新型稻渔共作模式是将传统的种稻、养鱼技术有机组合在一起而形成的一种新型生态循环生产模式。在这一新型生产模式中种稻与养鱼的种养结合可以实现物质的能量流动、循环处理，是提高鱼类、水稻产量，改善农业生态的重要形式之一^[1]。

关于宁夏地区稻田养蟹技术的研究较多：郑岚萍等^[2]运用试验基地定位综合研究、关键单项技术攻关与辅助模拟试验相结合的方法，在宁夏中卫、青铜峡、贺兰、金凤区、平罗等5个不同区域开展不同的放养模式实验，研究了稻蟹生态种养水稻安全优质高效栽培技术、稻蟹生态种养河蟹优质高效养殖技术；沈涛^[3]和金满洋等^[4]研究了宁夏地区稻田养蟹技术。近年来有关稻田养蟹的生产试验报道极为丰富，大多数从常规的水产养殖的角度进行分析，主要集中于蟹的放养密度、水体生态环境和浮游生物方面的研究，而关于稻蟹共作模式中水稻的具体栽培调控的研究较少^[5]。同样的稻虾共作模式对水稻生长也存在一些问题，也有许多人提出了应对措施^[6]，稻虾模式可以明显增加水稻抗倒伏能力，增加米粒品质^[7]，优化产量构成因素^[8-9]。汪本福等^[10]采用灰色关联度法筛选水稻品种比较成功。

郭海松等^[11-12]对青田稻鱼系统各个方面做了详尽完整的研究，谷婕等^[13]、张剑等^[14]、吴敏芳等^[15]、林传政等^[16]研究了稻鱼系统水稻产量构成。稻鸭共作可以明显提高产量收入^[17-18]，增加地上部分生物量^[19-20]。

本文开展池塘养殖尾水灌溉稻蟹共生稻田中水稻生长的研究，研究其生物量、杆长、株高、秆基部外径等关键时期生长规律，总结出水稻产量与水稻根茎秆构成、产量构成之间的量化关系，得出了科学的实验结果，为宁夏回族自治区推行稻田综合种养、水稻生产提供实际参考意见，找到生产关键时期水稻增产增收的关键构成因素。

1 材料与方法 1.1 实验条件

实验地点为宁夏回族自治区银川市贺兰县光明渔村。年平均气温8.5 ℃左右，年平均降雨量200 mm左右。试验池塘为光明渔村的14口精养池塘，鱼塘与沟渠相通。鱼塘总进水口处安装水泵，从沟渠中抽取稻田净化后的清水注入鱼塘，鱼塘中的肥水再从出水口排入沟渠中，鱼塘通过进出水口以及沟渠连接为一个整体。该系统总面积约为19.33 hm², 如图 1所示。试验稻田均与沟渠相通。各个稻田开有环沟，沟深1.0~1.5 m，环沟里养有大眼幼体或者扣蟹。该系统总面积约为51.73 hm²(如图 1所示，1号~14号田为稻蟹共生水稻田)。沟渠系统贯穿整个试验基地，沟渠与池塘以及稻田连接处安装阀门方便控制水量。通过水泵抽水使养殖鱼塘和稻田系统的水不断循环，从而使鱼塘系统和稻田系统联通成一个整体(如图 1所示，a、b沟渠为循环沟渠系统连接鱼塘和稻田)。

