寿丽娜, 张智才, 陈淑峰,吴文良

(1.邢台市环境科学研究院,河北 邢台 054000; 2.北京市环境保护科学研究院, 北京 100037;3.中国农业大学 资源与环境学院,北京 100193)

水稻是我国的主要粮食作物，种植面积约占全世界的18.8%，全国65%的人口以大米为主食[1]。随着人民生活水平的提高，资源节约、环境保护观念的深入人心，水稻生产者在追求经济效益的同时，越来越重视用生态种植模式培育水稻以提高农业资源的利用效率，提升稻米的品质[2]。近年来，全国各地水稻生态种植模式发展迅速，其中以科学施肥、稻田复合生态、有机等种植模式最具典型性[3～5]。

东北地区是我国重要的水稻种植区，2011年东北三省水稻种植面积和产量分别达到494万 hm2和3 427万 t，较上一年分别增加11.47%和15.67%。其中粳稻种植面积占全国的46%、产量占50%以上[6]。稻蟹复合生态模式在东北地区颇具典型性，仅辽宁省稻蟹种养面积已经发展到80 000～100 000 hm2[7]。另一方面，我国有机水稻的生产面积已达到3.4万 hm2左右, 每年可产稻谷20万～22万 t。尤其在东北的大型农场中，有机水稻种植面积已占据很大的比例[11]。

国内围绕稻田经济效益评价开展的研究并不少见，尤其是针对复合生态系统[9～13]、有机水稻种植模式[3, 14]、科学施肥[5,15～18]、新型肥料研发[19]等。但是这些研究多数以南方地区的稻田为研究对象，Xie 等[20]经过6 a的试验研究，揭示了在浙江青田延续了1 200 a的传统生态水稻种植模式中主要构建的“稻鱼共生系统”内在重要生态学机制是物种间的正相互作用及资源的互补利用，生产实践表明相比单一水稻种植模式，该种植模式减少68%的农药和24%的化肥投入，仍可以保证粮食产量，有效的保护了环境，证明了生态水稻种植模式具有较高的生态价值，但对于其经济效益未作详细阐述。由于南北气候的差异，生产模式和生产资料的不尽相同，这些评价对于指导东北地区不同水稻生态种植的市场适应性意义有限，因此系统性的评估东北典型稻区的不同水稻生态种植模式，对于加快水稻生态种植模式的推广具有重要意义。

研究选择东北典型水稻种植区盘锦市为试验区，针对有机水稻、稻蟹模式、减量施肥模式进行系统研究，着力评价不同水稻生态种植模式的经济效益，以期为上述种植模式的市场适应性提供科学指导性建议。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验区选择位于东北地区水稻重要种植区、辽河下游平原的辽宁省盘锦市。试验点布设在盘锦市的水稻种植大户鼎翔农工建集团有限公司农场。试验点土壤为黏质盐渍型水稻土， 耕层有机质含量23.89 g·kg-1，全氮1.24 g·kg-1，碱解氮107.48 mg·kg-1，有效磷16.86 mg·kg-1，有效钾289.22 mg·kg-1，全盐2.42 g·kg-1，阳离子交换量21.42 cmol·kg-1，pH 7.9，地下水埋深为0～1 m。

1.2 试验材料

水稻品种为“盐丰47号”；供试肥料为有机肥(含有机质24.02%，含N 2.39%，含P2O51.24%，含K2O 1.57%)，尿素(含N 46%)，复合肥(含N 26%，含P 12%，含K 10%)；试验蟹种为中华绒螯蟹。

1.3 试验设计

试验田采用随机区组设计，以田埂为界分为15个小区， 埂宽40 cm、高30 cm， 田埂之间设置50 cm保护行，每小区面积为100 m2(10 m ×10 m) 。设5个处理，分别为对照处理(Control, CK)；常规处理(Conventional Management, CM)；稻蟹处理(Rice-crab management，CR)；有机处理(Organic management，OR)；减量施肥处理(Reduced fertilizer management，RF)，每个处理3次重复。对照处理在水稻生长季内不施肥，其它田间管理与常规和减量施肥处理相同。常规、稻蟹处理施肥量一致为每年441 kg N·hm-2，149 kg P2O5·hm-2，125 kg K2O·hm-2；减量施肥处理施肥量为301 kg N·hm-2，101 kg P2O5·hm-2，84 kg K2O·hm-2；有机处理2011年施肥量为239 kg N·hm-2，127 kg P2O5·hm-2，124 kg K2O·hm-2，2012年施肥量为119 kg N·hm-2，62 kg P2O5·hm-2，78 kg K2O·hm-2。

