“稻+魚+再生稻”模式對稻田土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響

隆斌慶，陳 燦，黃 璜，王 忍，周 晶，呂廣動，伍 佳，楊飛翔

（湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙410128）

在稻田生態(tài)種養(yǎng)模式下，魚（禽）類動物在稻田里的活動可起到疏松土壤、增加土壤養(yǎng)分的作用。張苗苗等［1］研究發(fā)現(xiàn)，稻鴨共作模式下，施用適量有機肥為底肥，秧苗幼穗分化期速效鉀含量高于對照田，成熟期堿解氮、有效磷及速效鉀含量顯著高于對照田，土壤中有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀等養(yǎng)分含量在水稻生育期內(nèi)保持在相對恒定的范圍內(nèi)，可滿足各生育期的生長需求。安輝等［2］研究表明，有機稻蟹模式下，通過適當增施有機肥，提高土壤酶活性（過氧化氫酶、脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶），可顯著提高土壤肥力。試驗表明，長期的稻蝦模式下，15～30 cm土層的土壤緊實度明顯下降，在15、20、25和30 cm處的土壤緊實度較中稻單作模式分別降低20.9%、29.9%、24.8%和14.7%；土壤全量養(yǎng)分上，0～40 cm土層有機碳、全鉀和堿解氮含量、0～30 cm土層全氮含量、0～10 cm土層全磷和有效磷含量、20～40 cm土層速效鉀含量都明顯提高［3］。良好的土壤結(jié)構(gòu)和理化性狀有利于水稻的生長，稻蝦模式不僅改善土壤理化性狀，又可增加養(yǎng)分，培肥稻田。安輝等［4］通過研究有機稻蟹、常規(guī)稻蟹與單作水稻生產(chǎn)模式發(fā)現(xiàn)，與單作水稻模式相比較，有機稻蟹與常規(guī)稻蟹模式能顯著提高稻田土壤中的有機質(zhì)含量，土壤肥力明顯高于不養(yǎng)蟹稻田。徐敏等［5］的研究也得出相同的結(jié)論，河蟹的活動可疏松田間土壤，增加土壤中的氧氣，利于土壤中微生物的繁殖，從而促進土壤養(yǎng)分的分解利用，提高土壤有機質(zhì)含量。

減少化肥施用是稻田生態(tài)種養(yǎng)的明顯優(yōu)勢，在用有機肥替代化肥當?shù)追实幕A(chǔ)上，可實現(xiàn)化肥零投入，極大地減少因化肥利用率低而造成的土壤污染問題。胡亮亮［6］通過對13個不同稻作區(qū)幾種稻田生態(tài)種養(yǎng)模式的研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)水稻單作模式相比，稻田生態(tài)種養(yǎng)模式的肥料投入量平均減少26.52%，其中，稻魚、稻蝦、稻鰍、稻蟹、稻鱉模式分別減少了30.85%、23.22%、24.83%、23.93%、32.27%，以稻鱉模式降幅最大。稻田土壤是水稻獲得養(yǎng)分的直接場所，稻田中引入魚（禽）類動物，對土壤和水體有著明顯改變，改善了田間環(huán)境。本文研究了稻魚／稻鰍模式下土壤中氮、磷、鉀的變化，為探索開展稻田生態(tài)種養(yǎng)培肥土壤及減施化肥的效果提供實踐與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

2018年4～11月，試驗在湖南省長沙縣路口鎮(zhèn)明月村基地進行。該地區(qū)屬亞熱帶季風濕潤氣候，雨熱充沛，年平均氣溫16～18℃，≥10℃有效積溫5000～5500℃，無霜期260～320 d，年降水量1200～1500 mm。試驗田土壤肥力均勻，前茬種植作物為水稻。土壤基本性狀：pH 值6.65，全氮1.15 g／kg，全磷0.92 g／kg，全鉀6.72 g／kg，堿解氮68 mg／kg，有效磷16 mg／kg，速效鉀79.02 mg／kg，土壤肥力偏低。

