樊荣荣, 王玉洁, 吕昭君, 郑新宇, 王维奇, 闵庆文, 林瑞余

(1.福建农林大学生命科学学院，福建 福州 350002；2.福建师范大学地理科学学院，福建 福州 350007； 3.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101)

中国具有一万多年的农耕文明，积淀了丰富的农耕经验，形成了宝贵的农业文化遗产，相关的农耕技术可为当前农业生产提供宝贵经验[1]。农业文化遗产地保留下来的农业技术遗产对维持生计与农业可持续发展具有重要借鉴价值[2]，哈尼梯田[3-6]、广西龙脊梯田[7]、湖南新化的紫鹊界梯田[8]及江西崇义客家梯田[9]已有相关报道。联合梯田位于福建省三明市尤溪县联合镇，是我国南方典型的以稻作为主的山地农业系统，2018年被列入全球重要农业文化遗产地[10-11]。据考证，其开凿于1 300多年前，海拔高度落差700 m，形成“水源林—聚落—梯田—溪流”的垂直立体分布格局[12-14]。联合梯田至今保存了丰富的传统水稻种质资源，以及作物复种轮作与间作、立体种养等多样化的典型稻作模式[13-15]，具备良好的水土保持功能[16]，且维持良好的生产功能、抗灾能力与系统稳定性，但稻作系统稳定性的维持机制尚不明确。研究表明，梯田稻作系统稳定性受气候、地质、田间管理等多种因素影响[17]。因此，为明确联合梯田田间管理技术及其对稻作系统稳定性的影响，本研究从田间综合管理技术的角度分析当地梯田稳定性、地力稳定性、水稻生产稳定性和生物多样性，以期为联合梯田的开发和保护提供借鉴。

1 研究区概况与方法

1.1 研究区概况

联合梯田位于三明市尤溪县联合乡，梯田绵延8个行政村，界于北纬26°17′～26°24′，东经118°08′～118°17′之间[15]。该梯田地处亚热带地区，属亚热带季风性湿润气候，年均气温15.8～19.6 ℃，无霜期180 d，降雨主要集中在5—9月[15]，约220 d。以中低山地地形为主，开垦于山坡上，坡度在15°～75°之间[10]，土质优良，土壤肥沃，耕地面积为918.73 hm2[13]。

1.2 研究方法

2015—2017年，通过实地考察和组织当地的农技站、文化站、水利站以及各村村委会主要成员召开座谈会等获得联合梯田稻作系统的田间管理技术相关资料，并查阅《尤溪县县志》[18]等。

2 结果与分析

2.1 稻作系统水分管理与梯田的稳定性

梯田的修筑使当地的田地坡度减小，在一定程度上减缓了水土流失，保障了田间的水土稳定性；同时，田间修筑的田埂在一定程度上减少了水肥流失，合理的灌溉模式有助于防洪、减少土壤流失。当地以山顶天然森林为水库，形成了“森林—梯田—村庄—河流”的空间格局[12]。除降雨外，地下径流和山泉水是最主要的灌溉水源[12,19]，梯田水资源通过分级截流、分散蓄存及土壤下渗等实现了重新分配[20]。除此之外，联合梯田根据不同稻作类型实行水分差异化管理，具体措施见表1。

2.2 稻作系统肥田措施与地力稳定性

2.2.1 传统肥田 联合梯田稻作系统保留了多种多样的传统肥田措施，主要包括：种植绿肥、放养红萍、秸秆还田、施用厩肥与农家肥以及种养结合等。(1)种植绿肥。水稻收割后在稻田中撒播紫云英种子，于盛花期翻犁。(2)放养红萍。水稻收割后养植红萍，于来年插秧后30～40 d，结合第2次中耕除草烤田时“倒萍”。(3)秸秆还田。利用水稻秸秆与冬天散养田间的牲畜粪便一起发酵用于肥田。(4)施用厩肥。将自制的厩肥撒施作基肥，结合中耕培土时施用，总施用量一般为1 500～2 000 kg·hm-2。(5)施用农家肥。将堆积腐熟的人畜粪便与草木灰、泥炭、食用菌培养基混匀后或与菌肥混合后作为基肥。(6)种养结合。春季种植水稻后放养泥鳅、田螺和鲤鱼等，秋季收获后放养鸡、鸭和羊等家禽家畜，利用所养殖动物的粪便肥田。

