稻鴨、稻雞種養(yǎng)模式對土壤化學性質(zhì)及稻米品質(zhì)的影響

摘要：為研究稻鴨、稻雞2種模式對土壤化學性質(zhì)及稻米品質(zhì)的影響，設置稻鴨（RD）、稻雞（RC）2種生態(tài)種養(yǎng)模式，以水稻單作為對照（CK）進行大田試驗，分析不同處理對土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性及稻米品質(zhì)等指標參數(shù)的影響。結果表明，RC處理的土壤全氮含量較RD處理高17.65%（Plt;0.05），土壤全鉀含量分別較CK、RD處理高9.58%、8.68%（Plt;0.05），但RC、RD處理的土壤全磷含量均顯著低于CK。RC處理的土壤堿解氮、速效磷含量在分蘗期、齊穗期均顯著高于CK，其孕穗期的土壤過氧化氫酶活性較CK高13.89%（Plt;0.05），齊穗期的土壤蔗糖酶活性較CK高65.52%（Plt;0.05）。RD處理各時期的土壤pH值均高于CK，并在齊穗期達到顯著差異，其成熟期的土壤有機質(zhì)含量分別較RC處理、CK高11.36%、9.15%（Plt;0.05）。RC、RD處理的稻米蛋白質(zhì)含量分別較CK高0.63、0.90百分點（Plt;0.05）。綜上，與水稻單作處理相比，稻雞生態(tài)種養(yǎng)模式更有利于增加土壤養(yǎng)分，提高共生期間的土壤酶活性；稻鴨模式有利于增加土壤有機質(zhì)，提高共生期間的土壤pH值；稻鴨、稻雞2種種養(yǎng)模式均有利于提高稻米的蛋白質(zhì)含量。

關鍵詞：生態(tài)種養(yǎng)模式；土壤養(yǎng)分；土壤酶；稻米品質(zhì)

中圖分類號：S157.4+32；S181" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）04-0126-06

收稿日期：2023-04-07

基金項目：湖南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳項目（編號：2020-22）。

作者簡介：王 忍（1992—），男，湖南邵陽人，碩士，主要從事稻田生態(tài)種養(yǎng)研究。E-mail：773513225@qq.com。

通信作者：黃 璜，博士，教授，主要從事農(nóng)田綜合種養(yǎng)研究，E-mail：hh863@126.com；陳 燦，博士，副教授，主要從事農(nóng)田生態(tài)種養(yǎng)研究，E-mail：cc973@126.com。

我國水稻種植面積居世界第2位，2021年約為3 000萬hm2［1］。在水稻生產(chǎn)中，化肥和農(nóng)藥的大量使用，帶來了嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染，因而產(chǎn)生“農(nóng)殘”“土壤退化”等問題，危害人類健康和生態(tài)環(huán)境［2-3］。我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，但畜禽糞便帶來的環(huán)境污染問題日益凸顯［4］。稻田生態(tài)種養(yǎng)是種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)有機結合的一種生產(chǎn)模式，既能有效利用畜禽糞便中富含的營養(yǎng)元素、減輕畜禽糞便的污染問題，又能通過養(yǎng)殖動物來防控水稻病蟲草害，從而達到節(jié)肥減藥、改良土壤、提升稻米品質(zhì)的目的。養(yǎng)殖動物排泄物中豐富的有機物和營養(yǎng)元素有利于改善土壤結構，增加土壤肥力，為微生物的活動提供附著場所和營養(yǎng)物質(zhì)，進而提高土壤酶活性［5］。在稻田生態(tài)種養(yǎng)模式下，農(nóng)藥化肥的減量使用和養(yǎng)殖動物持續(xù)向稻田施用有機肥，有利于減少環(huán)境污染［6］。目前對稻田生態(tài)種養(yǎng)的研究多見于稻鴨、稻魚、稻蝦模式，研究其對水稻產(chǎn)量、植株特性、土壤理化性質(zhì)、病蟲草害防治、稻米品質(zhì)、溫室氣體排放等方面的影響。由于不同生態(tài)種養(yǎng)模式的稻田環(huán)境條件、養(yǎng)殖動物的規(guī)格和數(shù)量差異大，相關研究多為某種生態(tài)種養(yǎng)模式與常規(guī)種植的對比研究，而對多種生態(tài)種養(yǎng)模式同時進行比較研究的較少。本試驗通過對田間工程簡單、技術要求低的稻鴨、稻雞2種種養(yǎng)模式進行研究，探究其對土壤化學性質(zhì)及稻米品質(zhì)的影響，以期為稻田生態(tài)種養(yǎng)的進一步推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年5—10月在湖南省長沙縣路口鎮(zhèn)國際稻作發(fā)展論壇示范基地（ 113°29′48″E，28°40′38″N）進行，土壤類型為紅黃泥，前茬作物為綠肥油菜。土壤基礎養(yǎng)分含量如下：全氮含量 0.57 g/kg，全磷含量0.56 g/kg，全鉀含量9.20 g/kg，有機質(zhì)含量18.66 g/kg，速效磷含量7.60 mg/kg，速效鉀含量63.33 mg/kg，pH值5.78，堿解氮含量21.93 mg/kg。供試水稻品種為雜交稻Y兩優(yōu)800（全生育期130 d），供試雞為青腳黃麻雞，供試鴨為綠頭野鴨。

