蔡淑芳 黃獻(xiàn)光 黃惠珍 包 巍 張 鐘 雷錦桂

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所, 福州 350003)

生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)是推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的突破口。近年來, 現(xiàn)代生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的稻漁綜合種養(yǎng)模式蓬勃發(fā)展, 產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大, 新業(yè)態(tài)新模式不斷涌現(xiàn)。2020年, 全國(guó)稻漁綜合種養(yǎng)面積突破2.53×106公頃; 其中稻魚共作模式面積占比達(dá)39.02%, 是主要的綜合種養(yǎng)模式之一。在稻田系統(tǒng)中開展稻魚共作, 對(duì)高效利用資源、保障食物供給和降低環(huán)境影響具有重要意義[1,2]。首先, 水稻種植和魚類養(yǎng)殖的結(jié)合可提高有限耕地和淡水的利用效率。其次, 稻魚共作可同時(shí)生產(chǎn)碳水化合物和動(dòng)物性蛋白, 是提高人類營(yíng)養(yǎng)水平和減輕貧困的動(dòng)植物綜合種養(yǎng)方式之一。再次, 稻魚系統(tǒng)基于稻田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)資源的循環(huán)利用, 可減少農(nóng)藥化肥的投入, 對(duì)水體和土壤環(huán)境影響較小。全球稻田面積1.63×108hm2, 主要分布在東亞及東南亞國(guó)家和地區(qū); 90%以上稻田為淺水環(huán)境, 為水生生物的天然繁殖和水產(chǎn)生物的人工養(yǎng)殖提供了優(yōu)越的基礎(chǔ)環(huán)境[3]。然而, 目前全球稻田開展綜合種養(yǎng)的比例仍較低。

稻漁共作是否及如何影響水稻的產(chǎn)量一直是人們普遍關(guān)注的問題。已有較多研究就稻魚共作對(duì)水稻產(chǎn)量的影響進(jìn)行了定量分析, 這些研究成果對(duì)把握水稻產(chǎn)量在稻魚共作情景下的變化趨勢(shì), 進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策和保障糧食安全具有重要作用。但是, 現(xiàn)有的定量研究結(jié)果之間存在一定差異,且差異不僅表現(xiàn)在產(chǎn)量變化數(shù)值上, 也表現(xiàn)在產(chǎn)量變化方向上[4,5]。Gurung等[6]認(rèn)為盡管稻魚共作有3%—5%的水稻種植面積損失, 但與水稻單作相比,共作水稻產(chǎn)量提高了9%; Tsuruta等[7]認(rèn)為由于魚排泄物的施肥作用使共作水稻產(chǎn)量較單作提高了20%。Xie等[8]發(fā)現(xiàn)稻魚系統(tǒng)中, 水稻單作與稻魚共作處理間水稻產(chǎn)量無顯著性差異, 但稻魚共作中的殺蟲劑和化肥施用量分別降低了68%和24%。梁玉剛等[9]研究表明, 在壟作模式和15 cm壟溝水位條件下, 稻魚處理水稻產(chǎn)量較水稻單作降低了29.98%;車陽(yáng)等[10]則發(fā)現(xiàn), 由于較少的肥料投入, 前者較后者顯著降低了7.11%—7.54%?，F(xiàn)有研究間的分歧為稻魚共作的推廣應(yīng)用帶來了諸多不確定性。分歧的原因是什么? 稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)是否具有年代特征和區(qū)域性? 田間基礎(chǔ)條件、水稻品種、肥藥管理等是否會(huì)影響稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)? 這些問題的答案無法在獨(dú)立的田間試驗(yàn)研究中得到, 需要運(yùn)用科學(xué)的分析方法對(duì)全球范圍內(nèi)的獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合性分析。鑒于此, 本研究通過收集現(xiàn)有的相關(guān)田間試驗(yàn)數(shù)據(jù), 運(yùn)用Meta分析方法, 定量研究全球范圍內(nèi)稻魚共作對(duì)水稻的產(chǎn)量效應(yīng), 并探討時(shí)間區(qū)域、田間條件、水稻品種、肥藥管理、魚苗投放和投喂管理等因素對(duì)產(chǎn)量效應(yīng)的影響程度, 為稻魚共作模式的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究基于中國(guó)知網(wǎng)、維普及Web of Science、Springer等中英文數(shù)據(jù)庫(kù), 以“水稻Rice”“魚Fish”“生長(zhǎng)Growth”“產(chǎn)量Yield”等及其組合為主題進(jìn)行文獻(xiàn)檢索。所收集文獻(xiàn)為2021年12月31 日之前國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的關(guān)于稻魚共作對(duì)水稻產(chǎn)量影響的田間試驗(yàn)研究論文。并基于以下5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所檢索的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選: (1)同一研究中必須包含稻魚共作和水稻單作對(duì)照處理; (2)試驗(yàn)處理的重復(fù)數(shù)≥3; (3)文中列有相關(guān)處理產(chǎn)量的均值及標(biāo)準(zhǔn)差, 或提供了相關(guān)處理各重復(fù)的產(chǎn)量; (4)試驗(yàn)地點(diǎn)、田間條件、栽培管理、養(yǎng)殖管理、測(cè)產(chǎn)方式等基本信息清晰;(5)補(bǔ)充原文參考文獻(xiàn)中引用但未被檢索到的遺漏文獻(xiàn)。

