不同放鴨與種植密度對(duì)有機(jī)栽培水稻干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量的影響

盧葦 周璇 許桂玲 馮躍華,3* 羅強(qiáng)鑫 李杰 韓志麗 王曉珂 彭金鳳

（1 貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽(yáng) 550025；2 普定縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，貴州 普定 562100；3 貴州大學(xué)山地植物資源保護(hù)與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025；#共同第一作者：992605843@qq.com；*通訊作者：fengyuehua2006@126.com）

有機(jī)農(nóng)業(yè)因其環(huán)保、安全、可持續(xù)等特點(diǎn)，正在成為我國(guó)農(nóng)業(yè)未來(lái)的趨勢(shì)。水稻作為我國(guó)重要的糧食作物，有機(jī)稻研究與發(fā)展也越發(fā)迅猛[1]。稻鴨共作是利用水稻和鴨之間的共生共長(zhǎng)關(guān)系構(gòu)建起來(lái)的一種立體種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，具有除草、治蟲、減病、中耕、濁水通氣、壅泥培土等作用，在有機(jī)稻生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用空間與發(fā)展前景[2-4]。李軍等[5]研究認(rèn)為，在有機(jī)栽培條件下，適宜的放鴨密度可有效提升水稻產(chǎn)量，放養(yǎng)密度過(guò)大時(shí)則降低水稻產(chǎn)量。楊震道等[6]研究表明，在水稻株行距（21.3～29.7）cm×13.2 cm、4～8 苗/叢范圍內(nèi)，以株行距 23.1 cm×13.2 cm、4 苗/叢時(shí)產(chǎn)量最高。羅強(qiáng)鑫等[7]研究發(fā)現(xiàn)，在12.8～23.8 萬(wàn)叢/hm2范圍內(nèi)，有機(jī)栽培水稻產(chǎn)量隨種植密度增加而上升。上述研究就放鴨密度或種植密度對(duì)水稻產(chǎn)量影響進(jìn)行了探討，但未探討不同種植密度下放鴨密度對(duì)于水稻干物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響。為此，我們研究了不同放鴨密度與種植密度對(duì)有機(jī)栽培水稻干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)及產(chǎn)量的影響，以期為水稻有機(jī)栽培條件下稻鴨共作的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020 年在貴州省三穗縣良上鎮(zhèn)雅中村（26°52′20.2″N，108°44′27.1″E）進(jìn)行，該村屬北亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫15 ℃，無(wú)霜期251 d，年均降雨量1 147 mm。大田前茬為冬閑，土壤肥力特性：全氮 3.80 g/kg，全磷 0.66 g/kg，全鉀 16.61 g/kg，pH 5.04，有機(jī)質(zhì)51.57 g/kg，速效氮311.18 mg/kg，速效磷16.79 mg/kg，速效鉀46.71 mg/kg。該試驗(yàn)田海拔較高（774 m），周圍環(huán)山，病蟲害發(fā)生較輕，灌溉水質(zhì)清澈透亮無(wú)污染，經(jīng)檢測(cè)已達(dá)到直接飲用標(biāo)準(zhǔn)。

選擇宜香優(yōu)2115 作為試驗(yàn)水稻品種，有機(jī)肥選用遵義君宇生物工程有限公司生產(chǎn)的“來(lái)利”有機(jī)肥（有機(jī)質(zhì)含量≥45%、總養(yǎng)分含量≥5%），試驗(yàn)用鴨為三穗縣地方麻鴨。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)因素為放鴨密度（D），設(shè) 4個(gè)水平：D0，空白對(duì)照；D1，225 只/hm2；D2，450 只/hm2；D3，675 只/hm2，主區(qū)面積 45 m2，投放鴨子數(shù)分別為1、2、3 只/主區(qū)。副區(qū)因素為種植密度（S），設(shè) 3個(gè)水平：S1，12.8 萬(wàn)叢/hm2；S2，16.7 萬(wàn)叢/hm2；S3，23.8 萬(wàn)叢/hm2，對(duì)應(yīng)株距分別為 26 cm、20 cm、14 cm，行距均為30 cm。每個(gè)處理重復(fù)3 次，小區(qū)面積15 m2。主區(qū)之間安置60 cm 高的防護(hù)網(wǎng)，以防止鴨子亂竄田和跑出田外。每個(gè)主區(qū)四周做高30 cm、寬20 cm 的田埂并包膜，包膜壓深至地下30 cm，以防止肥水滲漏，主區(qū)間使用30 cm 高塑料隔板包圍，防止肥水竄流。小區(qū)間留有40 cm 寬走道不做田埂，每個(gè)區(qū)組間留50 cm作為走道，便于田間取樣、數(shù)據(jù)觀察和農(nóng)事管理，周圍留保護(hù)行。4 月 21 日育秧，6 月 2 日移栽，每叢 2 苗。施肥量6 000 kg/hm2，有機(jī)肥全部作基肥，后期不追施任何肥料，鴨育雛15 d 后，于水稻返青期入田，抽穗期收回。主區(qū)中設(shè)鴨棚，鴨全天生活于田中，每日早晚投放飼料。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 分蘗動(dòng)態(tài)和最高莖蘗數(shù)