1.2 試驗設計

試驗設稻鴨（RD）、稻雞（RC）、水稻單作（CK）3個處理，每個處理的小區(qū)面積為200 m2，設3次重復，共9個小區(qū)。整田前施入基肥，基肥用量為復合肥（N ∶P2O5 ∶K2O=15 ∶15 ∶15）450 kg/hm2，分蘗期再追尿素（含46%N）112.5 kg/hm2，后期不再追肥。稻鴨模式在共生期間保持田間2～3 cm淺水層，稻雞模式采用干濕交替灌溉模式，水稻單作模式的水分管理同當?shù)亓晳T一致。各處理小區(qū)的田埂用塑料膜覆蓋并埋入兩側(cè)土壤10 cm，以防肥水串灌。稻鴨、稻雞小區(qū)沿田埂每隔3 m設置1根高1 m的竹竿，再用80 cm高的尼龍網(wǎng)作圍網(wǎng)，以防養(yǎng)殖動物逃逸。在稻鴨、稻雞小區(qū)進水口處沿邊搭建長、寬、高各為1 m的鴨棚、雞舍。按照稻鴨、稻雞模式養(yǎng)殖動物的常用規(guī)格和密度（稻鴨模式為240～300羽/hm2，稻魚雞模式為900～1 200羽/hm2），在水稻移栽返青后（移栽后10 d）投放規(guī)格為0.5 kg的鴨苗、雞苗。每天投喂鴨群、雞群體質(zhì)量10%的飼料，早上投喂30%于田間，傍晚投喂70%棚舍處。于2021年5月22日播種，6月21日移栽，水稻栽培株行距為20 cm×25 cm，每穴2苗，8月30日（水稻齊穗期）收鴨、雞，9月25日收水稻。

1.3 測定項目及方法

（1）土壤養(yǎng)分的測定。分別于試驗處理前（施用基肥前），水稻分蘗期（分蘗追肥前）、孕穗期、齊穗期、成熟期，在每個小區(qū)采用5點取樣法采集 0～20 cm耕層土壤樣品，混合風干后磨樣，過篩分裝備用。土壤pH值用2.5 ∶1水土比浸提法測定；土壤全氮、全磷含量采用濃硫酸消煮-流動分析儀法測定；土壤全鉀含量采用濃硫酸消煮-火焰光度法測定；土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測定；土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定；土壤速效磷含量采用0.05 mol/L HCl-0.025 mol/L（1/2 H2SO4）可見分光光度計法測定；速效鉀含量采用NH4OAc浸提-火焰光度法測定。

（2）土壤酶活性的測定。土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；土壤蔗糖酶活性采用硫代硫酸鈉滴定法測定。

（3）稻米品質(zhì)的測定。測產(chǎn)后的稻谷避光干燥存放3個月，稻米碾磨品質(zhì)（包括糙米率、精米率和整精米率）的測定采用礱谷機和精米機，外觀品質(zhì)（包括堊白粒率、米粒長寬比）的測定采用萬深 SC-E 大米外觀品質(zhì)檢測和分析配套系統(tǒng)掃描，蒸煮品質(zhì)（堿消值、糊化溫度、峰值黏度、最終黏度、崩解值）的測定采用快速黏度測定儀，直鏈淀粉含量的測定采用碘比色法，營養(yǎng)品質(zhì)（蛋白質(zhì)含量）的測定采用濃硫酸消煮-流動分析儀法。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理用Excel 2010，數(shù)據(jù)分析用SPSS 25.0，顯著性檢驗運用最小顯著法（Duncan’s），用Excel 2010進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 稻鴨、稻雞模式對土壤養(yǎng)分含量的影響

