稻蛙共作對(duì)土壤理化特性和水稻產(chǎn)量的影響

朱練峰 房偉平 莊雪浩 孔亞麗 范慧慧 吳傳意 石艷平徐青山 張露 朱春權(quán) 曹小闖 金千瑜 張均華

（1 中國(guó)水稻研究所，杭州 310006；2 長(zhǎng)興縣水產(chǎn)與農(nóng)機(jī)中心，浙江 長(zhǎng)興 313100；3 浙江長(zhǎng)興稻蛙香農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 長(zhǎng)興 313103；4 杭州市富陽區(qū)富春街道辦事處，杭州 311400；5 嘉興市土肥植保與農(nóng)村能源總站，浙江 嘉興 314050）

水稻是我國(guó)重要的糧食作物之一，水稻生產(chǎn)與糧食安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)。為了滿足日益增長(zhǎng)人口帶來的糧食需求，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)水稻品種和配套栽培管理技術(shù)得以發(fā)展與應(yīng)用，水稻產(chǎn)量不斷提高[1-2]。但在傳統(tǒng)的水稻單一種植模式中往往施用大量化肥和農(nóng)藥，不僅導(dǎo)致水稻生產(chǎn)成本增加，稻米品質(zhì)和安全性降低，而且還造成稻田和周邊環(huán)境污染，使稻田雜草和害蟲抗藥性增強(qiáng)，防治難度不斷提高[3-4]。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民對(duì)美好生活的向往與追求，人們對(duì)稻米品質(zhì)和安全性的關(guān)注越來越高。稻田綜合種養(yǎng)因?yàn)樵谒痉N植過程中養(yǎng)殖禽類或水產(chǎn)品，不僅提高了單位面積稻田產(chǎn)出，還提高了稻米安全性，越來越受到農(nóng)戶的歡迎[5-7]。稻蛙共作是指在水稻的生長(zhǎng)前期以共作方式在稻田養(yǎng)殖蛙類的一種綜合種養(yǎng)模式，通過蛙類活動(dòng)和捕食降低了稻田病蟲害危害，而且蛙類排泄物還能為水稻生長(zhǎng)提供養(yǎng)分，從而減少化學(xué)肥料和農(nóng)藥使用，增加種稻收益[8]。目前有關(guān)稻蛙共作的研究主要集中于種植模式探討、種養(yǎng)關(guān)鍵技術(shù)、水稻產(chǎn)量和種養(yǎng)效益分析等方面[9-11]，而有關(guān)稻蛙共作下不同黑斑蛙養(yǎng)殖密度對(duì)稻田土壤養(yǎng)分變化動(dòng)態(tài)和水稻產(chǎn)量的影響研究相對(duì)較少。鑒于此，本文進(jìn)行了相關(guān)研究，以為稻蛙共作的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021 年浙江省長(zhǎng)興縣城山鄉(xiāng)長(zhǎng)興稻蛙香農(nóng)業(yè)科技有限公司基地（30°49′ N、119°55′ E，海拔5.51 m）進(jìn)行，試驗(yàn)水稻品種為南粳46。試驗(yàn)點(diǎn)土壤基本性狀：有機(jī)質(zhì)25.52 g/kg，全氮2.12 g/kg，堿解氮161.4 mg/kg，有效磷53.2 mg/kg，速效鉀85.2 mg/kg，pH值6.7。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)常規(guī)種稻不養(yǎng)蛙處理（CK）、稻蛙共作低密度處理（每667 m2養(yǎng)蛙1.5 萬只，縮寫為DWL）和稻蛙共作高密度處理（每667 m2養(yǎng)蛙3.0 萬只，縮寫為DWH）。采用大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，每個(gè)處理面積734 m2，3 次重復(fù)。所有處理水稻均于5 月18 日育秧，6 月14 日移栽，移栽行株距35 cm×35 cm，每叢插3~4 粒谷苗，11 月10 日收獲。稻蛙共作處理于5 月25 日放黑斑蛙，9 月20 日左右全部抓獲上市。

CK 肥料施用：每667 m2施發(fā)酵羊糞有機(jī)肥150 kg作基肥，有機(jī)肥中氮（純N）含量0.7%、磷（P2O5）含量0.5%、鉀（K2O）含量0.6%、有機(jī)質(zhì)25%。稻蛙共作處理水稻全生育期不施肥，所有處理均未防治病蟲草害，水分管理同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