供試水稻品種為黃華占和Y兩優(yōu)800。供試魚以工程鯽為主，少量草魚；泥鰍品種為大鱗副泥鰍?；剩耗蛩乜偟?6.40%，粒徑范圍1.18～3.35 mm，河南晉開化工投資控股集團有限責任公司生產(chǎn)；磷肥：N-P2O2-K2O（18-46-0），總養(yǎng)分≥64%，湖北大峪口化工有限責任公司生產(chǎn)；鉀肥為氯化鉀，K2O≥60.0%，中化化肥有限公司生產(chǎn)。促芽肥為復(fù)合肥料：N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），總養(yǎng)分≥45%，江西正邦生物化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

設(shè)置水稻（黃華占）+魚+再生稻、水稻（黃華占）+泥鰍+再生稻、水稻（Y兩優(yōu)800）+魚+再生稻、水稻（Y兩優(yōu)800）+泥鰍+再生稻4個處理，以2個水稻品種常規(guī)栽培+再生稻為對照，6個處理（試驗區(qū)），每個區(qū)面積120 m2，試驗面積共720 m2，采取重復(fù)取樣方式。稻魚模式簡寫RF，稻鰍模式簡寫RL，常規(guī)栽培簡寫CK，再生季分別簡寫為RRF、RRL、RCK。

采用覆膜育秧，4月15號播種，播種前對水稻種子曬種、消毒、浸種催芽，達到“根長一粒谷，芽長半粒谷”時下田。5月9日移栽，均采用人工手插秧方式，常規(guī)稻黃華占每穴4粒谷苗，雜交稻Y兩優(yōu)800每穴2粒谷苗，規(guī)格為20 cm×25 cm。重施基肥，移栽前7 d施尿素240 kg／hm2、磷肥240 kg／hm2、鉀肥180 kg／hm2。常規(guī)栽培區(qū)在水稻分蘗盛期追復(fù)合肥510 kg／hm2，稻魚、稻鰍試驗區(qū)則不追肥。頭季稻黃華占于8月11日收獲，8月15日收頭季稻Y兩優(yōu)800，留樁高度約為30 cm；于10月15日收黃華占再生稻，11月6日收Y兩優(yōu)800再生稻。頭季稻成熟期，收割前8 d施促芽肥復(fù)合肥料150 kg／hm2，收割后5 d施提苗肥尿素180 kg／hm2。施促芽肥與提苗肥時將稻魚、稻鰍試驗區(qū)水排至露出廂面，將魚趕至圍溝中，施肥時避免將肥料撒入圍溝中。

5月20日，秧苗返青后開始投放魚苗和泥鰍苗，投放前用2%～3%食鹽水消毒，浸泡至大部分魚苗和泥鰍苗浮頭后，迅速撈起至清水中，選傍晚或陰天天氣投入稻田，防止環(huán)境變化造成過激反應(yīng)而致死。按20萬尾／公頃投放規(guī)格3～4 cm的泥鰍苗，魚苗（規(guī)格為4～5 cm或重量為100 g左右）按4500～6000尾／公頃投放，魚苗以工程鯽為主，混合一些草魚（重量為100 g左右，與鯽魚呈1∶10比例）。養(yǎng)殖田間工程在移栽前完成，稻鰍、稻魚試驗田均開圍溝，溝寬50～80 cm，深80～100 cm；稻魚試驗田另開挖1個魚凼，寬、長、深均為100 cm，確保夏季高溫時魚有庇護場所。試驗區(qū)間覆膜隔開，深入泥土50 cm，防止竄水竄肥和泥鰍逃跑。魚、鰍投喂按“定時、定點、定量”原則，投喂豆餅、麥麩、玉米粉等谷物，對照區(qū)則不投喂。整個生長期，稻魚、稻鰍試驗田均不施用農(nóng)藥和除草劑。做好防白鷺、防蛇鼠工程措施，定時巡查田間情況。