表1 联合梯田主要稻作类型的水分管理措施Table 1 Water management measures of main rice types in Lianhe terrace fields

2.2.2 化肥施用 根据田块的土壤肥力状况、水稻品种特性与稻作类型差异，联合梯田稻田的化肥施用主要分为“基肥一道清”、“前促施肥”、“前促—中控—后保”和“前稳—中攻—后补”。(1)“基肥一道清”主要适用于黏土、重壤土等保肥力强的稻田。在整地时将全部肥料用作基肥，一次性施入。(2)“前促施肥”主要适用于栽培生育期短的水稻品种。施肥水平不高或前期温度较低、肥效发挥慢的稻田，在施足基肥的基础上，早施和重施分蘖肥。一般基肥量占总施肥量的70%～80%，剩余肥料于秧苗返青后全部施入田间。(3)“前促—中控—后保”主要适用于供氮能力低的稻田。其中，“前促”指水稻移栽后2～3周施用速效肥促蘖，施用量占70%～80%；“中控”指在达到预期分蘖数后，采用搁田或烤田来控制氮素吸收；“后保”指在稻田覆水后，对叶色褪绿严重的稻株在孕穗期施用保花肥。(4)“前稳—中攻—后补”主要适用于中熟、晚熟水稻品种与保肥性差、施肥量较低的稻田。“前稳”包括促根、控叶、壮秆，“中攻”指在稻穗分化期重施促花肥等，“后补”指抽穗后看苗补施粒肥等。

2.2.3 稻作系统地力稳定性 传统肥田和化学肥田是联合梯田维持地力稳定性的重要因素。养植绿萍、红萍与秸秆还田等可有效增强田间肥力，何艳明等[21]和沈世胜[22]研究表明，种植绿肥使田间化肥施用量减少20%左右，稻田增产30%。对南方双季稻种植系统的研究发现，放养红萍使一般稻谷增产4%～8%[23]。梁继旺等[24]研究表明，秸秆还田可增加田间土壤有机质，使早稻增产10%～13%、晚稻增产1.2%～2.5%。农家肥、厩肥为梯田提供生态肥源，种养结合及种植田埂豆科作物有效减少水土流失、增强土壤氮肥。对贵州余庆县稻田的研究表明，农家肥可使水稻增产20%左右[25]。王育红等[26]研究表明，稻鸭种养结合可使水稻增产约7%。因此，使用传统肥田技术与化学肥田结合可提高稻作系统的产量，减少土壤污染。

