稻魚生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

谷 婕，吳 濤，王 忍，伍 佳，黃 璜*

（1懷化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南懷化418000；2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院／南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，長(zhǎng)沙410128）

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，水稻是我國(guó)種植面積最 廣、單產(chǎn)量和總產(chǎn)量均最高的糧食作物［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013～2016年我國(guó)居民人均年谷物消費(fèi)量約129 kg，總消費(fèi)近2億噸，其中稻米是我國(guó)三分之二人口的主食，是主糧中的主糧［2］。而我國(guó)水稻種植面積呈下降趨勢(shì)，人均耕地面積減少［3］，人們?yōu)榱颂岣咚井a(chǎn)量，對(duì)化肥和農(nóng)藥的投入量逐年攀升，耕地受污染面積不斷擴(kuò)大，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，稻米品質(zhì)無(wú)法滿足人們對(duì)有機(jī)、綠色、無(wú)污染的追求［4］。在此背景下，建立稻魚生態(tài)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)糧增收，為人們帶來(lái)足夠又安全農(nóng)產(chǎn)品的一個(gè)不錯(cuò)選擇［5，6］，其充分利用稻田的各種資源，以水稻為主體，在稻田中養(yǎng)殖魚類［7］，豐富稻田的生物多樣性，實(shí)現(xiàn)“一田兩用、一水兩用”，減少化肥和農(nóng)藥的投入，充分發(fā)揮稻田的最大潛力［8］?；诖?，筆者在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，以稻魚生態(tài)系統(tǒng)（RF）為例，選擇稻魚雞和稻鰍兩種模式，并在系統(tǒng)中加入細(xì)綠萍，比較不同共生模式對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，和其成熟期水稻干物質(zhì)積累的差異，以期找到合適的稻魚共生模式，促進(jìn)糧食安全、減少環(huán)境污染、增加農(nóng)民收益等。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2017年5～10月在湖南省瀏陽(yáng)市北盛鎮(zhèn)烏龍社區(qū)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地（28°28′75″N，113°42′63″E）進(jìn)行。該地區(qū)為亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的年活動(dòng)積溫5000～5800℃，無(wú)霜期260～310 d，年降雨量1200～1700 mm。土壤類型為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的紅黃泥水稻土，土壤有機(jī)質(zhì)含量13.15±2.12 g／kg，全氮1.23±0.21 g／kg，全磷0.59±0.12 g／kg，土壤容重1.02±0.11 g／cm3。試驗(yàn)田前作為紫云英。

主要室內(nèi)測(cè)試與分析在南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試水稻品種為Y兩優(yōu)896，由袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司生產(chǎn)；泥鰍為大鱗副泥鰍，魚為鯉魚和草魚，雞為三黃雞，細(xì)綠萍、鰍、魚、雞均為當(dāng)?shù)仞B(yǎng)殖品種；尿素為總氮≥46.40%，粒徑范圍為0.85～2.80 mm，由重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)；復(fù)合肥料為N∶P2O5∶K2O為20∶8∶12，總養(yǎng)分≥40%，由湖南省農(nóng)科院生物資源所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)5個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

稻魚生態(tài)系統(tǒng)（RF）：“稻+魚+雞”生態(tài)系統(tǒng)（A），“稻+魚+雞+細(xì)綠萍”生態(tài)系統(tǒng)（B），“稻+鰍”生態(tài)系統(tǒng)（C），“稻+鰍+細(xì)綠萍”生態(tài)系統(tǒng)（D）。

常規(guī)稻作：水稻常規(guī)單一種植（CK）。

1.3.1 田間建設(shè)

供試總面積為1080 m2，用高約30 cm、寬約35 cm的田埂勻分為15個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)規(guī)格為6 m×12 m。稻田設(shè)置防護(hù)設(shè)施，田埂用塑料膜包被，以防各小區(qū)之間肥水串灌，每個(gè)小區(qū)分別設(shè)一進(jìn)水口和排水口，并設(shè)置攔污網(wǎng)和攔魚柵。在稻魚生態(tài)系統(tǒng)的小區(qū)，選用網(wǎng)孔大小為2 cm×2 cm的塑料網(wǎng)，用竹竿支起圍住，并在竹竿頂端固定廢棄光盤，用以防鳥；稻魚生態(tài)系統(tǒng)的4個(gè)處理，在小區(qū)四周開設(shè)寬為40 cm，深為50 cm的圍溝。在養(yǎng)雞的小區(qū)，在田間利用稻田田埂合理搭設(shè)雞棚，并在雞棚中投放雞飼料。