1.4 田间管理记录

试验期间，2011年，5月24日插秧，10月10日收获；2012年5月20日插秧，10月14日收获。插秧密度为7.5万 株·hm-2，收获以人工方式收割，每小区取2 m×2 m面积植株样品，用小型脱粒机脱粒后，晾晒干，测得籽粒含水量约为13.7%。将脱粒后的稻谷称重测产。两季水稻分别于2011年5月14日和2012年5月10日插秧前，对稻田进行划区整地。整地同时，有机处理每试验小区施入有机肥，在水稻返青期追施1次有机肥。常规处理、稻蟹处理及减量施肥处理在泡田后施入复合肥。上述3个处理每年在水稻生长期间追肥2次：在水稻返青期追施1次复合肥，7月中下旬追施1次尿素。具体施肥日期、种类及施肥量见表1。

各处理灌水量一致。每次灌水均用水表计量，每个小区灌水量约为5 m3，折合水深5 cm。2011年在整个水稻生育期灌水15次，灌水日期分别为：5月25日、6月1日、6月11日、6月7日、6月11日、6月16日、6月21日、7月12日、7月19日、7月25日、8月1日、8月11日、8月21日、9月1日、9月11日；2012年灌水14次，灌水日期分别为：5月20日、5月29日、6月11日、6月21日、6月30日、7月6日、7月17日、7月25日、8月1日、8月9日、8月17日、8月27日、9月3日、9月13日。

分别于2011年5月28日和2012年5月24日在每个稻蟹处理的小区放入60只中华绒螯蟹(每只约20 g)。此后，每2周投放1次螃蟹饲料，每次约1.5 kg。在各小区四周设置高30 cm的塑料布围栏，防止螃蟹爬出。水稻生育期内，不施用农药进行除草、除虫，其他田间管理与常规处理类似。

常规、优化、空白3个处理采用常规化学农药防治病虫草害，施用情况相似：水稻播种前，用多菌灵500倍液浸种3～4 d消毒杀菌，预防稻瘟病。整地泡田后，在插秧前1周左右，做插前封闭。分别于2011年5月18日和2012年5月12日，施除草剂丁草胺，每公顷22.5 L，用小型农药喷雾器人工喷施。插秧后10 d，分别于2011年6月4日和2012年5月30日做除草补救，施除草剂苄嘧磺隆，每公顷药量600 g，配施丁草胺，每公顷1.5 L，用农药喷雾器人工喷施。2011年7月22日和2012年7月18日，人工喷施井冈霉素1 000倍液至水稻茎秆下部，防治水稻纹枯病。2011年8月12日和2012年8月10日，每公顷3 L敌敌畏乳液，用人工喷施到水稻基部，防治稻瘟病。

稻蟹处理采用与有机处理类似的病虫害防治管理方式：于2011年6月5日水稻分蘖期人工单独喷施生物农药苦参碱500倍液，7月28日抽穗期人工单独喷施生物农药小檗碱500倍液，另外分别于7月12日拔节期、8月4日扬花期2次配施苦参碱500倍液和小檗碱500倍液；2012年分别于6月4日、7月13日、7月23日、8月8日在相同的水稻生育期人工施用相同种类、相同剂量的生物农药，用以防治纹枯病、二化螟、稻纵卷叶螟、稻水象甲、稻飞虱等稻类病虫害。试验期间，分别于2011年6月14日和6月29日、2012年6月10日和6月25日以每年两次的方式进行除草管理。除草采用人工拔草。

上述农事活动，每次都记录人工开支。

1.5 生产资料价格收集

化肥、农药、有机肥、蟹苗、饲料及养蟹围栏的价格均由在盘锦市盘山县农资市场调研收集获得；稻苗、人工、水电费等生产资料的价格依据盘锦鼎翔农场管理人员提供的信息确定，详见表2。

2 结果与分析

2.1 各处理生产成本分析

在2011年至2012年试验期间，价格发生变化的生产资料涉及16种(表2)，主要涉及肥料类、农药类和养蟹生产资料(表2)。其中肥料类的3种肥料的价格均发生了变化，复合肥和尿素价格上涨，而有机肥的价格略有下降。常规处理、稻蟹处理、优化处理的施肥量没有变化，因此2012年肥料的实际成本投入较上一年有所增加；由于2012年调整了有机肥处理的有机肥的投入量，比2011年少施一半有机肥，且购买价格稳中有降，使得2012年该处理的肥料成本投入有大幅下降。各处理中肥料的成本投入占的总成本投入比重最高的是2011年的有机处理达到31.5%，除空白对照外，肥料成本投入比重最低的是2012年的稻蟹处理为10.9%；综合2年的研究结果，除了2011年的有机水稻处理外，试验期间其它各处理间，以稻蟹模式的肥料成本投入占总成本投入比重最低，而常规水稻处理最高。