2.3 杂草防控与水稻生产稳定性和生物多样性

杂草是影响稻作系统水稻生产稳定性和生物多样性的因素之一。本调查表明，联合梯田稻作系统的主要杂草有28种，主要包括：鸭跖草(Commelinacommunis)、莎草(Cyperusrotundus)、千金子(Leptochloachinensis)、鼠曲草(Gnaphaliumaffine)、羊蹄草(Emiliasonchifolia)、黄鹌菜(Youngiajaponica)、水蓼(Polygonumhydropiper)、过路黄(Lysimachiachristinae)、苣荬菜(Sonchusbrachyotus)、牛筋草(Eleusineindica)、狗尾草(Setariaviridis)、艾草(Artemisiaargyi)、蓟(Cirsiumjaponicum)、车前草(Plantagodepressa)和积雪草(Centellaasiatica)等。杂草防控以种养结合和秸秆覆盖措施为主，人工除草和化学除草为辅。其中，化学除草包括播前化除、种后化除以及补除措施，人工除草主要为中耕除草。(1)复种轮作。主要包括早稻—秋薯、春薯—晚稻、瓜稻轮作和烟稻轮作。(2)种养结合。水稻成活后每公顷放入鸭子45～100只，后期可增加至100～190只，让鸭子在水田中觅食，啃食杂草。(3)秸秆覆盖。在上茬作物收获前进行水稻直播，利用上茬作物收获时产生的秸秆覆盖稻田。(4)播前化除。夏收后于水稻播种前3～5 d用500 mL·hm-210%草甘膦水剂或80～100 mL·hm-225%克瑞踪水剂清洁田园。(5)种后化除。种后化除包括一次化除和二次化除。①一次化除：水稻播种后1～3 d内，在湿润无积水的条件下，抢晴用80 g·hm-240%苄嘧·丙草胺可湿性粉剂兑水30～50 kg均匀喷雾。②二次化除：水稻播种后2～3 d内，先用100 mL·hm-290%杀草丹均匀喷雾，再在稻苗2～3叶期用30 g·hm-210%苄嘧磺隆湿性粉剂拌化肥均匀撒施。(6)中耕除草。水稻分蘖期对土壤浅层翻倒及疏松时进行除草，一季作物中耕3～4次。

联合梯田采用稻薯轮作、瓜稻轮作和稻烟轮作、秸秆覆盖等减少田间草害发生、影响土壤理化性质、改变土壤微生物含量与丰富土壤生物多样性，而种养结合实现空间立体培养、减少草害发生、增加复种指数与维持稻作系统的生物多样性。黄国勤等[27]研究发现，复种轮作可使稻田轮作系统的总初级生产力、光能利用率、辅助能利用率分别比连作系统提高17.47%、9.87%和5.0%。徐志军等[28]研究发现，秸秆覆盖的直播田杂草萌发比翻耕水田萌发迟4～7 d。林孝丽等[29]研究显示，种养结合可使农药施用量比常规水稻种植模式减少40.17%。

2.4 病虫害综合防控与水稻生产稳定性和生物多样性

病虫害是影响稻作系统水稻生产稳定性和生物多样性的一大因素。本调查表明，联合梯田稻作系统的主要病害有17种、虫害19种。病害包括：稻瘟病(Pyriculariagrisea)、细菌性条斑病(Xanthomonasoryzae)、矮缩病(Ricedwarfvirus)、稻曲病(Ustilaginoideaoryzae)、叶鞘腐败病(Sarocladiumoryzae)、恶苗病(Fusariummoniliforme)和立枯病(Rhizoctoniasolani)等；虫害包括：稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocismedinalis)、褐飞虱(Nilaparvatalugens)、三化螟(Scirpophagaincertulas)、二化螟(Chilosuppressalis)、白背飞虱(Sogatellafurcifera)、灰飞虱(Laodelphaxstriatellus)、稻叶蝉(Nephotettixcincticeps)和稻苞虫(Parnaraguttata)等。根据各病虫害的发病特点及病源生物生理生化特性不同，联合梯田病虫害综合防控分为人工防治、物理防治、化学防治、农业防治和生物防治。(1)人工防治。主要包括下田捉虫、采卵块、拔枯心苗、摘除病叶、病穗，可减少田间虫卵数量，降低稻田发病率。(2)物理防治。主要包括点灯、烧火诱杀成虫。(3)化学防治。使用稻瘟灵、异稻瘟净、水胺硫磷、杀虫双、杀灭菊酯等农药防治病虫害。(4)农业防治。选用抗病虫良种，播前晒种、浸种，实行浅水勤灌，早季提早灌水溶田；稻草沤肥；适时播种，使水稻抽穗避开雨季；提倡水旱轮作等。(5)生物防治。主要包括引入害虫天敌，选择抗性品种等。

