稻禽共生對水稻群體生長特性和產(chǎn)量形成的影響

馬學虎，馬昀君，黃 璜，，陳 燦，，王 忍，張 印，伍世豪，張 泉，張 琴

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，湖南 長沙 410128；2.湖南省稻田生態(tài)種養(yǎng)工程技術研究中心，湖南 長沙 410128）

稻田生態(tài)種養(yǎng)是現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，指利用生物共生、物質(zhì)循環(huán)等生態(tài)學原理，在水稻生產(chǎn)過程中的特定時間段，向經(jīng)過田間工程改造的稻田投放適宜規(guī)格和數(shù)量的禽類、兩棲類和魚類等動物，進行種養(yǎng)結合，達到“一水兩用、一田多收、糧漁共贏”的效果[1-5]。

研究發(fā)現(xiàn)，稻鴨共生可以有效控制水稻無效分蘗[6]，改善稻田土壤養(yǎng)分狀況[7]，防控病蟲草害[8-9]，優(yōu)化水稻植株群體結構，改善田間通風透光條件[10]，提高水稻生物量與產(chǎn)量[7]。稻田養(yǎng)雞是經(jīng)過長期實踐及分析而得出的新型稻田立體種養(yǎng)模式。稻雞共生可以增加土壤養(yǎng)分[11]，提高水稻抗病能力、產(chǎn)量和經(jīng)濟效益[12]。水稻產(chǎn)量與群體的干物質(zhì)積累、轉運、分配密切相關[13-15]。稻鴨種養(yǎng)模式提高了水稻的根系活力、群體質(zhì)量、葉面積指數(shù)、有效穗數(shù)和產(chǎn)量等[16]。戴企平等[17]研究發(fā)現(xiàn)，與水稻單作模式相比，稻雞種養(yǎng)模式能明顯提高水稻產(chǎn)量。目前，關于稻禽共生的研究主要集中于單一稻禽共生模式對稻田土壤養(yǎng)分[7，11]、病蟲草害[8-9]、水稻生物量和群體質(zhì)量[6-7，16]及產(chǎn)量[7，12，16]的影響方面，尚未見稻鴨、稻雞共生模式對水稻生長和產(chǎn)量影響的對比研究，并且前人的研究多是1 a 試驗。為此，設置水稻單作、稻雞共生和稻鴨共生3 個處理，研究稻禽共生對水稻群體生長特性和產(chǎn)量形成的影響，并明確最優(yōu)的稻田養(yǎng)禽模式，為稻田養(yǎng)禽的推廣應用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地點概況及試驗材料

試驗分別于2021 年和2022 年5—10 月在湖南省長沙縣路口鎮(zhèn)明月村科研示范基地（28°40′38′′N、113°29′48′′E）進行。該地屬亞熱帶季風濕潤氣候，雨熱充沛，年平均氣溫16～18 ℃，無霜期長，土壤較肥沃，以種植雙季稻為主。前茬作物為油菜。

供試驗水稻品種為雜交稻Y 兩優(yōu)800，雞為青腳麻雞，鴨為綠頭鴨。

1.2 試驗設計

設置水稻單作（CK）、稻雞共生（RC）和稻鴨共生（RD）3 個處理，每個處理3 次重復，小區(qū)面積為100 m2，雞和鴨的養(yǎng)殖密度分別為900 只/hm2和300只/hm2。小區(qū)之間作田埂以單獨排灌，稻雞、稻鴨共生小區(qū)四周采用尼龍網(wǎng)包圍以防雞、鴨逃離和敵害進入，并在小區(qū)內(nèi)靠田埂處設置雞棚和鴨棚供雞和鴨棲息。

稻雞、稻鴨共生模式在水稻移栽后10 d 投放雞苗、鴨苗，圍于雞棚、鴨棚圈養(yǎng)1 d，之后沿雞棚、鴨棚向田間撒食訓雞、鴨7 d，每天投喂雞、鴨群體質(zhì)量10%的飼料，早上投喂30%于田間，傍晚投喂70%于雞棚和鴨棚處。水稻抽穗后，根據(jù)雞、鴨啄食稻穗情況適時收雞和鴨。