1.2 实验设计

采用5点采样法，即在每块田的四边以及对角线中间取1 m²样方随机采样。水稻品种为“吉宏6号”，全生育期一般138 d，属中晚熟香型水稻品种。株型紧凑，分蘖力适中，谷粒圆形。水稻于5月15日左右播种，9月28日左右收割。水稻播种前各田块施有机肥，生长期间追两次磷肥。大型杂草人工拔除。灌溉方式为抽鱼塘水灌溉，各田块对角线开口，作为进水口和出水口。各块田边设有螃蟹防逃网，网高0.5 m。旱田1、7号田、11号田每隔5天灌溉1次鱼塘水，旱田2、6号田、14号田每隔7天灌溉1次鱼塘水，旱田3、10号田作为原始样本田不灌溉鱼塘水，灌溉唐徕渠引进的黄河水。6号田、7号田、10号田、11号田、14号田为稻蟹共生稻田，旱田1、旱田2、旱田3为普通稻田，每个实验组均有1块旱田。水流方向如图 1所示，田块实验设计原则为循环沟渠沿线田块，鱼塘尾水灌溉进入方便。各组灌溉水量与稻田齐平后关闭阀门保水，保证水稻充分吸收池塘尾水的营养物质，稻蟹系统发挥其功能作用。2台水泵中1台8英寸口径水泵功率5 000 W，另一台水泵六寸口径功率3 000 W, 用于抽鱼塘水灌溉稻田，鱼塘尾水通过a、b沟渠进入稻田，通过各个阀门控制水量，水量加满环沟与稻田齐平。环沟深1.0~1.5 m，宽4~5 m。养殖品种为中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)，1号至5号田养殖扣蟹，其他田块在5月1日放苗大眼幼体，旱田无环沟不作养殖。水稻生物量的测算方法为每块稻田用5点采样法选择5穴水稻，取其地上部分洗净后60 ℃、48 h烘干并称重。在水稻分蘖盛期(7月15日)、抽穗期(8月13日)、齐穗期(8月26日)、成熟期(9月28日)进行水稻根茎秆构成各要素的测定，采样方法为5点采样法。各个生长时期水稻现场生长情况如图 2所示。黄河水银川段Ⅲ类水质占83.8%^[21]，水质明显好于池塘养殖尾水，光明渔村养殖旺季池塘尾水氨氮平均质量浓度为1.128 mg/L，亚硝酸盐平均质量浓度为0.157 mg/L，磷酸盐平均质量浓度为1.563 mg/L。灰色关联分析法是邓聚龙教授于1982年提出的针对抽象系统的分析方法，该方法根据因素数据的几何形状、发展态势接近的程度来衡量各个因素之间的关联性^[22]，本实验采用灰色关联度分析法分析水稻产量与各个因素之间的关系。

2 结果 2.1 各稻田地面上部生物量、秆长、株高、秆基部外径动态变化

由图 3可知，旱田地上部分生物量明显高于其他田块，10号田因成熟前期麻雀较多，破坏水稻严重。本实验中，旱田水稻生物量到成熟期平均达到115.86 g/穴，而水田水稻生物量在成熟期平均值只有55.04 g/穴，差异十分明显。7号田和11号田为每隔5天灌溉1次，生物量在同比于其他水田较高，平均值达到68.9 g/穴。黄河水水质较好但缺少水稻生长所需的营养物质，故10号田和3号旱田在只灌溉黄河水的情况下水稻长势不如其他灌溉鱼塘水的田。由图 4可知各田块秆长在抽穗期过后便不再增长，相对于其他指标杆长在抽穗期过后还算比较稳定。由图 5可知，各个田块株高在抽穗期达到峰值，最高可达110 cm左右，抽穗期之后略有减少。由图 6可知，水稻秆基部外径在抽穗期达到峰值，最高可达9.5 mm左右，抽穗期到成熟期略有减少。

2.2 水稻产量与水稻根茎秆构成、产量构成关系

水稻产量与水稻根茎秆构成、产量构成因素关系的分析采用灰色关联分析法, 结果如表 1。根据表 1可知灰色关联度总体分布为0.576~0.907。各水稻根茎秆构成因子与水稻产量关联度排序依次为根长(0.907)＞秆基部外径(0.863)=穗基部外径(0.863)＞秆长(0.846)＞株高(0.829)＞穗长(0.776)，与水稻产量关联度最大的根茎秆构成因子是根长，关联度最小的是穗长；水稻产量构成因子与水稻产量关联度排序依次为：有效穗数(0.869)＞穗粒数(0.847)＞生物量(0.813)＞结实率(0.806)＞千粒质量(0.759)＞每公顷穴数(0.715)＞根干质量(0.625)＞成穗率(0.576)，与水稻产量关联度最大的产量构成因子是有效穗数，关联度最小的是成穗率。根茎秆构成因子与水稻产量的关联度相对更加密切，为0.776~0.907。