1.3 測定項目與方法

分別于插秧前（大田本底）、分蘗期（放魚時）、抽穗期、灌漿期、成熟期（頭季和再生季）對各處理的田間耕作層土壤進行取樣，采用S形5點取樣法，自然陰干后混勻碾磨，過篩入密封袋，測定全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀。全氮、全磷采用H2SO4-H2O2消化，用連續(xù)流動分析儀（SAN++）測定；堿解氮用堿解擴散法測定；有效磷采用鉬銻抗比色法；速效鉀和全鉀采用火焰光度法測定。具體參考《土壤農(nóng)化分析》（第三版，鮑士旦主編）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2013整理數(shù)據(jù)和制表，SPSS22.0統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同稻魚模式對土壤中全量氮、磷、鉀含量的影響

黃華占頭季稻幾個主要生育期不同處理土壤全效養(yǎng)分如表1所示。RL、RF、CK處理的全氮、全磷、全鉀在分蘗期沒有明顯差異，全氮以RF最高，CK次之，RL最低。全磷RL與RF含量相近，CK次之，全鉀表現(xiàn)為RF＞CK＞RL；孕穗期全氮表現(xiàn)為RF＞RL＞CK，差異不顯著；不同處理間全磷的含量差異不明顯，RF略高于RL和CK，RL最低。CK的全鉀高于RL、RF，分別高出8.2%、11.1%，且差異顯著；灌漿期RF全氮含量最高，達1.32 g／kg，與CK比較差異顯著。全磷含量表現(xiàn)為CK＞RF＞RL，全鉀含量表現(xiàn)為RF＞CK＞RL，三個處理灌漿期的全磷、全鉀差異不明顯；成熟期全氮含量RF最高，RL最低，分別為1.19、1.04 g／kg，與CK比較差異不顯著。全磷含量沒有差異，全鉀含量表現(xiàn)為RL＞RF＞CK，三個處理間差異不顯著。

表1 黃華占頭季稻不同時期土壤全效養(yǎng)分含量 g／kgTable 1 Total nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s first rice

由表2可知，黃華占再生稻抽芽期全氮含量以RRF處理最大，RCK次之，RRL最低，與RCK對比，RRF全氮含量差異達到顯著水平，RRL則不顯著，全磷含量RRF最高，比RRL和RCK分別高出0.06、0.05g／kg，且差異顯著，全鉀含量表現(xiàn)為RCK＞RRF＞RRL，處理間沒有明顯差異；齊穗期全氮以RRL處理含量最高，RRF與RCK含量相近，與RCK相比，RRL全氮提高了7.9%，但差異不顯著，全磷、全鉀含量處理間差異不顯著；成熟期RRF全氮含量與RCK相比高出了22.2%，與RRL相比高出了38.8%，均達到差異顯著水平，全磷含量表現(xiàn)為RRF＞RCK＞RRL，RRF比RRL和RCK分別高出了0.25、0.22 g／kg，且差異顯著，全鉀含量表現(xiàn)為RRF＞RCK＞RRL，差異沒有達到顯著水平。

表2 黃華占再生稻不同時期土壤全效養(yǎng)分含量 g／kgTable 2 Total nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s ratooning rice

由表3可知，Y兩優(yōu)800在分蘗期土壤全效養(yǎng)分沒有明顯差異，全氮表現(xiàn)為RL＞RF＞CK，全磷表現(xiàn)為RL＞CK＞RF，全鉀表現(xiàn)為RF＞CK＞RL；孕穗期RF全氮含量比RL、CK 分別高出35.3%、25.4%，且差異顯著。三個處理間全磷、全鉀沒有明顯差異，全磷與全鉀皆以RF處理最高；至灌漿期，RF全氮含量顯著高于RL、CK，分別高出0.46、0.66 g／kg，RL比CK高0.2 g／kg，但差異不顯著。全磷以RF最高，較CK高出77.7%，且差異顯著。全鉀表現(xiàn)為RL＞RF＞CK，RL最高，較CK高出了7.5%，處理間差異不顯著；成熟期三個處理間全氮含量沒有明顯差異，RL最高，為1.23 g／kg，其次是CK，為1.17 g／kg，最低是RF，為1.15 g／kg；三個處理間全磷含量差異不顯著。全鉀含量最高的處理為RF，較CK高出了10.5%，差異不顯著。