于5 月14 日育苗，6 月14 日移栽，插秧規(guī)格為20 cm×23 cm。3 個處理整田前施基肥，基施復合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）500 kg/hm2，在分蘗期追施復合肥300 kg/hm2，CK 孕穗期追施復合肥200 kg/hm2，RC和RD處理不追孕穗肥。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 株高、葉面積指數(shù)與地上各部分器官干質(zhì)量 分別于分蘗期、孕穗期、齊穗期和成熟期，各小區(qū)采用3 點取樣法選取3 個點位，根據(jù)平均莖蘗數(shù)，每個點位連根拔起3叢水稻植株，清洗干凈，帶回實驗室。用皮尺測量株高，隨后將水稻莖、葉、穗分開，采用葉面積儀（Li-3000，美國）測量葉面積，計算葉面積指數(shù)（LAI），LAI=葉面積×每平方米穴數(shù)×10-4。最后將根、莖、葉、穗分別裝入信封袋，于105 ℃烘箱中殺青0.5 h，然后80 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量。

1.3.2 群體生長率、凈同化率和光合勢 群體生長率、光合勢和凈同化率[18]的計算公式如下，其中，凈同化率的測定采用單位面積水稻干質(zhì)量的增加與葉面積的變化間接計算得出。

群體生長率=（W2-W1）/（t2-t1）；

光合勢=1/2×（L1+L2）×（t2-t1）；

凈 同 化 率=（lnLAI2-lnLAI1）×（W2-W1）/［（LAI2-LAI1）×（t2-t1）］。

式中，W1和W2分別為前后2 次測定的單位面積地上部干質(zhì)量，L1和L2分別為前后2 次測定的單位面積葉面積，LAI1和LAI2分別為前后2次測定的單位面積葉面積指數(shù)，t1和t2為前后2次的測定時間。

1.3.3 產(chǎn)量及其構成因素 成熟期，各小區(qū)隨機選取3 點，每點連續(xù)選取10 株水稻測量有效穗數(shù)，根據(jù)平均有效穗數(shù)選代表性植株5 蔸，去除根后帶回試驗室，脫粒，調(diào)查穗粒數(shù)、結實率和千粒質(zhì)量。各小區(qū)隨機收獲3個1 m2樣方，脫粒，曬干，稱質(zhì)量，測量含水率，計算13.5%含水率的實際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010 處理試驗數(shù)據(jù)，使用SPSS 22.0采用LSD法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 稻禽共生對水稻株高、葉面積指數(shù)及地上部各器官干質(zhì)量的影響

2.1.1 株高 由表1 可知，2 a 所有處理水稻株高均在齊穗期、成熟期較高；2022 年，RD 處理各生育時期株高均顯著低于CK。成熟期，2 a RC 和RD 處理株高分別較CK 平均降低了3.00 cm 和6.70 cm。說明稻禽共生會降低水稻株高，尤其是稻鴨處理。

表1 不同處理水稻株高Tab.1 Plant height of rice of different treatments cm

2.1.2 葉面積指數(shù) 由表2 可知，2 a 所有處理水稻分蘗期至成熟期的葉面積指數(shù)均呈先增加后降低的趨勢。除2021年分蘗期和成熟期RD處理葉面積指數(shù)顯著高于CK 外，RC 和RD 處理葉面積指數(shù)均較CK降低，尤其是2022年孕穗期、齊穗期和成熟期均達到顯著水平，且齊穗期和成熟期RD 處理顯著低于RC處理。

表2 不同處理水稻葉面積指數(shù)Tab.2 Leaf area index of rice of different treatments

2.1.3 地上部各器官干質(zhì)量 由圖1可知，總體上，2021 年所有處理地上部干質(zhì)量均無顯著差異。2022 年分蘗期所有處理地上部干質(zhì)量均無顯著差異；孕穗期僅RD 處理莖干質(zhì)量顯著低于CK，其他處理間均無顯著差異；齊穗期RC 和RD 處理莖、葉干質(zhì)量均顯著低于CK，RC 和RD 處理間無顯著差異；成熟期RC 和RD 處理地上部干質(zhì)量均顯著低于CK，RC和RD處理間莖、穗干質(zhì)量無顯著差異，但葉表現(xiàn)為RD處理顯著低于RC處理。

圖1 不同處理水稻莖、葉及穗干質(zhì)量Fig 1 Dry matter weight of stem，leaf and panicle of rice of different treatments