分別在移栽前、分蘗期、孕穗期、灌漿期和成熟后取不同處理土壤混合樣品風(fēng)干后用于土壤理化性狀測(cè)定。土壤pH 值采用梅特勒SG8 便攜式pH 計(jì)測(cè)定，電導(dǎo)率由雷磁DDSJ-308A 電導(dǎo)率儀測(cè)定，全氮、全磷、堿解氮、速效磷和速效鉀含量用常規(guī)方法測(cè)定[12]。在成熟期各處理取5 叢代表性水稻風(fēng)干后用于室內(nèi)考種，各處理實(shí)割測(cè)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 和SPSS 12.0.1 軟件處理和分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻蛙共作對(duì)土壤pH 值和電導(dǎo)率的影響

從圖1 可知，種植前不同處理土壤pH 值在6.5~7.0 之間，種植水稻后pH 值略有降低，在分蘗期和孕穗期降至6.3~6.6，隨著生育期推進(jìn)pH 值又逐漸升高，至灌漿期3 個(gè)處理pH 值在6.4~6.8 之間，其中稻蛙共作處理土壤pH 值顯著高于相同生育期的CK，增幅為1.2%~6.6%，不同稻蛙共作密度處理間土壤pH 值差異不顯著。種植水稻顯著提高了土壤的電導(dǎo)率，在水稻生長(zhǎng)期土壤電導(dǎo)率為187.5~396.0 μS/cm，在同一生育時(shí)期稻蛙共作處理土壤電導(dǎo)率明顯高于CK，增幅為17.1%~82.0%，稻蛙共作處理間隨著養(yǎng)蛙密度增加土壤電導(dǎo)率增加。

圖1 稻蛙共作對(duì)稻田土壤pH 值和電導(dǎo)率的影響

2.2 稻蛙共作對(duì)土壤全氮和全磷含量的影響

從圖2 可知，在試驗(yàn)開始前3 個(gè)處理土壤全氮含量沒有明顯差異，但從分蘗期開始3 個(gè)處理全氮含量均隨生育期推進(jìn)呈先升高后降低趨勢(shì)，均是在孕穗期達(dá)到最大，同一生育時(shí)期CK 土壤全氮含量明顯高于稻蛙共作處理，增幅為8.3%~27.4%，稻蛙共作處理中黑斑蛙養(yǎng)殖密度高的全氮含量高。從圖2 可知，種植前稻蛙共作處理土壤全磷含量要高于CK，隨著生育推進(jìn)各處理均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)，CK 在分蘗期最高，而稻蛙共作處理是在孕穗期達(dá)到最大，在成熟期最低。

圖2 稻蛙共作對(duì)稻田土壤全氮和全磷含量的影響

2.3 稻蛙共作對(duì)土壤堿解氮和速效磷含量的影響

從圖3 可知，不同處理下土壤堿解氮和速效磷含量均隨著水稻生育進(jìn)程推進(jìn)逐漸降低。其中，土壤堿解氮的降幅相對(duì)較小，為21.2%~25.0%，同一生育時(shí)期均表現(xiàn)為稻蛙共作土壤堿解氮含量低于CK，降幅為0.5%~20.2%，同一生育時(shí)期DWH 處理比DWL 處理高5.4%~11.0%。從土壤速效磷含量看，CK 的土壤速效磷含量水稻全生育期變化不大，處于20.7~27.8 mg/kg 之間，同一生育時(shí)期稻蛙共作明顯提高了土壤速效磷含量，是CK 的1.5~3.0 倍，相比DWL 處理，DWH 處理的速效磷含量更高。

圖3 稻蛙共作對(duì)稻田土壤堿解氮和速效磷磷含量的影響

2.4 稻蛙共作對(duì)土壤速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的影響

從圖4 可知，各處理土壤速效鉀含量均隨水稻生育進(jìn)程的推進(jìn)而降低，同一生育時(shí)期CK 的土壤速效鉀含量均明顯高于稻蛙共作處理，在同一生育時(shí)期，DWL 和DWH 處理間差異不明顯。在種植前各處理間土壤有機(jī)質(zhì)含量基本相同，從分蘗期開始CK 表現(xiàn)為隨生育進(jìn)程推進(jìn)而降低，而稻蛙共作處理表現(xiàn)為先升高后降低，在孕穗期最高、成熟期最低。同一生育時(shí)期均表現(xiàn)為CK 最高，其次為DWH 處理，DWL 處理最低。

圖4 稻蛙共作對(duì)稻田土壤速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量的影響

2.5 稻蛙共作對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

從表1 可知，不同處理間產(chǎn)量差異較大，其中CK顯著高于DWL 處理12.0%，但與DWH 處理差異不顯著，增幅為3.1%。從產(chǎn)量構(gòu)成因子看，CK 主要是顯著提高了單位面積有效穗數(shù)從而獲得高產(chǎn)，而稻蛙共作有助于提高水稻結(jié)實(shí)率，其中DWH 處理結(jié)實(shí)率顯著高于CK，此外稻蛙共作還有助于水稻籽粒充實(shí)，提高了籽粒千粒重，但差異不顯著。