3 讨论 3.1 稻蟹共生水稻生长指标的探讨

中华绒螯蟹是掘穴动物，会降低土壤的紧实度，这有利于水稻的扎根和各个时期的生长过程，生物扰动在物理因子化学因子上都会有益于水稻生长^[23]，最终稻蟹共作会优于传统单作。氮元素在土壤中95%是以有机态呈现的，所以运用稻蟹共生系统将有机氮转换为无机氮让水稻吸收^[24]，这是基本的原理思路。各块田秆基部外径、穗基部外径、根长、株高在抽穗期后都有不同程度的减小，为稻穗的成长做好准备。刘蕾蕾^[25]研究表明，由于气温的升高会导致水稻的生育期降低，因此水稻的产量会随着气温的升高而降低。因为宁夏气候原因，8月底、9月初气温已经较低了，水田在水稻生长的中后期生物量没有跨越式增长。旱田水稻因为前中期生长得较粗壮，抽穗期后即使气温降低了许多也不影响生物量的增加。陈斌^[26]研究表明，相对于旱田，水田的穗粒数、千粒重较高，产量也较高^[26], 这与本文结果不符，原因是各地气候不同，种植时间有差异。本实验中，旱田水稻生物量到成熟期平均达到115.86 g/穴，而水田水稻生物量在成熟期平均值只有55.04 g/穴，差异十分明显，符合杨生龙等^[27]的研究结果，可见水稻的种植模式对水稻的生长以及产量影响很大。在稻蟹共生模式下，种植模式的差异还是影响水稻生长及产量指标的关键因素。

3.2 灌溉鱼塘尾水对水稻的影响

鱼塘尾水直灌稻田可以节省20%的肥料^[28]，即使不施肥也能获得较高产量，如果施以牛粪等则更加生态环保又高产。水稻对于水体的营养吸收有着很强的作用，水稻由于它本身作为粮食作物特殊的性质受到许多学者的青睐，在考虑经济效益同时又净化水体的双重条件下大家都选择用水稻来净化水体^[29]。杨生龙等^[30]发现灌溉水量的不同对水稻产量及千粒重、结实率有一定的影响。灌溉鱼塘水可以去除30%的总氮和20%的总磷，省水节肥，减少鱼病，增强水稻吸收^[31]。稻田每隔5天灌溉1次鱼塘水、每隔7天灌溉1次鱼塘水和不灌溉鱼塘水对水稻的生长和产量也有一定的影响。7号田和11号田为每隔5天灌溉1次，生物量同比其他水田较高，平均值达到68.9 g/穴。黄河水水质较好但缺少水稻生长所需的营养物质，故10号田和3号旱田在只灌溉黄河水的情况下水稻长势不如其他灌溉鱼塘水的稻田。陈柏湘^[32]将养殖废水直灌稻田得到的结果为生物量、产量等不如传统稻田，说明仅灌溉鱼塘水没有水泵循环还是效果不好的。宁夏地区纬度高，夏季生长期短，再加上品种为精品米有较高的品质要求，故相较于其他中低纬度地区种植的水稻生物量、千粒重以及产量虽相对较小，但最后出米品质高，以蟹田米品牌出售效益好。循环灌溉鱼塘尾水对水稻的生物量产量优于灌溉黄河水且节省肥料，故在实际生产时优先灌溉鱼塘尾水。