联合梯田采用人工防治控制卵生害虫发生，有效减少田间虫卵数量、降低稻田发病率；采用物理防治控制趋光性害虫，有效控制害虫种群数量与繁殖速度；采用生物防治可有效控制病虫害，不造成药物残留；采用农业防治可长期有效控制病虫害的发生。本调查显示，在二化螟虫卵孵化为成虫前拔出伤株可有效消除大量幼虫；稻田养鸭可有效防治稻飞虱；播种前晒种、浸种可有效杀除种子表面致病菌；邹游兴[30]研究发现，使用杀虫灯诱捕方法可在100 m以内有效控制害虫数量及其危害程度。因此，梯田通过绿色防控措施去除病虫害，减少田间大量使用药剂、保障水稻安全生长与保护生物多样性。

3 讨论与结论

3.1 联合梯田稻作系统稳定性的维持机制及田间综合管理技术的生态价值

稻作系统的田间综合管理技术是影响水稻产量、品质及稻作系统稳定性的关键。当前，水稻的水分管理方式严重影响稻田草害等的发生，进而影响水稻产量[31]。近几十年来，化肥、农药及除草剂等大量施用的负面环境效应已逐渐显现[31-34]，农药残留等问题已严重威胁土壤质量与人类健康，影响农田的使用。随着气候条件、水稻栽培方式、耕作制度的变化以及化学试剂的长期使用等，稻田杂草的优势群落和种群以及病虫害的发生频率和强度等发生了很大的变化[34]，稻作系统的稳定性面临严重威胁。

联合梯田因地制宜采用相应的田间管理技术，保护梯田田间生态系统的多样性，有效提高太阳能利用率与维持梯田的水土稳定、肥料稳定和生态系统稳定，对生态农业和循环农业的发展都具有重要借鉴价值。在水分管理上，梯田采用森林蓄水、梯田保水、流水串灌等途径保证稻作系统水分的有效供给，形成符合水稻生长的灌溉模式，满足其生长需求。通过修筑田埂、种植田埂豆等措施，增强梯田结构的稳定性、保障梯田不垮塌，实现梯田的保护和可持续利用。在肥田措施上，通过绿肥、秸秆、厩肥等的合理施用、种养结合、合理间作以及传统施肥与化学施肥相结合等措施，提高废弃物的利用价值、改善土壤理化性质与减少环境污染，为当今农业稻田肥料管理提供借鉴。采用复种轮作、种养结合、秸秆覆盖、中耕除草来减少杂草的种类及数量，避免了化学除草带来的危害，充分提高了联合梯田的空间资源与能量资源的利用率，为稻作系统的高效生产及草害管理提供了解决方案。采用物理、化学、生物、农业防控为主，人工防控为辅的措施以及稻田养鱼、养鸭等方式有效防止杂草生长和病虫害发生，加速了物质循环和能量流动过程，并促进水稻及其他作物的生长，为可持续农业的发展提供重要参考。

3.2 联合梯田稻作系统田间综合管理技术传承与保护建议

近年来，联合梯田农药、化肥及除草剂的大量使用造成稻作系统稳定性失衡；水体污染状况日益严重；劳动力流失，导致梯田维护不到位，抛荒、崩塌现象日趋严重。这些问题威胁到联合梯田稻作系统的可持续发展，田间综合管理技术面临濒危，建议从政府与农民两方面进行改进。政府应加大对农业文化遗产的保护力度，呼吁人们重视农耕文化的传承，并积极鼓励和大力支持大学生回乡创业及就业；提出或制定保护传统农耕文化的惠农政策，给予农民相关的政府补贴；大力发展农耕文化相关产业，如旅游业、农副产品加工业等，以解决农民生活及就业问题；组织相关学者及专家对农民进行定期的田间综合管理技术及相关农业知识的培训及指导；及时对梯田进行调研，制定相关政策制约梯田农药使用量，鼓励农民使用绿色肥料肥田。当地农民应积极响应政府制定的梯田保护政策；并以长远的目光看待联合梯田稻作系统的发展，爱护当地的传统农耕文化；不断提升自身的专业知识，更好地保护和传承梯田文化。