2.2 稻禽共生對水稻群體生長的影響

由表3—5 可知，2 a 所有處理水稻群體生長速率在分蘗期—孕穗期和齊穗期—成熟期均無顯著差異，在孕穗期—齊穗期達到最大值；RC、RD 處理在孕穗期—齊穗期群體生長速率均低于CK，平均降幅分別為34.58%和33.47%，且在2022 年差異顯著。所有處理光合勢在孕穗期—齊穗期和齊穗期—成熟期均表現(xiàn)為CK＜RC＜RD，并在2022年達到顯著水平。除2021 年分蘗期—孕穗期外，2 a 所有處理凈同化率均無顯著差異。說明稻禽共生模式降低了孕穗期—齊穗期群體生長速率和光合勢，稻禽共生模式中稻雞模式的群體生長特性優(yōu)于稻鴨模式。

表3 不同處理水稻群體生長速率Tab.3 Rice population growth rate of different treatments g/d

表4 不同處理水稻光合勢Tab.4 Rice photosynthetic potential of different treatments m2·d

表5 不同處理水稻凈同化率Tab.5 Net assimilation rate of rice of different treatments g/（m2·d）

2.3 稻禽共生對水稻產(chǎn)量及其構成因素的影響

由圖2 可知，2021 年RC 與RD 處理水稻產(chǎn)量均高于CK，增幅分別為9.26%和4.75%，其中RC 處理達到顯著水平；2022 年RC 與RD 處理產(chǎn)量均低于CK，但RC 處理與CK 無顯著差異。2 a RC 處理產(chǎn)量均高于RD 處理，平均增幅為5.00%。綜合來看，RC處理產(chǎn)量優(yōu)于RD處理。

圖2 不同處理水稻產(chǎn)量Fig.2 Rice yield of different treatments

由表6 可知，2021 年所有處理水稻有效穗數(shù)均高于CK，穗粒數(shù)低于CK，2022 年表現(xiàn)相反，但RC與RD 處理間均無顯著差異。2 a RC、RD 處理結實率均高于CK，且在2021 年達到顯著水平，較CK 分別提高4.08%、3.82%。2 a RC 處理千粒質(zhì)量與CK無顯著差異，RD 處理2022 年顯著低于CK。說明稻禽共生模式對有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的影響規(guī)律不穩(wěn)定，但能有效提高水稻的結實率。

表6 不同處理水稻產(chǎn)量構成因素Tab.6 Rice yield components of different treatments

3 結論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，稻鴨共生模式中鴨子在水稻株間的頻繁穿梭可刺激水稻提升其抗倒伏能力[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，2021 年和2022 年RC 和RD 處理水稻株高總體上均低于CK，且2021 年出現(xiàn)了大風天氣，導致CK 出現(xiàn)了倒伏現(xiàn)象，而RD 和RC 處理未出現(xiàn)倒伏，說明稻鴨和稻雞共生降低了水稻的株高，提升了水稻的抗倒伏性，這與前人[20-21]的研究結果一致。稻鴨共生在一定程度上降低了水稻葉面積指數(shù)但優(yōu)化了葉面積分布[22]。本研究發(fā)現(xiàn)，2021 和2022 年水稻孕穗期和齊穗期RC處理葉面積指數(shù)均高于RD處理，這可能是RC處理產(chǎn)量優(yōu)于RD處理的原因之一。

研究發(fā)現(xiàn)，不同稻田種養(yǎng)模式對水稻產(chǎn)量有不同的影響，如稻鴨共育有增產(chǎn)[16]和穩(wěn)產(chǎn)[23]效應，稻魚[24]、稻蝦[25]、稻鱉[26]和稻蛙[27]等種養(yǎng)模式均能維持水稻產(chǎn)量，對產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)為提高有效穗數(shù)[28]、千粒質(zhì)量[29]和結實率[30]。本研究發(fā)現(xiàn)，稻禽共生對水稻產(chǎn)量的影響與養(yǎng)殖的禽種類有關，2 a稻雞共生處理結實率和產(chǎn)量均高于稻鴨共生處理。分析其原因，一是生活習性上雞屬于“文靜型”，挑食、運動能力較弱，且不能下水活動；鴨屬于“粗放型”，食性雜、運動能力強，因此二者對水稻的根、莖、葉及土壤和水體的影響不同；二是管理方式上稻雞共生屬于干濕交替管理，而稻鴨共生則是全程淹水狀態(tài)，證明干濕交替有利于提高水稻產(chǎn)量，這與前人[31-32]研究結果一致。

綜上，稻禽共生模式能降低水稻株高，提高結實率。其中，稻雞共生模式水稻群體生長特性更優(yōu)，有利于穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)，具有較高的推廣價值。