农药类中价格上涨的有6种，在用药量不变的情况下各处理2012年比2011年农药投入资金均有所增加。相对肥料成本所占总成本投入比重，农药类成本在各处理中占总成本投入比重都不高。2季水稻种植期间，各处理中有机水稻处理的农药成本占总投入比重均为最高，以2012年占总投入比重最高，达10.5%。

2011年至2012年间，普通水稻秧苗和有机水稻秧苗的价格均没有发生变化，有机水稻秧苗的价格比普通水秧苗高225 元·hm-2。各处理中秧苗成本占总投入最高的为优化施肥模式，2年均在5.9%左右。灌溉的水电费单价2年间没有明显变化，但是由于2012年比2011年少灌溉一次，所以2012年各处理由于灌溉产生的水电费均下降6.7%。稻蟹模式处理投入的养蟹生产资料成本占总投入的比重很大。稻蟹处理中养蟹所需的蟹苗、养蟹围栏和螃蟹饲料，2012年的价格均较2011年有所上涨，三者合计涨幅达到12.3%，占稻蟹模式总投入也由2011年的30.4%上涨到2012年的33.0%(表3)。

在试验期间各处理人工费单价没有变化，但是由于2012年减少了1次灌溉，导致2012年灌溉人工费有所降低。各处理中以稻蟹模式的人工费最高，2年均在18 000 元·hm-2左右，这是由于雇人喂养螃蟹、察看围栏和除草产生的，在试验期间每年需要喂养螃蟹15次，每次需要人工费375 元·hm-2，除草2次需人工费3 000 元·hm-2，2011年和2012年稻蟹模式投入的人工费占总投入的比重分别为47.4%和45.4%。有机水稻模式的人工开支在所有处理中仅次于稻蟹模式，每公顷在12 750 元左右，这也是因为有机水稻除草须要以人工方式进行引起的，2011年和2012年这部分投入占总投入的比重分别为51.1%和60.9%。常规处理和优化施肥投入人工费一致，2011年和2012年分别为9 375 元·hm-2和9 225 元·hm-2。2011年和2012年常规模式人工费开支占总投入的比重分别为56.9%和55.9%，优化施肥模式分别为62.0%和61.1%。由此可见，各处理中人工开支占总投入的比重最大，因此合理控制人工开支对于收益与否有较大影响(表3)。

2 a试验期间，各处理总投入的平均值，以稻蟹模式的最高为38 654 元·hm-2，是常规模式的2.3倍；其次为有机水稻23 087 元·hm-2，是常规处理1.5倍；除空白对照外，优化施肥的最低为15 167 元·hm-2，是常规模式的91.6%。由此可以看出，稻蟹模式的投入很高，不仅远远高于常规模式也相当于有机水稻的1.7倍，因此如果经营一定规模的稻蟹种植模式，在前期必须具备一定的资本积累，同时也面临承担较高的农业生产风险。

2.2 各处理经济效益分析

螃蟹、普通稻谷和有机稻谷收购价格根据2011年10月和2012年10月当地实际收购价格确定(表 4)。在2011年到2012年试验期间，各处理中以常规模式2年的平均粮食产量最高为9 466 kg·hm-2，显著高于优化施肥处理和有机处理(p<0.05)，分别比后两者高11.0%和38.1%，但是与稻蟹模式无显著差异(p<0.05)。稻蟹处理与优化处理无显著差异(p<0.05)，但是显著高于有机处理(p<0.05)。在施肥量和常规模式一致的情况下，稻蟹模式粮食产量比常规处理略低可能是因为稻田的病虫害控制的不理想，有机水稻同样也面临这个问题，试验证明在2 a的水稻生长季内稻蟹模式和有机水稻均存在一定程度的病虫害。稻蟹处理在2011年和2012年获得的螃蟹产量相差不大，分别为377 kg·hm-2和403 kg·hm-2。需要特别说明的是2012年常规处理、稻蟹处理、优化处理、有机处理的粮食产量均低于2011年，这可能是因为2012年的水肥不合理的供给搭配导致的，尤其是施肥之后几次大的降水，直接导致了稻田养分的流失。除空白对照外，优化施肥产量下降最大，这可能是因为持续降低的肥料施用量，减少了农田养分的供给，最终导致了粮食产量大幅下降(表4)。