采用定點(diǎn)觀察法，從返青期開(kāi)始每隔5 d 田間定點(diǎn)觀測(cè)1 次（每個(gè)小區(qū)選長(zhǎng)勢(shì)比較一致的連續(xù)10 叢）并記錄數(shù)據(jù)。到抽穗期后，每隔10 d 調(diào)查1 次直至成熟，計(jì)算每個(gè)小區(qū)的總苗數(shù)、全生育期莖蘗動(dòng)態(tài)。

1.3.2 株高

苗期取代表性植株50 株，測(cè)定株高，取平均值。拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期每個(gè)小區(qū)按莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株4 叢，測(cè)定株高并求平均值。成熟期每個(gè)小區(qū)按平均莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株6 叢，測(cè)定株高并求平均值。

1.3.3 葉面積指數(shù)

苗期取代表性植株50 株，測(cè)定其中5 株葉片的長(zhǎng)和寬。在拔節(jié)期、孕穗期和抽穗期，按每小區(qū)莖蘗數(shù)的平均數(shù)取代表性植株4 叢，測(cè)定1 叢植株葉片的長(zhǎng)和寬，用長(zhǎng)寬法求出其葉面積，然后按稱重法求出總?cè)~面積并計(jì)算葉面積指數(shù)。

1.3.4 干物質(zhì)積累量、分配和轉(zhuǎn)運(yùn)

苗期取代表性植株50 株，將樣品分為莖、葉兩部分。分別于水稻拔節(jié)期、孕穗期和抽穗期，按每小區(qū)平均莖蘗數(shù)取代表性植株4 叢，拔節(jié)期將樣品分成莖、葉兩部分，孕穗期將樣品分成莖、葉、死葉三部分，抽穗期將樣品分成莖、葉、穗、死葉四個(gè)部分；于成熟期每小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取植株6 叢，將樣品分成莖、葉、死葉、枝梗、實(shí)粒、秕粒六個(gè)部分，分別測(cè)定其干物質(zhì)量。測(cè)定時(shí)，把樣品分別裝袋，于 105 ℃條件下殺青 30 min，再經(jīng)80 ℃烘干至恒質(zhì)量，測(cè)定干物質(zhì)量。同時(shí)計(jì)算物質(zhì)表觀輸出量、干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)化率和莖鞘物質(zhì)輸出率。干物質(zhì)表觀輸出量= 抽穗期（莖、葉、死葉）干質(zhì)量-成熟期（莖、葉、死葉）干質(zhì)量；干物質(zhì)表觀輸出率 = 干物質(zhì)表觀輸出量/抽穗期（莖、葉、死葉）干質(zhì)量；莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)化率=抽穗期莖鞘干質(zhì)量-成熟期莖鞘干質(zhì)量/籽粒干質(zhì)量×100%；莖鞘物質(zhì)輸出率=[（抽穗期莖鞘干質(zhì)量-成熟期莖鞘干質(zhì)量）/抽穗期莖鞘干質(zhì)量]×100%。