表3 Y兩優(yōu)800頭季稻不同時期土壤全效養(yǎng)分含量 g／kgTable 3 Total nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s first rice

由表4可知，Y兩優(yōu)800再生稻抽芽期時，全氮含量表現(xiàn)為RRF＞RCK＞RRL，RRF與RRL之間差異顯著，RRF較RCK高出19.6%，但差異不顯著。全磷以RRF最高，RRL次之，RCK最低，RRF較RCK高45.8%，差異顯著。全鉀含量表現(xiàn)為RRL＞RRF＞RCK，處理間沒有明顯差異；至齊穗期，全氮含量表現(xiàn)為RCK＞RRF＞RRL，處理間差異不顯著。RRF與RRL的全磷含量顯著高于RCK，分別高出0.17、0.15 g／kg。全鉀含量差異不顯著；成熟期全氮以RRF處理最高，為1.4 g／kg，較RCK 高出6.8%，但差異不顯著。全磷表現(xiàn)為RCK＞RRF＞RRL，處理間差異不顯著。全鉀含量最高為RRF，較RCK高出5.2%，差異不顯著，RRL含量最低，為4.08 g／kg，與RRF、RCK之間差異顯著。

表4 Y兩優(yōu)800再生稻不同時期土壤全效養(yǎng)分含量 g／kgTable 4 Total nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s ratooning rice

2.2 不同模式（魚、泥鰍）對土壤中速效氮、磷、鉀含量的影響

由表5可知，黃華占頭季稻分蘗期土壤堿解氮含量CK最高，為60.19 mg／kg，RL與RF含量相近，三個處理間差異不顯著。有效磷表現(xiàn)為CK＞RF＞RL，但差異不顯著。速效鉀RF最高，為81 mg／kg，比CK和RL分別高出10.6%、7.2%；至孕穗期，堿解氮表現(xiàn)為RF＞RL＞CK，處理間差異顯著，RF比RL和CK分別高出14.4%、33.7%，RL比CK高出16.8%。速效鉀以RF最高，CK次之，RL最低，與CK比較，RF速效鉀含量比CK增加了7.5 mg／kg，且差異顯著。至灌漿期，RF堿解氮與RL和CK比較差異顯著，比RL和CK分別高了24.4、29.91 mg／kg，RL比CK高了5 mg／kg，差異不明顯。有效磷含量表現(xiàn)為CK＞RF＞RL，速效鉀RF與CK含量相近，RL次之，但處理間沒有明顯差異；至成熟期，堿解氮表現(xiàn)為CK＞RF＞RL，含量分別為72.45、69.83、46.2 mg／kg，RF與CK比較沒有明顯差異，RL與CK差異顯著。有效磷表現(xiàn)為RL＞RF＞CK，速效鉀表現(xiàn)為RF＞CK＞RL，有效磷與速效鉀在成熟期差異不顯著。

表5 黃華占頭季稻不同時期速效養(yǎng)分含量 mg／kgTable 5 Available nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s first rice crop

黃華占再生稻幾個主要生育期速效養(yǎng)分如表6所示，再生稻抽芽期間堿解氮不同處理間差異顯著，含量表現(xiàn)為RCK＞RRF＞RRL，RCK比RRL與RRF分別高出40.8%、12.9%，RRF顯著高于RRL，高出15.24 mg／kg。RRL、RRF、RCK三個處理間有效磷沒有明顯差異。速效鉀以RRL最高，比RCK高出了22.5mg／kg，且差異顯著，RRF較RCK高出3.75 mg／kg但差異不顯著；至齊穗期，堿解氮表現(xiàn)為RRF＞RRL＞RCK，有效磷表現(xiàn)為RRF＞RCK＞RRL，三個處理間堿解氮與有效磷差異不明顯。速效鉀RRF顯著低于RCK和RRL，RRL與RCK差異不明顯；至成熟期，堿解氮表現(xiàn)為RCK＞RRL＞RRF，RCK比RRL、RRF分別高出31.1%、32.53%，且差異顯著。有效磷表現(xiàn)為RRL＞RRF＞RCK，三個處理間沒有明顯差異。速效鉀以RCK含量最高，為79.5 mg／kg，RRL次之，為73.5 mg／kg，RRF最低，為58.5 mg／kg，RRF與RCK和RRL比較差異顯著。