1.3.2 田間管理

2017年5月26日浸種催芽，5月28日播種，6月22日采用人工手插秧式移栽，每株插4根苗，插秧密度為20 cm×20 cm。水稻返青后，7月6日，放細(xì)綠萍的小區(qū)，分別均勻放入5 kg鮮萍。7月10日，在養(yǎng)魚、雞的小區(qū)，稻田中分別放入長(zhǎng)約8 cm的魚苗50尾，重約0.55 kg的雞4只；養(yǎng)泥鰍的小區(qū)，分別放入5 cm的泥鰍共3 kg。9月28日，人工收魚、泥鰍、雞，魚均長(zhǎng)15 cm，泥鰍均長(zhǎng)11 cm，雞均重0.87 kg。10月10日，收獲水稻。

5個(gè)處理均采用機(jī)耕翻地整田。A、B、C、D處理在插秧前2 d一次性施復(fù)合肥作為基肥，施用量為550 kg／hm2，后期均不再施用任何化肥和農(nóng)藥，試驗(yàn)期間人工連根拔除一次稗草。魚、泥鰍均不投放餌料，養(yǎng)雞小區(qū)依據(jù)具體情況適當(dāng)在雞棚里投放飼料，飼料為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民前年收獲的稻谷。經(jīng)常查看雞的活動(dòng)情況，用人工驅(qū)趕等辦法引導(dǎo)雞在田間活動(dòng)。CK按照當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植，根據(jù)水稻的生育長(zhǎng)勢(shì)，后期酌情追肥、噴施農(nóng)藥和除草劑等，和稻魚生態(tài)系統(tǒng)的處理一樣，在插秧前2 d施入550 kg／hm2復(fù)合肥作為基肥，后期追施1次尿素，施用量為120 kg／hm2，并在水稻返青期噴灑除草劑，在水稻分蘗期和孕穗期噴灑殺蟲劑。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

在水稻成熟時(shí)，各處理均隨機(jī)取樣3個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)取樣面積為1 m×1 m（邊3行不?。斯な崭詈兔摿?，自然曬干，稱重，用電腦谷物水分計(jì)測(cè)量樣品水分，以各處理的最小水分值為標(biāo)準(zhǔn)折算水稻實(shí)際產(chǎn)量。按平均取樣法每小區(qū)取3穴樣品（邊3行不?。疾煊行霐?shù)，人工脫粒，曬干，隨后采用水選法將實(shí)粒、空粒分開，曬干后確定每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。最后，將實(shí)粒于70℃的烘箱烘干3～5 d，隨后取1000粒實(shí)粒樣本3份，計(jì)算千粒重。

1.4.2 水稻成熟期植株的干物質(zhì)重

10月10日水稻收割時(shí)，每小區(qū)隨機(jī)取3株植株，葉、莖、穗分別裝置于80℃恒溫烘箱中，3 d后取出稱重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻魚生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1可知，A、B、C、D 4個(gè)處理的水稻實(shí)際產(chǎn)量均比CK高，且均達(dá)到顯著性差異（p＜0.05），平均各處理的實(shí)際產(chǎn)量比CK多1021.30 kg／hm2，增產(chǎn)12.13%（6.93%～22.23%）。稻魚生態(tài)系統(tǒng)中，稻鰍模式的水稻產(chǎn)量高于稻魚雞模式，平均增產(chǎn)31.54%。稻魚雞模式含萍處理與稻魚雞模式不含萍處理之間水稻實(shí)際產(chǎn)量差異不大，但稻鰍模式含萍處理與稻鰍模式不含萍處理的水稻實(shí)際產(chǎn)量出現(xiàn)顯著性差異（p＜0.05）。D處理的水稻實(shí)際產(chǎn)量最高，達(dá)到了10 292.40 kg／hm2，CK處理的水稻實(shí)際產(chǎn)量最低，為8420.63 kg／hm2，兩者之間相差1871.77 kg／hm2，其形成原因可能是泥鰍和細(xì)綠萍的雙重作用。