通過數(shù)據(jù)直接提取和WebPlotDigitizer軟件提取方式, 提取論文中稻魚共作與水稻單作的產(chǎn)量及標(biāo)準(zhǔn)差、處理重復(fù)數(shù)及其他相關(guān)信息, 共得到水稻產(chǎn)量數(shù)據(jù)102對(duì)用于Meta 分析。匯總數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度為1990—2021年, 地理跨度包含了中國(guó)、印度、日本、孟加拉國(guó)、印度尼西亞等國(guó)家。

1.2 效應(yīng)值計(jì)算

本研究采用隨機(jī)效應(yīng)模型評(píng)估稻魚共作對(duì)水稻的產(chǎn)量效應(yīng), 選取反應(yīng)比(R)的自然對(duì)數(shù)(lnR)作為Meta分析的效應(yīng)值[11,12], 來評(píng)價(jià)稻魚共作對(duì)水稻產(chǎn)量的影響。具體的計(jì)算公式如下:

式中, lnR為效應(yīng)值,X t與Xc分別表示稻魚共作與水稻單作處理下水稻的產(chǎn)量均值, 單位為kg/667 m2。

對(duì)數(shù)反應(yīng)比的方差計(jì)算公式:

式中,St和Sc分別表示稻魚共作與水稻單作處理的產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差;nt和nc分別表示稻魚共作與水稻單作處理的樣本數(shù)量。

為了便于對(duì)結(jié)果的解釋, 將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)化為R(反應(yīng)比), 再根據(jù)下面公式計(jì)算增產(chǎn)率Z:

依據(jù)轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析和討論。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Stata軟件進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析, 使用Origin軟件作圖。

綜合效應(yīng)分析一般地, 以綜合效應(yīng)值的95%置信區(qū)間是否包含0來判斷變量的效應(yīng)。為便于對(duì)結(jié)果的解釋, 根據(jù)增產(chǎn)率與效應(yīng)值之間的關(guān)系,本文以綜合增產(chǎn)率的95%置信區(qū)間是否包含0來說明稻魚共作對(duì)水稻的產(chǎn)量效應(yīng)。若其全部大于0,說明稻魚共作對(duì)水稻具有顯著的正/增產(chǎn)效應(yīng); 若全部小于0, 則具有顯著的負(fù)/減產(chǎn)效應(yīng); 若區(qū)間包含0, 則無顯著的產(chǎn)量效應(yīng)。

異質(zhì)性檢驗(yàn)采用Q檢驗(yàn)和I2檢驗(yàn)進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn), 以考察稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)是否受其他相關(guān)因素影響。若Q檢驗(yàn)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)或I2>50%, 則提示研究間存在異質(zhì)性; 反之則不存在異質(zhì)性。

發(fā)表偏倚檢驗(yàn)采用失安全系數(shù)Nfs和剪補(bǔ)法檢驗(yàn)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)表性偏倚。若Nfs

1.4 分亞組Meta分析

因不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)的氣候條件、耕作措施差異較大, 且魚苗投放、投喂管理等諸多因素對(duì)稻魚共作水稻產(chǎn)量有一定影響。因此, 本研究對(duì)已有的數(shù)據(jù)以多種方式進(jìn)行分組(表1), 考察不同亞組對(duì)稻魚共作水稻產(chǎn)量效應(yīng)的影響程度, 以尋找更加詳細(xì)的異質(zhì)性信息。