表6 黃華占再生稻不同時期速效養(yǎng)分含量 mg／kgTable 6 Available nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s ratooning rice

Y兩優(yōu)800頭季稻三個處理不同時期速效養(yǎng)分如表7所示，分蘗期堿解氮RF含量最高，比CK高出了17.2%，且差異顯著，RL與CK之間差異不明顯。有效磷表現(xiàn)為CK＞RL＞RF，差異不顯著。速效鉀表現(xiàn)為RL＞CK＞RF，RF與RL、CK比較差異顯著，分別低了6、5.1mg／kg；至孕穗期，堿解氮表現(xiàn)為RF＞RL＞CK，RF、RL與CK比較差異顯著，RF比CK高出40.1%，RL比CK高出37.1%。有效磷RF、RL比CK分別高出15.4%、14.3%，且達到顯著水平。速效鉀表現(xiàn)為CK＞RF＞RL，RF與CK比差異不明顯，RL顯著低于RL、CK；至灌漿期，堿解氮含量RF最高，為101.33 mg／kg，CK次之，RL最低，3個處理之間差異分別到達顯著水平，RF較CK高出8.8%。有效磷表現(xiàn)為RF＞RL＞CK，RF比CK高了4.12 mg／kg，差異達到顯著水平，RL與CK差異不明顯。速效鉀表現(xiàn)為CK＞RF＞RL，RF與CK比較差異不顯著，RL則顯著低于RF、CK；至成熟期，堿解氮表現(xiàn)為RF＞RL＞CK，處理間差異分別達到顯著水平，RF、RL比CK分別高出30.2%、16.0%。有效磷表現(xiàn)為RF＞RL＞CK，速效鉀表現(xiàn)為RF＞CK＞RL，3個處理間有效磷與速效鉀含量沒有顯著差異。

表7 Y兩優(yōu)800頭季稻不同時期速效養(yǎng)分含量 mg／kgTable 7 Available nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s first rice crop

由表8可知，Y兩優(yōu)800再生稻抽芽期堿解氮含量RCK 最高，為79.17 mg／kg，RRF次之，為77.58 mg／kg，RRL最低，為57.1 mg／kg，RRF與RCK差異不明顯，RRL較RCK低22.07 mg／kg，且差異顯著。有效磷差異則不明顯。速效鉀表現(xiàn)為RRL＞RCK＞RRF，RRL與RCK差異不顯著，RRF顯著低于RCK；至齊穗期，RRF、RRL的堿解氮含量顯著低于RCK，分別低9.2%、8.5%。有效磷表現(xiàn)為RRF＞RRL＞RCK，速效鉀表現(xiàn)為RRF＞RRL＞RCK，處理間差異不顯著；成熟期堿解氮含量RRF、RRL顯著高于RCK，分別比RCK 高45.2%、37.7%。有效磷以RRL處理最高，為12.69 mg／kg，最低為RCK對照，RRL比RCK高了2.75 mg／kg，但差異不顯著。速效鉀RRL與RRF含量相近，RCK最低，RRL、RRF比RCK高出4.5%，未達到顯著水平。

表8 Y兩優(yōu)800再生稻不同時期速效養(yǎng)分含量 mg／kgTable 8 Available nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s ratooning rice crop

