上海环淀山湖地区基于化肥、农药减量化的生态稻作模式研究

发布时间：2019-09-21 01:42

【摘要】：位于上海西郊的淀山湖,是上海市唯一的淡水湖泊,黄浦江源头,也是上海饮用水源地。为保护水源地环境,环淀山湖地区历史上禁止工业活动,也禁止禽畜养殖业。尽管如此,淀山湖仍属于富营养型湖泊,常年水质处于中国国家水质标准IV~V类,部分区域水质甚至劣于V类。环淀山湖六镇,地势低洼,稻作农业是当地主要农作方式。常规稻作大量化肥和农药的投入,已对淀山湖水环境构成严重威胁。在环湖地区推行基于化肥、农药投入减量化的生态稻作,减少农业面源污染,对保护淀山湖饮用水源地意义重大。本文以环淀山湖六镇之一的金泽镇为例,通过对21个典型农户走访,持续五年对常规水稻农作过程进行问卷调查;设置田间试验,研究不同施肥方式对水稻生长和抗病虫害能力的影响研究,探究水稻病虫害的发生规律;并开展稻田养蛙和稻鸭共作田间试验,研究种养耦合型生态稻作模式;评估若在环淀山湖地区推行基以化肥、农药投入减量化的生态稻作,对减少农业面源污染,保护湖泊水环境的积极效果。主要获得如下结果:(1)据连续五年的农户调查表明:研究区域常规稻作N、P_2O_5、K_2O年度平均使用量分别为336.6 kg ha~(-1)、76.9 kg ha~(-1)、46.7 kg ha~(-1),N:P_2O_5:K_2O投入比例为100:23:14,存在氮肥过度投入而磷肥和钾肥投入配比低的问题,氮肥投入量远高于该地区推荐施用基准210 kg ha~(-1)。常规稻作农药的年均使用量为27.80 kg ha~(-1),其中杀虫剂、杀菌剂和除草剂的年均使用量分别为15.45、7.5和4.85 kg ha~(-1),农药使用量显著高于全国单位耕地面积农药使用量,13.81 kg ha~(-1)。且该地区杀虫剂、杀菌剂和除草剂投入比例为320:155:100,杀虫剂投入比例远高于中国平均水平(125:81:100)和世界平均水平(67:60:100)。(2)田间肥料试验表明:施用化肥,养分释放迅速,有效地促进水稻生长和分蘖,提高水稻植株叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白质等养分含量。但复合化肥(CF)处理水稻病虫害发生率高于菜籽饼肥低量(CML)、菜籽饼肥高量(CMH)处理和不施肥对照CK处理,尤其是在稻飞虱高发的2014年,CF处理稻飞虱数量为145.0头/丛,分别是CMH、CML和CK处理的1.3、1.6、3.1倍,导致水稻减产。施用有机肥,养分释放缓慢而持久,增加土壤微生物数量和提高土壤酶活性,提高水稻抗病虫害的能力,增加水稻产量。因此,不施或少施化肥,有利于减少作物病虫害。(3)蛙稻试验表明:稻田人工投放青蛙,不仅可促进水稻生长和分蘖;还能有效控制水稻病虫害的发生,特别是对水稻卷叶螟和二化螟的防治尤为显著;青蛙在田间活动,能改善水稻通风系统,减少致病菌落的生长,可明显减少水稻纹枯病的发生。放养青蛙有利于提高土壤酶活性,增加土壤微生物数量。进一步促进土壤有机质的分解和养分的矿化,提高土壤养分的利用率。最终,2013年和2014年放养青蛙稻谷产量分别是无蛙对照的1.41、1.43倍,增产效应显著。稻田养蛙既有效控制水稻病虫害发生,减少农药和化肥的使用,又有利于改善农田生态系统,有明显增产效应。(4)稻鸭共作田间试验表明:稻田养鸭还可促进水稻生长,显著减少水稻病虫害,特别是2014年和2015年水稻稻飞虱数量分别减少57.40%和60.01%。稻田养鸭还能有效遏制杂草生长,2014年和2015年杂草数量分别降低了92.19%和89.36%。鸭子活动还可促进土壤有机质分解和养分矿化,提高稻田土壤酶活性,增加土壤线虫数量,丰富土壤生物多样性。2014年水稻生长后期,放鸭处理稻田土壤线虫数量为10.0条/克,显著高于无鸭对照(p0.01),5.6条/克土。稻田养鸭可增加稻谷产量52.94%-89.68%,效应显著,而且还有纯自然鸭产品,经济效益显著,适合在中国南方地区推广。(5)上海西郊环淀山湖六镇共有水稻面积5975 ha。常规稻作N和P_2O_5年均使用量分别为2.01×106 kg a~(-1)和4.59×105 kg a~(-1);流失量分别为0.99×105 kg a~(-1)和0.23×105 kg a~(-1);入湖量分别为0.99×104 kg a~(-1)和0.23×104 kg a~(-1)。常规稻作过量施用化肥和农药,引起农业面源污染,已对淀山湖水环境构成严重威胁。若在环淀山湖地区推广稻鸭共作,氮磷入湖量可分别减少75.76%和95.24%,还可避免农药面源污染,对保护饮用水源地环境意义重大。而且,实施稻鸭共作,净增收入为常规稻作的3.03-4.56倍,经济效益也十分可观。
【图文】：

图 1-4 稻蟹共作[126]Fig. 1-4 Rice-crab integrated farming1.7.2 稻鱼共作稻田养鱼是一种典型的生态农业生产方式，系统内水稻和鱼类共生，通过内部自然生态协调机制，实现系统功能的完善。系统既可使水稻丰产，又能充分利用田中的水、有害生物、虫类来养殖鱼类，，综合利用水田中水稻的一切废弃能源来发展生产，提高生产效益，在不用或少用高效低毒农药的前提下，以生物防治虫害为基础，养殖出优质鱼类[127,128]。稻鱼共作田块中水稻纹枯病的发病率远低于单独栽种水稻的田块，在不施用农药的情况下，稻鱼共作系统与水稻单作系统相比显著降低田间杂草、纹枯病稻瘟病和稻飞虱等水稻有害生物的发生[129,130]。稻鱼共作能够有效地减少稻纵卷

图 1-5 稻鱼共作系统的物质和能量转化示意图[132]etch map showing the conversion of materials and energy in the rice-fifarming
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511

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本文编号：2539128