2 結(jié)果

2.1 稻魚共作對(duì)水稻產(chǎn)量的綜合效應(yīng)值

研究結(jié)果表明(表2), 稻魚共作的水稻增產(chǎn)率達(dá)到17.2%, 置信區(qū)間為9.4%—25.6%, 顯著高于水稻單作(P<0.001)。異質(zhì)性檢驗(yàn)Q值達(dá)到顯著水平(P<0.001),I2值達(dá)50.76%, 表明各研究間存在一定的異質(zhì)性, 需要引入解釋變量。通過失安全系數(shù)(Nfs)計(jì)算可知, Nfs值為1243, 大于5n+10; 且剪補(bǔ)前后稻魚共作對(duì)水稻均具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng), 說明發(fā)表偏倚較小, 綜合效應(yīng)值結(jié)果可靠。

表2 稻魚共作對(duì)水稻產(chǎn)量的綜合效應(yīng)值Tab.2 Comprehensive effect size of rice yield under rice-fish culture

2.2 稻魚共作對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)的亞組分析

時(shí)間區(qū)域與田間條件對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)分析由表1可見, 試驗(yàn)區(qū)域、氣候類型對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)影響的差異顯著(P<0.05), 試驗(yàn)?zāi)攴?、田溝布局的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著(P>0.05)。由圖1可見, 不同試驗(yàn)?zāi)攴荨?guó)內(nèi)外區(qū)域的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng),2011年以后試驗(yàn)?zāi)攴?12.9%, 3.8%—22.8%)和國(guó)外區(qū)域(29.4%, 15.7%—44.8%)的顯著且較高, 2010年以前試驗(yàn)?zāi)攴莺蛧?guó)內(nèi)區(qū)域的不顯著且較低。2種氣候類型的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng)且顯著, 熱帶氣候的較高(36.7%, 21.6%—53.6%)。4種田溝布局的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng), 但僅有田溝布局為一側(cè)(L1)的顯著且最高(34.2%, 16.0%—55.2%), 其余3種田溝布局的不顯著且較低。

圖1 時(shí)間區(qū)域與田間條件對(duì)水稻產(chǎn)量的效應(yīng)分析Fig.1 Effect analysis of time, region and field conditions on rice yield

水稻品種與肥藥管理對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)分析由表1可見, 施肥管理(施肥次數(shù)、施肥方式、施肥品種)、施藥與否對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)影響的差異顯著(P<0.05), 水稻品種的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著(P>0.05)。由圖2可見, 2種水稻品種、施藥與否的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng)且顯著, 但粳稻(22.4%, 1.1%—48.2%)和施藥(56.4%, 28.0%—91.2%)的較高。除施肥3次以外, 其余3種施肥次數(shù)的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng)但不顯著; 施肥3次的顯著且產(chǎn)量效應(yīng)最高(34.6%, 17.8%—53.9%)。3種施肥方式和施肥品種的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng); 單一追肥(TF)、基肥加追肥(BTF)及施用有機(jī)肥與無機(jī)肥(OIF)、單一有機(jī)肥(OF)的顯著且較高, 單一基肥(BF)和單一無機(jī)肥(IF)的不顯著且較低; TF(37.7%, 17.3%—61.5%)和OIF(42.2%, 18.3%—71.0%)的最高。

圖2 水稻品種與肥藥管理對(duì)水稻產(chǎn)量的效應(yīng)分析Fig.2 Effect analysis of rice varieties, management of fertilizer and pesticide on rice yield

表1 數(shù)據(jù)分組情況及Meta亞組分析結(jié)果Tab.1 Data grouping and results of sub-group meta-analysis