3 討論

土壤中全氮、全磷、全鉀的含量是衡量土壤潛在肥力的關(guān)鍵指標，而速效養(yǎng)分（堿解氮、有效磷、速效鉀）是水稻可直接利用吸收的養(yǎng)分，是土壤直接肥力的表現(xiàn)。孫剛等［7］研究表明，養(yǎng)魚稻田中魚類糞便等代謝物增加了水體中有機肥含量，魚類覓食、翻土、渾水、潛穴等活動起到中耕土壤的效果，土壤中堿解氮含量從分蘗始期至齊穗期有上升趨勢，全磷與全鉀含量在水稻生育期內(nèi)表現(xiàn)平緩。稻鴨共作模式研究發(fā)現(xiàn)，鴨子的踩踏、啄食使得土壤與空氣產(chǎn)生交換、提高了土壤中的溶解氧，致使有效養(yǎng)分得以轉(zhuǎn)化，增加土壤中速效養(yǎng)分含量，同時，稻鴨共生期間，鴨子排泄物及投喂的餌料增加了土壤中的養(yǎng)分，提高了全氮含量、且減緩堿解氮、有效磷、速效鉀的消耗，保證了水稻生長的養(yǎng)分需求［8，9］。張苗苗等［1］試驗發(fā)現(xiàn)，稻鴨模式下土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量在水稻生育期間處于一個相對穩(wěn)定的水平，速效養(yǎng)分含量在成熟期要高于對照田。稻田生態(tài)種養(yǎng)依靠生物的排泄物和投喂的飼料殘余為養(yǎng)分來源，利用生物踩踏、攪動、覓食達到中耕、渾水效果，促使土肥交融轉(zhuǎn)化，提高土壤中養(yǎng)分含量。

本研究表明，稻魚模式和稻鰍模式下土壤中全氮、全磷、全鉀的含量在頭季稻和再生稻整個生育期內(nèi)維持一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，其中稻魚模式總體高于對照田，但不同時期內(nèi)養(yǎng)分表現(xiàn)規(guī)律不一致。黃華占頭季稻分蘗期至成熟期，全氮和全磷含量總體呈上升趨勢，但分蘗期RL（稻+泥鰍）、RF（稻+魚）與CK（對照）比較差異不明顯，可能的原因是魚苗小且放養(yǎng)的周期不長，魚類排放的有機糞肥數(shù)量有限；至孕穗期后，RL、RF土壤中全氮、全磷開始增加，特別是RF處理，孕穗期、灌漿期、成熟期全氮含量皆高于CK，全磷、全鉀與CK沒有明顯差異，說明RF提高土壤中氮、磷等養(yǎng)分含量的效果優(yōu)于RL。Y兩優(yōu)800在不同模式下全氮、全磷也表現(xiàn)出類似的規(guī)律，分蘗期RL、RF與CK間差異不明顯，孕穗期后，全氮、全磷、全鉀有所提高，以RF處理較為明顯，孕穗期和灌漿期全氮含量顯著高于CK，全磷、全鉀也比CK略有升高。RL、RF處理從分蘗期至成熟期，全氮、全磷、全鉀的含量總體呈增加的趨勢；這可能是魚類經(jīng)過一段時間的生長，隨著有機糞肥排放量的加大和積累，田間全氮、全磷、全鉀的含量呈增加的趨勢。這與孫剛等［7］研究結(jié)果有相同之處，表明稻魚模式、稻鰍模式可增加土壤中的養(yǎng)分含量。從兩個水稻品種頭季稻和再生稻兩季水稻整個生育期來看，全氮、全磷兩個指標從頭季稻分蘗期放魚后有所提高，中間雖有小幅下降但差異不明顯，頭季稻與再生季兩個生育期內(nèi)全氮、全磷處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，全鉀含量則在再生季略有下降。

本研究表明，RL、RF處理在黃華占分蘗期土壤中堿解氮、有效磷都略低于CK，速效鉀差異不明顯。Y兩優(yōu)800不同處理的速效養(yǎng)分含量變化也呈現(xiàn)出相似的規(guī)律，說明稻田養(yǎng)魚、泥鰍可有效培肥土壤，增加土壤養(yǎng)分含量，且稻魚模式對土壤培肥效果要優(yōu)于稻鰍模式。另外，兩個品種再生季的土壤速效養(yǎng)分含量變化規(guī)律性不明顯，但整體維持在相對穩(wěn)定水平，可能是頭茬收割后田間環(huán)境變化大，再生季生育期大大縮短，受促芽肥和提苗肥的影響，土壤養(yǎng)分含量發(fā)生變化。