表1 不同處理下水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因子

3 結(jié)論與討論

3.1 稻蛙共作對(duì)土壤理化特性的影響

稻田綜合種養(yǎng)可以改善稻田土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤通氣狀況，與常規(guī)種稻不施肥相比能增加土壤養(yǎng)分含量[5-7,13]。易芙蓉等[14]研究表明，稻蝦共作較單一種稻提高了土壤pH 值和土壤耕作層的全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分含量，促進(jìn)了土壤氮、磷、鉀元素的固定和轉(zhuǎn)化吸收。徐敏等[15]研究也表明，稻蟹共生能調(diào)節(jié)土壤pH 值，顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)和水稻生長(zhǎng)后期土壤中的速效養(yǎng)分含量。本研究表明，與常規(guī)種稻施用有機(jī)肥處理相比，稻蛙共作能調(diào)節(jié)土壤pH 值和電導(dǎo)率，同一生育時(shí)期稻蛙共作處理pH 值和電導(dǎo)率均明顯高于單一種稻處理，不同黑斑蛙養(yǎng)殖密度處理間pH 值差異不大，但土壤電導(dǎo)率隨黑斑蛙養(yǎng)殖密度增加而增加，這可能與黑斑蛙在田間活動(dòng)和排出大量糞便有關(guān)。本試驗(yàn)中，稻蛙共作處理所有生育時(shí)期土壤全氮、堿解氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量均低于單一種稻施用有機(jī)肥處理，但在生育后期差異較小，這可能因?yàn)橥寥阑A(chǔ)養(yǎng)分含量差異，其次是施入有機(jī)肥的養(yǎng)分補(bǔ)充，而在生育后期，因?yàn)楹诎咄軅€(gè)體增大而糞便增加，使得常規(guī)種稻田和稻蛙共作田養(yǎng)分含量差異變小。劉志達(dá)等[16]研究表明，與常規(guī)種稻施肥田相比，稻田套養(yǎng)虎紋蛙會(huì)導(dǎo)致稻田不同形態(tài)無機(jī)磷含量下降，有效磷供應(yīng)不足。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在所有生育時(shí)期稻蛙共作田的全磷和速效磷含量均明顯高于常規(guī)種稻田，這可能是因?yàn)楹诎咄芗S便影響了土壤磷含量。

3.2 稻蛙共作對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

稻蛙共作處理因?yàn)橹饕客艿募S便作為水稻生長(zhǎng)的主要養(yǎng)分供應(yīng)，通過蛙的活動(dòng)和捕食來控制田間害蟲，與常規(guī)種稻處理相比大大減少了水稻生長(zhǎng)期內(nèi)化學(xué)肥料和農(nóng)藥的施用，甚至不施用，極大提高了稻米安全和稻田環(huán)境安全[11]。但因?yàn)榈就芄沧魈镄枰谔飰K周圍留出不超過總面積10%的土地用于建設(shè)蛙的飼料投喂平臺(tái)，使得單位面積水稻基本苗減少，加上有效穗數(shù)減少最終降低了水稻產(chǎn)量。岳玉波等[17]研究表明，常規(guī)水稻種植處理水稻產(chǎn)量顯著高于全部施用有機(jī)肥的有機(jī)蛙稻共作處理和部分施用有機(jī)肥的綠色蛙稻共作處理。劉志達(dá)等[16]和郭天榮等[18]研究也表明，不施肥的稻蛙共作處理水稻產(chǎn)量顯著低于常規(guī)種稻處理，降幅達(dá)23.45%~28.16%。本試驗(yàn)表明，施用有機(jī)肥的常規(guī)種稻處理水稻產(chǎn)量顯著高于全生育期不施肥打藥的稻蛙共作處理，增幅為3.1%~12.0%。從產(chǎn)量構(gòu)成因子看，稻蛙共作主要降低了水稻有效穗數(shù)從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降。劉志達(dá)等[16]和郭天榮等[18]則認(rèn)為，稻蛙共作顯著降低了水稻有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，導(dǎo)致水稻產(chǎn)量降低。這可能與不同試驗(yàn)采用的水稻品種、蛙的養(yǎng)殖密度以及稻田基礎(chǔ)肥力等因子差異較大有關(guān)。

可見，與常規(guī)種稻施用有機(jī)肥處理相比，稻蛙共作下養(yǎng)殖適宜密度的黑斑蛙，水稻產(chǎn)量雖有降低，但降低幅度較小，而且稻蛙共作能提高稻谷安全性和黑斑蛙產(chǎn)出，有助于提高單位稻田的經(jīng)濟(jì)效益，而且因?yàn)椴皇┯没屎娃r(nóng)藥，也減少了對(duì)環(huán)境的污染，從而具有較好的生態(tài)效益。