1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

成熟期每個(gè)小區(qū)收割 90 叢，脫粒、曬干、風(fēng)選后稱取風(fēng)干質(zhì)量，然后每個(gè)小區(qū)稱取一定質(zhì)量的風(fēng)干稻谷于80 ℃下烘至恒質(zhì)量，計(jì)算含水量，然后推算實(shí)際產(chǎn)量（水分含量按13.5%計(jì)算）。同時(shí)，每個(gè)小區(qū)按平均莖蘗數(shù)選取代表性植株6 叢考種，考察產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.3.6 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.0 軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理水稻株高、最高莖蘗數(shù)與成穗率

由表1 可知，隨著放鴨密度的增加，最高莖蘗數(shù)呈下降趨勢(shì)，但各時(shí)期不同放鴨密度處理間株高、成穗率無(wú)顯著差異。隨著種植密度的增大，最高莖蘗數(shù)呈顯著升高趨勢(shì)，成熟期株高呈下降趨勢(shì)且S3 處理顯著低于其他處理，其他各期株高不同種植密度處理間無(wú)顯著差異。

表1 不同放鴨與種植密度對(duì)水稻株高、最高莖蘗數(shù)與成穗率的影響

2.2 不同處理水稻葉面積指數(shù)

由表2 可知，隨著放鴨密度的增加，拔節(jié)期葉面積指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但處理間無(wú)顯著差異，孕穗期和抽穗期葉面積指數(shù)均呈先升高后下降的趨勢(shì)，D2 處理最高，顯著高于D0 處理。在同一種植密度條件下，葉面積指數(shù)各放鴨處理間差異不顯著。

表2 不同放鴨與種植密度對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

隨著種植密度的增加，各生育時(shí)期的葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為上升趨勢(shì)，且拔節(jié)期和孕穗期的S1 處理顯著低于 S2、S3 處理。

2.3 不同處理間水稻干物質(zhì)積累量

2.3.1 各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量

由表3 可知，隨著放鴨密度的增加，拔節(jié)期干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，D3 處理最高；成熟期干物質(zhì)積累均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，D2、D3 處理顯著高于D0 處理；孕穗期與抽穗期干物質(zhì)積累無(wú)明顯變化趨勢(shì)。

隨著種植密度的增加，各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量逐漸上升，其中，拔節(jié)期、孕穗期和抽穗期各處理間均差異顯著；成熟期S2、S3 處理顯著高于S1 處理，S2 和S3 處理間差異不顯著。

2.3.2 各生育階段干物質(zhì)積累量

由表3 可知，隨放鴨密度的增加，各生育階段干物質(zhì)積累量呈現(xiàn)3 種變化趨勢(shì)：移栽至拔節(jié)期（生育前期）干物質(zhì)積累量呈先下降后上升的趨勢(shì)，其中，D3 處理顯著大于D1 處理；拔節(jié)期至抽穗期（生育中期）干物質(zhì)積累量呈由平緩到急促的下降趨勢(shì)；抽穗期至成熟期（生育后期）干物質(zhì)積累量則表現(xiàn)出先上升后下降趨勢(shì)，且放鴨處理均顯著高于不放鴨處理。在生育前期，S1、S3 種植密度下，不同放鴨密度間差異顯著，而在S2種植密度下，不同放鴨密度間差異不顯著。

表3 不同放鴨與種植密度對(duì)水稻干物質(zhì)積累的影響 （單位：kg/hm2）

隨著種植密度的增加，生育前、中期的干物質(zhì)積累量均逐漸上升，且各處理間差異顯著，而生育后期的干物質(zhì)積累量呈先升高后下降趨勢(shì)，且S1、S2 處理顯著高于S3 處理。

2.4 不同處理水稻干物質(zhì)分配

由表4 可知，隨著放鴨密度的增加，各生育時(shí)期莖鞘、葉、穗的比例關(guān)系均無(wú)明顯變化趨勢(shì)，且各處理間差異不顯著，但在不同種植密度條件下存在一定的顯著性差異。隨種植密度上升，拔節(jié)期、孕穗期與抽穗期莖鞘干物質(zhì)比例逐漸上升，葉干物質(zhì)比例逐漸下降，穗干物質(zhì)比例無(wú)顯著變化，而成熟期莖鞘、葉與穗干物質(zhì)比例均無(wú)顯著變化。

