(于12:00-14:00測(cè)定)，魚的活動(dòng)頻率增加57.6％.此外，稻魚共作系統(tǒng)中水體的氨氮和土壤總氮積累都低于魚單作系統(tǒng)，水稻為魚創(chuàng)造了良好的水體環(huán)境。
　　 4、

7、稻魚系統(tǒng)對(duì)氮素的互補(bǔ)利用
　　 稻魚共作系統(tǒng)氮素的使用比水稻單作低36.51％，但水稻產(chǎn)量仍與水稻單作相似。稻魚共作系統(tǒng)和魚單作系統(tǒng)中，飼料中氮素只有11.10％-14.20％進(jìn)入魚的體內(nèi)，大部分停留在環(huán)境中(水體、土壤和其他)；稻魚系統(tǒng)中水稻31.84％的氮素來自未被魚利用的飼料，從而提高了飼料中氮素的利用效率。
　　 5、稻魚系統(tǒng)對(duì)傳統(tǒng)水稻品種的保護(hù)
　　 以全球重要農(nóng)業(yè)文化遺產(chǎn)地“龍現(xiàn)村”為研究基地，對(duì)延續(xù)