與CK相比，A、B、C、D處理的單株實(shí)粒數(shù)、有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率均有所增加，分別增加17.50%（8.01%～24.97%）、8.42%（7016%～10.19%）、4.01%（0.06%～8.13%）。其中，稻鰍模式的有效穗數(shù)比稻魚雞模式多，含萍處理比不含萍處理有效穗數(shù)多，但差異都不顯著（p＞0.05）。A、B、C、D處理的單株實(shí)粒數(shù)均比CK增多，B、C、D處理與CK有顯著性差異（p＜0.05）。A、B、C、D處理的結(jié)實(shí)率均比CK高，各處理的千粒重則沒(méi)有明顯差異，CK的值相對(duì)偏小，但A處理的千粒重最低，含萍處理和不含萍的處理無(wú)明顯差異（p＞0.05），前者的值相對(duì)高于后者。

表1 不同處理的水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素比較Table 1 Comparison of rice yield and yield formation under different treatments

2.2 稻魚生態(tài)系統(tǒng)對(duì)水稻成熟期植株干物質(zhì)重的影響

由表2可以看出，A、B、C、D處理莖和穗的干物質(zhì)重均高于CK，平均增幅分別為5.92%（0.06%～13.00%）、13.76%（8.38%～17.06%），而A、B、D處理葉的干物質(zhì)重低于CK，平均減少了8.29%，只有C處理葉的干物質(zhì)重高于CK，高出7.53%。但各處理的莖、葉、穗干物質(zhì)重均沒(méi)有明顯差異（p＞0.05）。稻魚生態(tài)系統(tǒng)中葉的干物質(zhì)重相對(duì)較低，可能是因?yàn)榈爵~系統(tǒng)中魚、雞、鰍會(huì)一定程度地食用和破壞水稻葉片生長(zhǎng)。

表2 不同處理的水稻成熟期植株干物質(zhì)重 kg／hm2Table 2 Dry matter weight of rice plants in different treatments

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，稻魚生態(tài)系統(tǒng)的A、B、C、D處理相比常規(guī)稻作CK 處理平均增產(chǎn)1021.30 kg／hm2（583.87 ～1871.77 kg／hm2），其 平 均 增 幅 為12.13%（6.93%～22.23%）。水稻增產(chǎn)的主要原因是水稻單株實(shí)粒數(shù)和有效穗數(shù)的增加。稻鰍和稻鰍萍處理的增產(chǎn)效果大于稻魚雞和稻魚雞萍處理，平均增產(chǎn)868.27 kg／hm2，增加31.54%；稻鰍萍和稻魚雞萍處理增產(chǎn)效果又大于稻鰍和稻魚雞處理，平均增產(chǎn)419.63 kg／hm2，增產(chǎn)4.55%。表明稻魚生態(tài)系統(tǒng)可以較好地提高水稻的產(chǎn)量。稻魚生態(tài)系統(tǒng)中，稻鰍模式的增產(chǎn)量大于稻魚模式，在稻魚系統(tǒng)中加入細(xì)綠萍的模式增產(chǎn)幅度高于不加入細(xì)綠萍的模式。

水稻的干物質(zhì)重在一定程度上影響著水稻的產(chǎn)量，特別是水稻后期的干物質(zhì)重［9］。從成熟期的莖、葉、穗的干物質(zhì)重來(lái)說(shuō)，稻魚生態(tài)系統(tǒng)高于常規(guī)處理，特別是穗重平均提高了13.76%。表明在減少化肥、農(nóng)藥投入，且稻田因開溝而面積相對(duì)減少的情況下，稻魚生態(tài)系統(tǒng)不僅沒(méi)有降低水稻的產(chǎn)量，反而一定程度上提高了水稻的產(chǎn)量。