表4 不同放鴨與種植密度對(duì)水稻干物質(zhì)分配的影響

方差分析可知，放鴨密度及其與種植密度的交互作用對(duì)各生育時(shí)期莖鞘、葉、穗的比例關(guān)系均無(wú)顯著性影響，種植密度僅對(duì)拔節(jié)期莖鞘、葉、穗的比例關(guān)系有顯著或極顯著影響。

2.5 不同處理水稻干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)

由表5 可知，隨著放鴨密度的增加，干物質(zhì)表觀輸出量、干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均呈下降的趨勢(shì)，其中干物質(zhì)表觀輸出量、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)化率在各放鴨密度處理間表現(xiàn)出一定的顯著性差異，而干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)輸出率各處理間差異不顯著。在S2 種植密度下隨放鴨密度上升，干物質(zhì)表觀輸出量、干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均呈顯著下降趨勢(shì)；而在S1、S3 種植密度下干物質(zhì)表觀輸出量、干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率隨放鴨密度上升雖也呈下降趨勢(shì)但并不顯著，這一結(jié)果表明S2 栽培密度下的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)受放鴨密度處理影響高于S1、S3 處理。

從表5 可見(jiàn)，隨種植密度的增加，干物質(zhì)表觀輸出量、干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均逐漸上升，其中S1、S2 處理顯著低于S3 處理，且S1、S2 處理之間差異不顯著。

表5 不同放鴨與種植密度對(duì)水稻干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

2.6 不同處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

由表 6 可知，在放鴨密度 0～675 只/hm2范圍內(nèi)，隨著放鴨密度的增加，產(chǎn)量呈先上升后下降趨勢(shì)，在D2處理下獲得最高產(chǎn)量，且放鴨處理產(chǎn)量均顯著高于不放鴨處理，D1、D2、D3 處理產(chǎn)量較 D0 處理分別提高2.8%、11.9%、10.0%。在同一種植密度條件下，各放鴨密度處理間產(chǎn)量表現(xiàn)出一定的顯著性差異，D1、D2、D3處理產(chǎn)量均高于D0 處理，S3 種植密度下D2 的產(chǎn)量顯著高于其他處理。在種植密度12.8 ～23.8 萬(wàn)叢/hm2范圍內(nèi)，隨著種植密度增加，產(chǎn)量呈顯著上升趨勢(shì)，且不同處理間有一定的差異顯著性。方差分析表明，種植密度顯著影響產(chǎn)量，而放鴨密度及其與種植密度的交互作用對(duì)產(chǎn)量影響不顯著。

由表6 可知，相較于不放鴨處理，放鴨處理D1、D2、D3 的每穗粒數(shù)表現(xiàn)出一定程度提升，其中D1 處理的每穗粒數(shù)最高并顯著高于D0 處理。不同放鴨密度處理間有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率差異不顯著。

由表6 可知，隨著種植密度增加，有效穗數(shù)逐漸上升，每穗粒數(shù)逐漸下降，不同種植密度處理有效穗數(shù)差異顯著，而S1、S2 處理的每穗粒數(shù)顯著高于S3 處理，且S1、S2 處理間差異不顯著。結(jié)實(shí)率和千粒重受種植密度影響不顯著。

方差分析表明，放鴨密度對(duì)千粒重有顯著影響，有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重受種植密度影響顯著極或顯著。放鴨密度和種植密度的交互作用對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成影響不顯著（表6）。

表6 不同放鴨與種植密度對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

根據(jù)放鴨密度和種植密度與產(chǎn)量的關(guān)系，通過(guò)回歸分析得出回歸方程：y=4.14134D+546.96879S-0.12196DS-0.00142D2-12.23851S2。通過(guò)求導(dǎo)計(jì)算，當(dāng)放鴨密度為634 只/hm2、種植密度為19.1 萬(wàn)叢/hm2，可獲得最高產(chǎn)量為7 131.12 kg/hm2。

3 討論

葉面積指數(shù)是反應(yīng)作物光合面積大小的重要指標(biāo)，干物質(zhì)的積累主要來(lái)自葉片的光合作用，在一定范圍內(nèi)，葉面積大小直接影響水稻群體干物質(zhì)的積累和各器官的形態(tài)建成。本研究表明，水稻孕穗期與抽穗期的葉面積指數(shù)隨放鴨密度的增加均呈現(xiàn)先升高后先下降趨勢(shì)，且以D2 處理最高，D3 處理次之。這一結(jié)果與禹盛苗等[8]和張錦等[9]研究有相似之處。隨著種植密度增加，各生育時(shí)期葉面積指數(shù)表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，這與前人在無(wú)機(jī)栽培條件下的研究結(jié)果一致[10-11]。