2.1.1 土壤全量養(yǎng)分 由表1可知，與試驗前相比，試驗處理后RC處理的土壤全氮、全磷、全鉀含量分別升高5.26%、26.79%、14.35%，其他各處理的土壤全氮含量均有所降低。RC處理的土壤全氮含量較RD處理高17.65%（Plt;0.05），土壤全鉀含量分別較CK、RD處理高9.58%、8.68%（Plt;0.05）。

各生態(tài)種養(yǎng)處理的土壤全氮含量與CK無顯著差異，土壤全磷含量均顯著低于CK。

2.1.2 土壤堿解氮 表2顯示，RC處理的土壤堿解氮含量在水稻分蘗期、孕穗期、齊穗期均高于其他各處理，且分蘗期和齊穗期達顯著水平，分別較CK高15.52%、3.99%。RD處理的土壤堿解氮含量在水稻分蘗期、孕穗期、齊穗期均顯著低于CK。在水稻成熟期，RD處理的土壤堿解氮含量為 36.87 mg/kg，分別較RC處理、CK高18.36%、19.24%（Plt;0.05）。

2.1.3 土壤速效磷 表3顯示，RC處理的土壤速效磷含量在各時期均高于RD處理，且在水稻分蘗期、齊穗期均顯著高于RD處理、CK，分別較CK高10.37%、58.05%。RC、RD處理的土壤速效磷含量在水稻孕穗期、成熟期顯著低于CK，在成熟期分別較CK降低29.32%、30.92%（Plt;0.05）。

2.1.4 土壤速效鉀 由表4可知，RC、RD處理的土壤速效鉀含量在水稻分蘗期和成熟期無顯著差異，但分別較CK降低8.16%、12.25%和20.69%、20.69%（Plt;0.05）。RD處理齊穗期的土壤速效鉀含量較RC處理高27.27%（Plt;0.05），各處理孕穗期的土壤速效鉀含量間無顯著差異。

2.1.5 土壤pH值 由圖1可見，RC、RD處理分蘗期的土壤pH值分別較CK高0.18、0.21（Plt;0.05）。各處理孕穗期、成熟期的土壤pH值均表現(xiàn)為RCgt;RDgt;CK，且各處理間無顯著差異。RD處理齊穗期的土壤pH值顯著高于RC處理、CK 0.20、0.14。

2.1.6 土壤有機質(zhì) 由圖2可見，RC處理分蘗期至齊穗期的土壤有機質(zhì)含量均高于RD處理、CK，且在分蘗期、齊穗期與CK間的差異達到顯著水平。在孕穗期，各處理的土壤有機質(zhì)含量無顯著差異。在成熟期，RD處理的土壤有機質(zhì)含量為26.96 g/kg，

分別較RC處理、CK高11.36%、9.15%（Plt;0.05）。

2.2 稻鴨、稻雞種養(yǎng)模式對土壤酶活性的影響

由表5可知，RD處理分蘗期的土壤過氧化氫酶活性較CK高14.29%（Plt;0.05），RC處理孕穗期的土壤過氧化氫酶活性較CK高13.89%（Plt;0.05），RC處理、RD處理、CK的土壤過氧化氫酶活性在水稻齊穗期和成熟期無顯著差異。RD處理的土壤脲酶活性在水稻各生育時期均高于CK，但RC處理、RD處理、CK在各時期的土壤脲酶活性無顯著差異。RC、RD處理在分蘗期、孕穗期的土壤蔗糖酶活性均低于CK，RC處理齊穗期的土壤蔗糖酶活性較RD處理、CK分別高50.00%、65.52%（Plt;0.05），各處理成熟期的土壤蔗糖酶活性無顯著差異。

2.3 稻鴨、稻雞種養(yǎng)模式對稻米品質(zhì)的影響

2.3.1 碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì) 由表6可知，各處理之間的糙米率無顯著差異，RD處理的精米率、整精米率與CK無顯著差異，但RD處理的精米率較RC處理低1.87百分點（Plt;0.05），整精米率較RC處理高2.78百分點（Plt;0.05）。RC處理稻米的長寬比顯著低于RD處理、CK，RD處理的堊白粒率較CK低3.05百分點（Plt;0.05）。