3.3 稻蟹共生系统中水稻根茎秆、产量构成因子分析

叶定池等^[33]研究表明，通过提高水稻的有效穗数可以有效地改善水稻的品质。本实验中有效穗数与水稻产量关联度最高，达到0.869。孔飞扬等^[34]通过通径分析得出直播水稻产量与穗粒数的关系最相关，其次为有效穗数。赵霞等^[35]通过通径分析对自贡地区水稻产量构成因子进行分析，研究表明，在提高穗粒数、结实率的前提下，还需提高有效穗数才是达到水稻增产的重要保障。孙占慧等^[36]提出，提高穗粒数可以实现水稻高产的目标。在本实验中，水稻产量构成因子与水稻产量关联度由强到弱排序依次为：有效穗数(0.869)＞穗粒数(0.847)＞生物量(0.813)＞结实率(0.806)＞千粒质量(0.759)＞每公顷穴数(0.715)＞根干质量(0.625)＞成穗率(0.576)，其中，与水稻产量关联度最大的产量构成因子是有效穗数，为0.869，关联度最小的是成穗率，为0.576，总体上与前人的研究结果一致。穆平等^[37]对水田、旱田水稻产量构成因子的分析表明，结实率、穗粒数对旱田的水稻产量影响较大，千粒重、有效穗数对旱田的水稻产量的影响较小，提高旱田水稻产量的有效措施是保证旱田水稻的结实率、穗粒数。实验场地中所灌溉的鱼塘水带来的磷酸盐被水稻吸收后增加它们的结实率，使得米粒更加饱满。水稻的有效穗数和穗粒数与产量的关联度最大，说明抽穗期穗的生长情况以及当时的气候好坏，光照养料是否充足可以影响最后的产量结果，水稻抽穗后的一个时期以及扬花期是水稻产量的关键时期。成穗率影响较小和有效穗数影响较大形成了鲜明的对比，水稻产量并不光看成穗率，而取决于实际每穴水稻的有效穗数，成穗率高不一定产量高，而有效穗数多才能决定高产。

刘桃菊等^[38]研究表明，适当增加水稻根长可以提高水稻的产量。根是水稻生长的基础，水稻早期如果扎根不好的话会影响整个生长过程的生长以及最终的产量。各水稻茎秆根构成因子与水稻产量关联度由强到弱排序依次为：根长(0.907)＞秆基部外径(0.863)=穗基部外径(0.863)＞秆长(0.846)＞株高(0.829)＞穗长(0.776)，其中，与水稻产量关联度最大的根茎秆构成因子是根长，为0.907，关联度最小的是穗长，为0.776。宁夏春季气温较低，最能考验水稻的扎根和早期生长。将鱼塘水灌入稻田，增加稻田里的氮含量，让水稻长得更粗更壮。BERG^[39]通过对越南湄公河三角洲农业区农业实践的考察表明，单一种植水稻模式是不具有长期可持续性的，其会对周围环境造成负面影响，导致生产成本增加和环境退化，最终会制约农业的发展。而农业和水产养殖耦连形成的稻鱼一体化养殖有助于控制农业化学品的使用，减少对环境的负面影响，农民的长期利益得以保障。所以在实际生产中，水稻的扎根时期应更加呵护，尽量减小气候温度对水稻扎根的影响。

RIVERA-FERRE等^[40]将条纹鲇鱼(Pangasianodon hypoophthalmus)池塘养殖废水作为水稻-罗非鱼-绿豆综合养殖系统的养分输入，研究了水稻和绿豆品种在不同无机肥和河水组合以及条纹鲶鱼池塘养殖条件下的生长情况。结果表明，与单一栽培相比，集成系统产生的经济效益和环境效益都很大。DWIYANA等^[41]通过相关性和回归分析对印度尼西亚稻鱼系统和单一水稻种植系统的生产力和经济效益进行了分析，研究表明，稻鱼系统中有较高的生产力与经济价值；ZHANG等^[42]发现稻鳖混养模式中，水稻对鳖养殖导致的污染有明显的吸收作用，能显著改善鳖的生存条件，同时在一定程度上能提高水稻产量。因此稻蟹共生是提升稻田生态系统生产力的一个好办法。

池塘养殖尾水灌溉稻蟹共生稻田是一种新的农业生产模式，无论对农民降低成本增加收入还是稻田生态系统本身都是有益的。宁夏地区气候温度等都处于特殊的位置，本文立足于水稻生长过程基础研究，希望对宁夏地区稻蟹共生模式水稻品质产量作出贡献。