稻鴨共生對早稻根系特性與產量及其構成因素的影響

唐志偉，劉鈺祺，楊 陽，孫 鍇，傅志強，黃 璜

（湖南農業大學農學院，長沙410128）

“稻田養鴨”作為一種傳統的生態農業類型和生物防治技術，具有悠久的歷史［1］。隨著我國稻作技術轉型與發展，全程機械化作業是我國現代稻作技術的發展方向，有利于降低生產成本和提高經濟效益［2］。我國在農業發展方式和稻作技術轉型的關鍵階段，面臨著耕地減少、環境惡化等一系列問題［3］。稻鴨共生既能保障水稻的穩產增收，又能減少農藥的使用，同時生產無公害或綠色農產品，實現了社會、生態、經濟效益的統一［4］，在農業可持續發展和保障糧食安全等方面具有十分重要的現實意義。當前有關稻田養鴨、稻鴨共生、稻鴨共育對水稻除草、除蟲、減病、減排、增產增收作用的研究較多［5～10］，而關于機械化條件下規模化稻鴨共生對水稻根系特性、產量及產量構成因素的研究較少。基于此，本文擬通過在全程機械化條件下，研究稻鴨共生對水稻根系特征與產量及其產量構成因素的影響，并分析其與常規生產稻田之間的差異，為稻鴨共生規模化發展和規模化條件下稻鴨共生技術集成與應用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于2019年4月至7月在湖南省瀏陽市湖南農業大學教學科研實習基地進行，前茬作物為紫云英。土壤類型為壤土，肥力中等。供試早稻品種為陸兩優996，鴨子品種為瀏陽當地麻鴨。

1.2 試驗設計

試驗共設稻鴨共生模式（RD）與常規模式（CK）兩個處理，以常規處理作為對照。采用大區試驗，將一塊田分為兩個大區，每個大區長44.3 m，寬21.3 m，面積944 m2。RD即每公頃養鴨225只，不打除草劑與農藥，田邊采用誘蛾燈誘殺害蟲；CK即不養鴨、打除草劑、及時進行病蟲害防治。2個大區四周起壟，壟寬30 cm，高20 cm，其上覆黑色塑料薄膜；左側挖一條通溝，保證2個大區單灌單排。

稻鴨共生處理：四周采用黑色尼龍網搭建圍欄，沿大區四周起壟，每隔1 m插竹竿固定，入土20 cm，高出地面1.0～1.2 m，竹竿上下采用纖維繩綁扎。在大區靠近田埂一側中間位置，使用木樁搭建鴨棚框架，鴨棚長2.5 m，寬1.0 m，高1.2 m，底部高出地面10 cm；除靠近水稻一面外，其余四面均采用鋼制薄片搭建，鴨棚內部放置一個食槽，用于補充飼料。飼料以稻谷為主。

插秧后灌水2～3 cm，返青后保持田間水層5～8 cm。稻鴨共生模式早稻秧苗移栽7 d后，投放300 g／只的鴨子25只，鴨子每天18：00定時定點喂食一次，每次喂稻谷30 g／只。每天查看鴨子活動情況，人工驅趕引導鴨子在田間均勻活動、覓食，并防止外逃與天敵傷害，保證共生期60 d（至齊穗期）。齊穗期將鴨子趕上岸回收，田面無水層，以便收割機收獲。

常規處理：在插秧返青后噴施除草劑，噴施除草劑36～48 h后，灌水至2～3 cm；孕穗期噴施一次殺蟲劑與殺菌劑。水分管理模式如下：分蘗期采用濕潤灌溉促分蘗，水層深度2～3 cm；分蘗后期莖蘗數達到有效穗數80%時，適當曬田；抽穗揚花期及乳熟期濕潤灌溉，水層1 cm，水耗盡后3～4 d再灌水；黃熟期曬田。

早稻于3月22日浸種催芽，采用塑料硬盤育秧；4月25日采用大型拖拉機旋耕與平田；4月29日機插秧，株行距為13.33 cm×23.33 cm。2個大區按全生育期施用17-17-17的復合肥525 kg／hm2，基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2，水稻返青后追施尿素180 kg／hm2。

1.3 測定項目與方法

（1）根長、白根數、根體積的測定。于分蘗盛期（移栽后30 d）與齊穗期（移栽后55 d），各選取具有代表性的植株3株，先圍繞根系將根系周圍土壤挖空，取出完整根系后洗凈，測量根長并計算白根數；將根系用吸水紙吸干水分后，放入玻璃量筒內計算根體積。

（2）根干重、根冠比的測定。于分蘗盛期與齊穗期，各選取具有代表性的植株3株，洗凈后分為根、莖、葉、穗等部分，置于烘箱內105℃殺青30 min，80℃烘至恒重，稱量根、莖、葉、穗干重，計算根冠比。

（3）單莖傷流強度的測定。于水稻分蘗盛期與齊穗期，每大區按單穴平均莖蘗數選擇具有代表性的植株3株，從距離地面10 cm處橫割莖稈，用脫脂棉3 g覆蓋切口并壓實，再用4號保鮮袋從上至下包裹，橡皮筋綁扎。先天18：00放置，第二天上午6：00取回并稱重。