魚苗投放與投喂管理對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)分析由表1可見, 投苗時(shí)間、養(yǎng)殖模式、投苗密度及投喂與否對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)影響的差異顯著(P<0.05), 投苗規(guī)格及投苗生物量的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著(P>0.05)。由圖3可見, 3種投苗時(shí)間的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng), 投苗時(shí)間為水稻移栽后21—25d的顯著且最高(38.2%, 16.4%—64.1%), 0—10d、11—20d的不顯著且較低。單養(yǎng)(MC)的產(chǎn)量效應(yīng)為正效應(yīng)且顯著并最高(20.70%, 10.00%—32.40%), 立體養(yǎng)殖(VC)的為正效應(yīng)但不顯著并較低, 混養(yǎng)(PC)的為負(fù)效應(yīng)但不顯著并最低。2種投苗規(guī)格和投苗生物量的水稻產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng), 規(guī)格為≤40 g/尾(20.9%, 8.0%—35.5%)、生物量為≤30 g/m2(26.8%,12.9%—42.4%)的顯著且較高, 40—70 g/尾、30—65 g/m2的不顯著且較低。投苗密度為≤1 尾/m2的產(chǎn)量效應(yīng)為正效應(yīng)且顯著并較高(23.1%, 12.9%—34.2%), 1—5.25 尾/m2的為負(fù)效應(yīng)且不顯著并較低。投喂與否的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng)且顯著, 但未投喂飼料的較高(40.8%, 13.3%—74.9%)。

圖3 魚苗投放與投喂管理對(duì)水稻產(chǎn)量的效應(yīng)分析Fig.3 Effect analysis of fry stocking and feeding management on rice yield

測(cè)產(chǎn)方式對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)分析由表1可見, 測(cè)產(chǎn)方式對(duì)水稻產(chǎn)量效應(yīng)影響的差異不顯著(P>0.05)。由圖4可見, 2種測(cè)產(chǎn)方式的產(chǎn)量效應(yīng)均為正效應(yīng)且顯著, 實(shí)際產(chǎn)量(AY)的產(chǎn)量效應(yīng)較高(21.2%, 9.7%—34.0%)。

圖4 測(cè)產(chǎn)方式對(duì)水稻產(chǎn)量的效應(yīng)分析Fig.4 Effect analysis of yield estimation method on rice yield

3 討論

3.1 稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)

本研究結(jié)果表明, 稻魚共作的水稻增產(chǎn)率達(dá)到17.2%(9.4%—25.6%), 顯著高于水稻單作。稻魚共作增加了稻田有效養(yǎng)分, 促進(jìn)了水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收,減少了稻田養(yǎng)分的損失等, 促使水稻產(chǎn)量明顯提高[13,14]。首先, 魚排泄物和未被利用的飼料提高了稻田水體和土壤有效養(yǎng)分, 且其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可被水稻作為肥料再次利用[15]; 其所含的豐富有機(jī)質(zhì)也有利于微生物增殖, 進(jìn)而促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)和土壤原有養(yǎng)分的活化[16]。其次, 魚在田間活動(dòng)攪動(dòng)土壤和水體,增加土壤孔隙度, 減小土壤容重, 促進(jìn)土壤養(yǎng)分的釋放[17]; 且有利于水稻根系的生長(zhǎng)發(fā)育, 促進(jìn)養(yǎng)分吸收。再次, 稻魚共作稻田長(zhǎng)期處于淹水狀態(tài), 稻田水層的存在既可減少水體養(yǎng)分流失[18], 亦可增加土壤肥力, 有助于水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收。最后, 魚的攝食活動(dòng)減輕了病菌、病蟲對(duì)水稻的侵害, 減少水稻的養(yǎng)分和產(chǎn)量損失; 且魚類取食雜草、水生生物及水藻等, 減少了其對(duì)土壤和水體養(yǎng)分的吸收, 使更多的養(yǎng)分流向水稻[7], 促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。