表4 各处理产出核算

各处理中2年的平均产值最高的是稻蟹模式为56 074 元·hm-2，比常规模式高约2.0倍，其中大米的产值为26 663 元·hm-2，螃蟹的产值为29 411 元·hm-2，螃蟹的产值在稻蟹模式的总产值中所占的比重很高；有机处理仅次于稻蟹模式，比常规模式高1.6倍，这主要是因为有机稻谷的收购价格超过常规水稻的2倍多，如果有机稻谷的收购价格与常规水稻相同则产值仅有后者的72.4%，可见有机稻谷的产值优势体现在其较高的品质上；优化施肥比常规模式低了10.3%。

2012年常规模式种植的水稻在粮食产量略有下降的条件下，净产值高于2011年，这主要是因为2012年稻谷收购价格上涨的导致的。而稻蟹处理的2012年净产值略有降低，这是因为粮食产量略低和螃蟹价格下降导致的。优化施肥处理2012年的净产值低于2011年，是因为粮食产量大幅下降。2012年有机水稻处理在粮食产量和有机稻谷价格下降的情况下，还取得较好的净产值，主要是因为有机肥施用量的降低导致成本下降造成的(图1)。

图1 各处理净产值

从各处理2年的净产值来看，最高的是有机水稻处理，为22 508元·hm-2，是常规模式的2.0倍；其次为稻蟹模式17 420 元·hm-2，是常规模式的1.5倍；而优化施肥模式的最低为9 958元·hm-2，比常规模式低了12.7%(图1)。

3 讨论与结论

3.1 讨论

笔者研究希望通过农田试验来准确的反映各种植模式的经济效益，但是由此也带来一系列的问题。首先，由于采用的是小区试验，各处理不适宜机器整地和机器插秧，因此在笔者研究中插秧和整地全部采用人工方式进行，由此导致生产成本高出机器耕作约450元·hm-2。其次，试验是在鼎翔集团农场内进行，生产使用的稻苗、人工、灌溉水电费等都是以农场报价为准，和市场实际价格存在一定的出入。最后，由于小区面积较小，稻蟹处理存在螃蟹翻越围栏的现象，这也导致了最终获得的螃蟹产量略低于大面积养殖。综合上述因素来看，研究估算的经济效益还是相对保守的。

在估算有机水稻的经济效益中，本研究收集到的有机稻谷收购价格是经过有机认证的稻谷价格，但是由于不同认证公司认证费用不一致，故研究未把有机水稻认证费计算在生产成本内，如果生产成本包含有机认证费用的话，有机水稻模式的经济效益将进一步减少。此外，随着有机水稻种植面积近几年的不断扩大，有机水稻也从新生事物变成寻常事物，随着有机水稻种植技术的不断进步，有机水稻的产量必然提高，因此未来有机水稻价格下降是个大趋势，本研究估算的有机水稻经济效益具有强烈的时间局限性。

稻蟹模式由于最大限度的运用了稻田的农业生态系统规律，提高了农业资源的利用效率，如稻田螃蟹可以食用稻田中的杂草以及害虫，且螃蟹对化学农药敏感性很强，为保证螃蟹的成活率，在本研究中稻蟹模式没有采用传统农药，稻蟹模式获得的稻谷品质高于常规种植模式，但是由于缺乏相关认证，在盘锦当地市场稻蟹模式种植的水稻价格和常规模式几乎同价出售，这也在一定程度上人为低估了稻蟹模式的经济效益。

3.2 结论

(1)经过2 a试验证实，稻蟹模式的生产成本最高为38 654元·hm-2，为常规模式的2.3倍；其次为有机水稻23 087元·hm-2，为常规处理1.4倍。各处理中人工开支占总投入的比重最大。

(2)各处理中，常规模式的平均粮食产量最高为9 466 kg·hm-2，显著高于优化施肥处理和有机处理，分别比后两者高11.0%和38.1%，但是与稻蟹模式的无显著差异。各处理中平均产值最高的是稻蟹模式为56 074元·hm-2，比常规模式高约2.0倍；有机处理仅次于稻蟹模式，比常规模式高1.6倍。

(3)从各处理2年获得的平均经济效益来看，经济效益最高的是有机水稻处理，为22 508元·hm-2，是常规模式的2.0倍；其次为稻蟹模式17 420元·hm-2，是常规模式的1.5倍。有机水稻及稻蟹模式都是当地具有经济推广价值的水稻种植模式。