單莖傷流強度（mg／h）=單株總傷流量（mg）／（平均莖蘗數×12）。

（4）產量與產量構成因素。水稻成熟期，按5點取樣法，各大區各取5個點，每點1 m2，脫粒后曬干稱重，折算為含水量14%的實際產量。各大區按5點取樣法，每個點連續數20株，測定平均有效穗數；按平均穗數選取具有代表性的植株5株，測定每穗總粒數、結實率、千粒重，并計算理論產量。根據每穗總枝梗數計算每穗總粒數，因非試驗因素掉落或被鳥雀吃掉的籽粒均計入實粒。

1.4 數據處理

采用Excel 2016與SPSS 20進行數據整理與統計分析，采用LSD法進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

由表1可知，在水稻分蘗盛期，稻鴨共生處理根長高于對照1.67%，但差異不顯著；齊穗期低于對照38.13%，差異顯著；從分蘗盛期至齊穗期，常規處理根長呈增加趨勢，而稻鴨共生處理呈下降趨勢。分蘗盛期兩個處理白根數相同，齊穗期稻鴨共生處理白根數顯著降低，低于對照47.24%；兩個處理從分蘗盛期至齊穗期，白根數均呈現下降趨勢。在分蘗盛期，稻鴨共生較對照而言，根干重、根體積分別提高了181.01%、200.00%，其中根體積差異顯著，根干重差異不顯著；在齊穗期，根干重、根體積分別降低了18.29%、30.76%，其中根體積差異顯著，根干重差異不顯著。兩個處理從分蘗盛期至齊穗期，根干重呈提高趨勢，常規處理根體積呈提高趨勢，而稻鴨共生處理根體積呈降低趨勢。

表1 不同處理的水稻分蘗盛期與齊穗期根系特性Table 1 Root characteristics of rice at tillering and heading stage under different treatments

表2表明，在分蘗盛期，稻鴨共生根冠比較對照提高了6.06%，但差異不顯著；在齊穗期，稻鴨共生處理根冠比顯著低于對照，較對照降低了36.84%。兩個處理從分蘗盛期至齊穗期，根冠比均呈降低的趨勢。分蘗盛期，稻鴨共生處理單莖傷流強度顯著高于對照，較對照高77.58%；在齊穗期，稻鴨共生處理低于對照11.06%，但差異不顯著。兩個處理從分蘗盛期至齊穗期，單莖傷流強度均呈現提高趨勢。

表2 不同處理的水稻分蘗盛期與齊穗期根冠比與單莖傷流強度Table 2 Root-shoot ratio and single-stem wound flow intensity at rice tillering and heading stage under different treatments

由表3可知，相比對照，稻鴨共生處理實際產量高9.53%，但差異不顯著。主要原因是稻鴨共生處理顯著增加了水稻單株有效穗數、每穗總粒數與結實率，相比對照，單株有效穗、總粒數、結實率分別提高了17.37%、19.59%、3.19%。但稻鴨共生處理顯著降低了千粒重，較對照降低了9.40%。

表3 不同處理的水稻產量與產量構成因素Table 3 Yield components and yield components of rice under different treatments

3 討論與結論

3.1 稻鴨共生對水稻根系特性的影響

根系是植物吸收養分和水分的主要器官，水稻對礦質養分和水分的吸收能力以及產量的構成與根系的發育和特性及其分布有關［11～13］。本研究結果表明，在分蘗盛期，相比對照，稻鴨共生提高了白根數、根干重、根體積、根冠比和單莖傷流強度，這與梁玉剛、全國民等［17～19］的研究結果基本一致。在齊穗期，相比對照，稻鴨共生降低了根長、白根數、根干重、根體積、根冠比和單莖傷流強度。此結果與梁玉剛、全國民等［17～19］研究結果相反，一方面可能是因本試驗在機插秧條件下投放的鴨子個體過大所致；另一方面，對照與稻鴨共生處理返青后至分蘗盛期田間持水量大，水分管理基本相同，因此兩個處理根長、白根數、根干重和根冠比均無顯著差異。但分蘗盛期后對照及時進行了曬田，而稻鴨共生處理田間依舊保持較高的水層，適當曬田促進了對照根系的發育。稻鴨共生處理齊穗期根冠比的顯著降低，原因是稻鴨共生處理顯著促進了地上部分莖、葉、穗的干物質積累，從而為產量的提高奠定了基礎。相比對照，稻鴨共生顯著降低了齊穗期的根長、白根數；提高了分蘗盛期的根干重、根體積、根冠比和單莖傷流強度，降低了齊穗期根干重、根體積、根冠比和單莖傷流強度。

3.2 稻鴨共生對水稻產量與產量構成因素的影響

本研究表明，相比對照，稻鴨共生提高了單株有效穗數、每穗總粒數和結實率。此結果同張志東、禹盛苗等［20，21］的研究結果一致。本研究結果表明，稻鴨共生降低了水稻千粒重，此結果與馮尚宗、何勇等［3，22，23］的研究結論一致。千粒重降低可能是因為水稻在鴨子活動的刺激下產生的稻穗的適應性反應，為減少落粒而偏向穗梗發育，相應地減少了穗粒的營養分配，從而導致千粒重降低，穗梗發育加強，結實率增加［3］。但本研究兩個處理結實率均偏低，其原因主要是湖南2019年上半年陰雨天氣多，從而導致早稻結實率降低。此外，附近稻田實行休耕，所以試驗田鳥雀較多，從而導致了本試驗理論產量與實際產量存在一定差距。相比對照，稻鴨共生提高了水稻產量，但差異不顯著；從產量構成因素來看，稻鴨共生顯著提高了單株有效穗數、每穗總粒數和結實率，但顯著降低了千粒重。