3.2 影響稻魚共作產(chǎn)量效應(yīng)的因素

時(shí)間區(qū)域與田間條件本研究結(jié)果表明, 試驗(yàn)區(qū)域、氣候類型的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異顯著, 而且國(guó)外和熱帶氣候區(qū)域具有較高且顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。究其原因, 水稻主要生產(chǎn)區(qū)域國(guó)內(nèi)主要分布在亞熱帶氣候區(qū)域, 國(guó)外主要在熱帶氣候區(qū)域。由于亞熱帶和熱帶氣候區(qū)域的水熱條件不同[19], 造成兩者的產(chǎn)量效應(yīng)差異。熱帶氣候區(qū)域充沛的降水可促進(jìn)稻田水體的交換, 增加水體溶解氧含量[20], 有利于水稻和魚的生長(zhǎng); 且濕熱的環(huán)境有助于土壤微生物的生長(zhǎng)和繁殖, 進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)的分解能力, 釋放的營(yíng)養(yǎng)元素促進(jìn)了水稻的生長(zhǎng)[21]。本研究結(jié)果同時(shí)表明, 試驗(yàn)?zāi)攴?、田溝布局的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著; 但2011年以后年份和田溝布局為一側(cè)(L1)的具有較高且顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。可能是因?yàn)殡S著時(shí)間推移, 稻魚共作研究和技術(shù)體系不斷深入和優(yōu)化[3], 使得水稻的產(chǎn)量效應(yīng)逐漸表現(xiàn)為穩(wěn)定的增產(chǎn)效應(yīng)。另外, 在稻田養(yǎng)殖魚類時(shí), 大多需要為魚類讓出10%左右的溝坑空間。水稻邊際效應(yīng)可彌補(bǔ)溝坑占用面積的損失[22]; 且無論季節(jié), 魚類在稻田分布均勻且數(shù)量大于溝坑中[23]; 因此采用L1的較小溝坑比例布局, 可促進(jìn)魚在稻田的分散分布從而強(qiáng)化稻魚共生, 且減少因面積損失造成的水稻減產(chǎn), 進(jìn)而形成較好的增產(chǎn)效應(yīng)。

水稻品種與肥藥管理本研究結(jié)果表明, 肥藥管理的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異顯著; 其中, 施肥3次、單一追肥(TF)、施用有機(jī)肥與無機(jī)肥(OIF)、施藥具有較高且顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。這是因?yàn)樗疽圃郧昂笃诰哂胁煌臓I(yíng)養(yǎng)需求[24], 階段性施肥有利于水稻的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。因此施肥次數(shù)較多, 產(chǎn)量效應(yīng)越明顯; 而施肥4次的產(chǎn)量效應(yīng)不顯著可能是由數(shù)據(jù)量較少造成。有研究表明[25], 重施基肥不利于提高水稻產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn), TF的增產(chǎn)效應(yīng)最高, 表明在稻魚共作中, 追肥的作用更應(yīng)引起重視。另外,稻田施用有機(jī)肥與無機(jī)肥可有效平衡養(yǎng)分供應(yīng), 促進(jìn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[26]。且有機(jī)肥是稻魚共作的首選[27],因其對(duì)魚類毒害小, 分解緩慢、肥效長(zhǎng), 并通過肥水作用增加水中浮游生物的數(shù)量, 有利于魚類的田間覓食, 進(jìn)而促進(jìn)水稻生長(zhǎng)。因此單一施用有機(jī)肥(OF)亦具有較高且顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。同時(shí), 因魚類覓食活動(dòng)可控制水稻病蟲草害的發(fā)生, 稻魚共作在許多情況下農(nóng)藥的使用量大大減少, 甚至無農(nóng)藥使用[28]。本研究發(fā)現(xiàn), 即使未施藥, 稻魚共作產(chǎn)量亦顯著高于水稻單作。而在施藥的情況下, 由于稻魚系統(tǒng)對(duì)病蟲草害的控制更為嚴(yán)格, 水稻產(chǎn)量效應(yīng)更為明顯?？紤]到施藥可能造成農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和持續(xù)性降低, 推薦選取未施藥策略開展稻魚共作獲得一定的水稻增產(chǎn)。此外, 不同水稻品種的產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著且均為顯著的增產(chǎn)效應(yīng), 說明秈稻和粳稻均適合稻魚共作栽培。