2.3.2 蒸煮品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì) 表7顯示，各處理稻米的峰值黏度和消解值均無顯著差異，各處理間的稻米崩解值差異均達到顯著水平，RC、RD處理的崩解值分別是CK的1.27、0.58倍。RC處理的稻米最終黏度分別較RD處理、CK降低了17.19%、6.24%（Plt;0.05）。各處理的直鏈淀粉含量表現(xiàn)為CKgt;RCgt;RD，且各處理間無顯著差異。RC、RD處理間的稻米蛋白質(zhì)含量無顯著差異，但分別較CK高0.63、0.90百分點（Plt;0.05）。

3 討論

3.1 稻雞種養(yǎng)模式更有利于增加土壤養(yǎng)分，提高共生期間的土壤酶活性

稻田生態(tài)種養(yǎng)模式對土壤養(yǎng)分含量的提升主要體現(xiàn)在2個方面：一方面，養(yǎng)殖動物在水稻返青后投放至田間，其覓食、踩踏活動能有效控制田間雜草的生長，減少雜草對土壤養(yǎng)分的吸收；另一方面，養(yǎng)殖動物的排泄物及殘留飼料中富含有機質(zhì)、氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，能持續(xù)為稻田土壤增加養(yǎng)分。前人研究發(fā)現(xiàn)，稻田養(yǎng)鴨對雜草的防治效果可達90%以上［7］。梁玉剛等研究發(fā)現(xiàn)，禾草、莎草和闊葉草在放鴨10 d時呈現(xiàn)明顯降幅，從而大幅減少雜草對土壤養(yǎng)分的吸收［8］。在稻田綜合種養(yǎng)過程中，殘留在土壤中的飼料被微生物分解后， 也可以提高土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀等養(yǎng)分含量［9］。經(jīng)過測定，投喂的餌料中，稻谷的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量分別為1.51%、0.25%、0.44%。在本研究中經(jīng)過試驗處理后，RC處理的土壤全氮、全磷、全鉀含量均有提升，RC處理的土壤堿解氮、速效磷含量在分蘗期、齊穗期均顯著高于CK，與馬微微等的研究結果［10］一致。可能是因為稻雞模式的放養(yǎng)密度大，其投喂量、 排泄物量也大幅增加，使得土壤養(yǎng)分的積累量、有效性提高。RD處理的土壤堿解氮含量在分蘗期至齊穗期均顯著低于CK，而在成熟期顯著高于CK，其原因可能是稻鴨共生期的淹水環(huán)境加上鴨群的渾水活動使表層土壤的養(yǎng)分及鴨糞分解釋放的養(yǎng)分溶于水中，待收鴨后，田面自然落干，水中的養(yǎng)分又進入土壤中。有研究發(fā)現(xiàn)，畜禽糞便代替化肥有利于提高土壤酶活性，相比有機肥，生物有機肥能更大程度地刺激細菌增殖，提高土壤過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性［11-12］。本研究顯示，RC處理孕穗期的土壤過氧化氫酶活性、齊穗期的土壤蔗糖酶活性均顯著高于CK。其原因可能是稻田生態(tài)種養(yǎng)模式對土壤酶活性的提升主要體現(xiàn)在養(yǎng)殖動物的排泄物為微生物提供了良好的繁衍環(huán)境，促進微生物數(shù)量增加，使得過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶活性增強，隨著共生時間的延長，養(yǎng)殖動物的食量和排泄量亦增加，使得微生物數(shù)量及酶活性與CK的差異增大。這些酶活性的增強有利于提高微生物對排泄物、凋落物、殘留飼料的分解，進而提高土壤養(yǎng)分含量。