本研究表明，隨著放鴨密度增加，干物質(zhì)積累在移栽至拔節(jié)期呈先下降后上升趨勢(shì)，在拔節(jié)至抽穗期呈下降趨勢(shì)，而在抽穗至成熟又呈先上升后下降趨勢(shì)。這可能是由于在生育前期鴨的體型較小，相較于除草除蟲作用，鴨對(duì)水稻分蘗的抑制作用不顯著，因而在較高放鴨密度下干物質(zhì)積累較高，而在拔節(jié)至孕穗期隨著鴨體型的上升和水稻的生長(zhǎng)，鴨對(duì)水稻的分蘗抑制作用增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致隨鴨密度上升而干物質(zhì)積累下降。在抽穗至成熟期，由于此時(shí)鴨已經(jīng)離田，出現(xiàn)的干物質(zhì)積累的變化可能是由于生育前、中期放鴨密度不同而導(dǎo)致肥力不同的結(jié)果。

本研究表明，隨種植密度增加，水稻干物質(zhì)表觀輸出量、干物質(zhì)表觀輸出率、莖鞘物質(zhì)輸出率、莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率均表現(xiàn)出一定差異性的顯著上升趨勢(shì)，這可能是由于高密度下單株水稻吸收土樣養(yǎng)分的下降以及所受光照強(qiáng)度下降，進(jìn)而導(dǎo)致籽粒增加的物質(zhì)來(lái)源于莖鞘儲(chǔ)存的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物增加的緣故。這與李靜等[12]的研究存在差異，可能與栽培條件不同有關(guān)。

本研究表明，水稻產(chǎn)量隨放鴨密度上升呈先較快上升后緩慢下降的變化趨勢(shì)，且放鴨處理均高于不放鴨處理，這與禹盛苗等[13]和卞國(guó)寶等[14]研究結(jié)果有所不同，可能是由于鴨品種不同造成。本研究表明，受放鴨密度上升而導(dǎo)致水稻產(chǎn)量的變化趨勢(shì)，與干物質(zhì)積累量以及葉面積指數(shù)變化結(jié)果相同，這說(shuō)明稻鴨共作能通過(guò)提高葉面積指數(shù)增強(qiáng)水稻光合效率進(jìn)而提高干物質(zhì)積累量，并最終提高水稻產(chǎn)量。

本研究表明，在放鴨處理下水稻的每穗粒數(shù)比CK有一定提高，與禹盛苗等[8]研究相似，形成這一結(jié)果的原因可能是稻鴨共作中鴨所發(fā)揮的“役禽”效能，可有效增加低位分蘗成穗，并減少后期無(wú)效分蘗，進(jìn)而增穗型[15]。本研究表明，隨種植密度增加，每穗粒數(shù)呈一定顯著性下降趨勢(shì)，千粒重受影響不明顯，而有效穗數(shù)則呈顯著上升趨勢(shì)。該結(jié)果與楊震道等[6]有機(jī)栽培條件下非稻鴨共作的研究結(jié)果相似。楊震道等[6]研究指出，提高有機(jī)栽培水稻種植密度能顯著增加有效穗數(shù)，降低每穗粒數(shù)，但對(duì)千粒重?zé)o顯著影響。

4 結(jié)論

在稻鴨共作條件下，提高放鴨密度能導(dǎo)致最高莖蘗數(shù)減少，提升拔節(jié)期葉面積指數(shù)，提高水稻生育前、后期干物質(zhì)積累，但減少中期干物質(zhì)積累，一定提升每穗粒數(shù)，最終提高產(chǎn)量。提高種植密度可增加最高莖蘗數(shù)，提升葉面積指數(shù)，提高水稻生育前、中期干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)，并顯著提高產(chǎn)量。當(dāng)放鴨密度為634 只/hm2、種植密度為19.1 萬(wàn)叢/hm2時(shí)可獲得最高產(chǎn)量7 131.12 kg/hm2。