魚苗投放與投喂管理本研究結(jié)果表明, 投苗時(shí)間、養(yǎng)殖模式、投苗密度及投喂與否的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異顯著; 投苗時(shí)間為水稻移栽后21—25d、單養(yǎng)、密度≤1 尾/m2、未投喂具有較高且顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。這是因?yàn)樗疽圃院?0d內(nèi)投苗不利于稻魚共同生長(zhǎng), 一方面水稻苗處于生長(zhǎng)前期, 植株較弱, 容易被魚取食; 另一方面水稻暫未封行, 溝坑中的魚苗易被天敵捕食導(dǎo)致魚的數(shù)量減少[29]。在單養(yǎng)條件下, 由于稻田生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單, 稻田水質(zhì)污染較小, 生物病害發(fā)生率較低, 水質(zhì)調(diào)控相對(duì)容易[30], 有利于稻魚共同生長(zhǎng)。同時(shí), 較高的投苗密度可能會(huì)造成生物個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系, 影響魚類成活率, 不利于發(fā)揮魚類對(duì)稻田的松土、增溫、增氧作用, 致使水稻產(chǎn)量效應(yīng)降低。另外, 在未投喂處理下, 魚在饑餓脅迫下會(huì)更充分地利用田間自然資源[31],進(jìn)入稻田覓食的活動(dòng)頻率和范圍增強(qiáng), 通過擾動(dòng)土壤等使養(yǎng)分釋放, 使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)更易接觸水稻須根而被高效利用。未投喂處理下的稻魚共作, 在滿足較高的水稻產(chǎn)量外, 也避免了外源餌料投入可能造成的養(yǎng)分流失和面源污染風(fēng)險(xiǎn)[32]。本研究結(jié)果同時(shí)表明, 投苗規(guī)格、投苗生物量的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著; 規(guī)格≤40 g/尾、投苗生物量≤30 g/m2具有較高且顯著的增產(chǎn)效應(yīng)。規(guī)格70 g/尾以內(nèi)的魚苗均為小規(guī)格苗種, 但規(guī)格≤40 g/尾與水稻具有更長(zhǎng)的共生期, 兩者共生效應(yīng)更明顯。有研究表明[32],在75—225 g/m2的較高投苗生物量下, 稻魚共作的水稻產(chǎn)量降低。本研究的投放生物量在65 g/m2以內(nèi), 均為低生物量養(yǎng)殖, 但生物量≤30 g/m2的更能減少因魚類養(yǎng)殖生物量較高對(duì)水稻造成的減產(chǎn)效應(yīng)。

測(cè)產(chǎn)方式本研究結(jié)果表明, 理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量的水稻產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著且均為顯著的增產(chǎn)效應(yīng), 說明測(cè)產(chǎn)方式對(duì)稻魚共作的水稻產(chǎn)量效應(yīng)無顯著影響。

4 結(jié)論

稻魚共作具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng), 增產(chǎn)率達(dá)到17.2%。不同區(qū)域氣候稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)差異顯著, 國(guó)外和熱帶氣候區(qū)域較高, 國(guó)內(nèi)和亞熱帶氣候區(qū)域較低。2011年以后年份、田溝布局為一側(cè)、水稻品種為粳稻的試驗(yàn)田中, 稻魚共作的水稻增產(chǎn)率相對(duì)較高; 不同測(cè)產(chǎn)方式的產(chǎn)量效應(yīng)差異不顯著。不同肥藥管理稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)差異顯著,施肥3次、單一追肥、施用有機(jī)肥與無機(jī)肥、施藥的產(chǎn)量效應(yīng)較高; 在保障增產(chǎn)效應(yīng)的前提下可以適當(dāng)減少肥料農(nóng)藥的施用量, 采用有機(jī)肥和不施農(nóng)藥方式以獲取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙重效益。投苗時(shí)間、養(yǎng)殖模式、投苗密度、投喂與否稻魚共作的產(chǎn)量效應(yīng)差異顯著, 在水稻移栽后21—25d投苗單養(yǎng), 規(guī)格、密度及生物量控制在40 g/尾、1 尾/m2和30 g/m2以內(nèi), 不投喂飼料更能發(fā)揮稻魚共作的增產(chǎn)效應(yīng)。

本研究通過Meta分析方法定量分析了稻魚共作的水稻產(chǎn)量效應(yīng), 分析結(jié)果在一定程度上證明了稻魚共作具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng), 與前人的多數(shù)研究結(jié)果一致。但本研究也存在一定的局限性。由于Meta分析嚴(yán)格的文獻(xiàn)篩選標(biāo)準(zhǔn), 已有文獻(xiàn)或數(shù)據(jù)描述不詳實(shí), 或無重復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù), 致使本研究納入的文獻(xiàn)數(shù)量較有限。且亞組分析每次只處理一個(gè)異質(zhì)性因素, 由于樣本量等原因, 本研究未同時(shí)對(duì)多因素進(jìn)行探討。另外, 稻魚共作的增產(chǎn)效應(yīng)受到本研究以外其他各種因素的影響, 例如水稻種植方式、密度、株行距和共生水位等, 由于數(shù)據(jù)量較少等原因而未被本研究討論。盡管如此, 本研究所得結(jié)論與實(shí)際生產(chǎn)基本相符, 對(duì)稻魚共作產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。