3.2 稻鴨種養(yǎng)模式有利于增加土壤有機質(zhì)，提高共生期間的土壤pH值

有研究顯示，稻田養(yǎng)鴨能顯著提高土壤有機質(zhì)含量［13-14］。王華等的研究顯示，鮮鴨糞含水分56.6％、有機質(zhì)26.2％，鴨排泄的糞便約為 150 g/（羽·d），且分布相對均勻［15］。稻鴨共作期內(nèi)（約 60 d），排泄在稻田里的糞便可達9 kg/羽左右，如果在667 m2范圍內(nèi)放養(yǎng)20羽鴨子，相當于在667 m2范圍內(nèi)追施有機肥180 kg。李妹娟等的研究表明，稻田養(yǎng)鴨通過鴨糞還田較常規(guī)稻作更能提高土壤有機質(zhì)含量7.45%～17.33%［16］。本研究顯示，RD處理成熟期的土壤有機質(zhì)含量分別較RC處理、CK高11.36%、9.15%（Plt;0.05）。稻雞模式的土壤有機質(zhì)含量低于稻鴨模式，可能是因為盡管雞群數(shù)量大、總排泄量大，但雞群多聚于雞棚處，稻田中的排泄物相對較少，且稻雞模式為干濕交替灌溉模式，雞糞中的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素相比于有機質(zhì)更容易通過淋溶進入土壤；在稻鴨模式中，鴨糞分布比較均勻，鴨群活動強度大，沉淀在水中的有機質(zhì)在鴨群的渾水過程中與表層土壤混合，促進稻田表層土壤有機質(zhì)積累，從而出現(xiàn)稻雞模式更有利于提高土壤養(yǎng)分含量、稻鴨模式有利于提高土壤有機質(zhì)含量的現(xiàn)象。已有研究表明，稻鴨模式能有效緩解土壤酸化［17］，本研究結果顯示，RD處理各時期的土壤pH值均高于CK，并在分蘗期、齊穗期達到顯著差異?？赡苁且驗轼喨涸谔镩g的活動改善了田間通風條件，攪動了泥水，提高了土壤溶解氧含量，有利于還原性物質(zhì)的分解和土壤中有毒物質(zhì)的釋放，從而增加了土壤的緩沖容量。

3.3 稻鴨、稻雞種養(yǎng)模式有利于改善稻米的蛋白質(zhì)含量

稻米品質(zhì)主要是由環(huán)境、基因以及基因與環(huán)境互作共同決定的［18-19］。有研究發(fā)現(xiàn)，施用氮肥可以在一定程度上改善稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)，高溫會降低外觀品質(zhì)，增加稻米的堊白率、堊白度，灌溉方式會對稻米的外觀品質(zhì)、加工碾磨品質(zhì)及食味品質(zhì)造成不同程度的影響［20］。在諸多稻米品質(zhì)性狀中，整精米率、堊白粒率、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量等易受環(huán)境條件的影響，其中堊白粒率是所有稻米品質(zhì)指標中對環(huán)境生態(tài)條件變化反應最敏感的性狀［21］。在本研究中，RD處理的堊白粒率較CK降低3.05百分點（Plt;0.05），說明稻鴨模式在一定程度上能改善稻米的外觀品質(zhì)?？赡苁且驗榈绝喣Ｊ降难退h(huán)境能減輕水稻抽穗灌漿時的高溫傷害。研究發(fā)現(xiàn)，一般峰值黏度較高、崩解值大、最終黏度小、消減值小、糊化溫度低和直鏈淀粉含量低的稻米品質(zhì)和口感更好［22-23］。本研究顯示，RC處理的崩解值是CK的1.27倍，最終黏度顯著低于CK，說明稻雞模式在一定程度上能改善稻米的蒸煮品質(zhì)。目前衡量營養(yǎng)品質(zhì)的指標主要是蛋白質(zhì)含量，蛋白質(zhì)含量高的稻米具有很好的營養(yǎng)價值［24］。本試驗結果顯示，RC、RD處理的稻米蛋白質(zhì)含量分別較CK高0.63、0.90百分點（Plt;0.05），說明稻鴨、稻雞種養(yǎng)模式能提高稻米的營養(yǎng)品質(zhì)，這可能與共生期內(nèi)水稻對氮素的吸收有關。

4 結論

綜上所述，稻雞模式更有利于增加土壤養(yǎng)分、提高共生期間的土壤酶活性，稻鴨模式有利于增加土壤有機質(zhì)、提高共生期間的土壤pH值，稻鴨、稻雞2種種養(yǎng)模式均有利于提高稻米的蛋白質(zhì)含量。本研究主要的不足之處在于未對種養(yǎng)共生期內(nèi)水體中的養(yǎng)分含量進行監(jiān)測，對稻鴨模式速效養(yǎng)分含量變化的解釋缺乏實質(zhì)性依據(jù)，具體有待進一步研究。

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