稻魚生態系統對水稻產量及其構成因素的影響

谷 婕，吳 濤，王 忍，伍 佳，黃 璜*

（1懷化職業技術學院，湖南懷化418000；2湖南農業大學農學院／南方糧油作物協同創新中心，長沙410128）

我國是一個農業大國，水稻是我國種植面積最 廣、單產量和總產量均最高的糧食作物［1］。據統計，2013～2016年我國居民人均年谷物消費量約129 kg，總消費近2億噸，其中稻米是我國三分之二人口的主食，是主糧中的主糧［2］。而我國水稻種植面積呈下降趨勢，人均耕地面積減少［3］，人們為了提高水稻產量，對化肥和農藥的投入量逐年攀升，耕地受污染面積不斷擴大，生態環境遭到破壞，稻米品質無法滿足人們對有機、綠色、無污染的追求［4］。在此背景下，建立稻魚生態系統是實現穩糧增收，為人們帶來足夠又安全農產品的一個不錯選擇［5，6］，其充分利用稻田的各種資源，以水稻為主體，在稻田中養殖魚類［7］，豐富稻田的生物多樣性，實現“一田兩用、一水兩用”，減少化肥和農藥的投入，充分發揮稻田的最大潛力［8］?；诖?，筆者在總結前人研究的基礎上，以稻魚生態系統（RF）為例，選擇稻魚雞和稻鰍兩種模式，并在系統中加入細綠萍，比較不同共生模式對水稻產量及其構成因素的影響，和其成熟期水稻干物質積累的差異，以期找到合適的稻魚共生模式，促進糧食安全、減少環境污染、增加農民收益等。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2017年5～10月在湖南省瀏陽市北盛鎮烏龍社區湖南農業大學試驗基地（28°28′75″N，113°42′63″E）進行。該地區為亞熱帶季風濕潤氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的年活動積溫5000～5800℃，無霜期260～310 d，年降雨量1200～1700 mm。土壤類型為第四紀紅色黏土發育的紅黃泥水稻土，土壤有機質含量13.15±2.12 g／kg，全氮1.23±0.21 g／kg，全磷0.59±0.12 g／kg，土壤容重1.02±0.11 g／cm3。試驗田前作為紫云英。

主要室內測試與分析在南方糧油作物協同創新中心進行。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為Y兩優896，由袁隆平農業高科技股份有限公司生產；泥鰍為大鱗副泥鰍，魚為鯉魚和草魚，雞為三黃雞，細綠萍、鰍、魚、雞均為當地養殖品種；尿素為總氮≥46.40%，粒徑范圍為0.85～2.80 mm，由重慶建峰化工股份有限公司生產；復合肥料為N∶P2O5∶K2O為20∶8∶12，總養分≥40%，由湖南省農科院生物資源所提供。

1.3 試驗設計

試驗共設計5個處理，每個處理設置3個重復。

稻魚生態系統（RF）：“稻+魚+雞”生態系統（A），“稻+魚+雞+細綠萍”生態系統（B），“稻+鰍”生態系統（C），“稻+鰍+細綠萍”生態系統（D）。

常規稻作：水稻常規單一種植（CK）。

1.3.1 田間建設

供試總面積為1080 m2，用高約30 cm、寬約35 cm的田埂勻分為15個小區，每個小區規格為6 m×12 m。稻田設置防護設施，田埂用塑料膜包被，以防各小區之間肥水串灌，每個小區分別設一進水口和排水口，并設置攔污網和攔魚柵。在稻魚生態系統的小區，選用網孔大小為2 cm×2 cm的塑料網，用竹竿支起圍住，并在竹竿頂端固定廢棄光盤，用以防鳥；稻魚生態系統的4個處理，在小區四周開設寬為40 cm，深為50 cm的圍溝。在養雞的小區，在田間利用稻田田埂合理搭設雞棚，并在雞棚中投放雞飼料。

1.3.2 田間管理

2017年5月26日浸種催芽，5月28日播種，6月22日采用人工手插秧式移栽，每株插4根苗，插秧密度為20 cm×20 cm。水稻返青后，7月6日，放細綠萍的小區，分別均勻放入5 kg鮮萍。7月10日，在養魚、雞的小區，稻田中分別放入長約8 cm的魚苗50尾，重約0.55 kg的雞4只；養泥鰍的小區，分別放入5 cm的泥鰍共3 kg。9月28日，人工收魚、泥鰍、雞，魚均長15 cm，泥鰍均長11 cm，雞均重0.87 kg。10月10日，收獲水稻。

5個處理均采用機耕翻地整田。A、B、C、D處理在插秧前2 d一次性施復合肥作為基肥，施用量為550 kg／hm2，后期均不再施用任何化肥和農藥，試驗期間人工連根拔除一次稗草。魚、泥鰍均不投放餌料，養雞小區依據具體情況適當在雞棚里投放飼料，飼料為當地農民前年收獲的稻谷。經常查看雞的活動情況，用人工驅趕等辦法引導雞在田間活動。CK按照當地常規種植，根據水稻的生育長勢，后期酌情追肥、噴施農藥和除草劑等，和稻魚生態系統的處理一樣，在插秧前2 d施入550 kg／hm2復合肥作為基肥，后期追施1次尿素，施用量為120 kg／hm2，并在水稻返青期噴灑除草劑，在水稻分蘗期和孕穗期噴灑殺蟲劑。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 水稻產量及產量構成因素

在水稻成熟時，各處理均隨機取樣3個點，每個點取樣面積為1 m×1 m（邊3行不?。?，人工收割和脫粒，自然曬干，稱重，用電腦谷物水分計測量樣品水分，以各處理的最小水分值為標準折算水稻實際產量。按平均取樣法每小區取3穴樣品（邊3行不?。?，考察有效穗數，人工脫粒，曬干，隨后采用水選法將實粒、空粒分開，曬干后確定每穗粒數和結實率。最后，將實粒于70℃的烘箱烘干3～5 d，隨后取1000粒實粒樣本3份，計算千粒重。

1.4.2 水稻成熟期植株的干物質重

10月10日水稻收割時，每小區隨機取3株植株，葉、莖、穗分別裝置于80℃恒溫烘箱中，3 d后取出稱重。

1.5 數據處理

采用Excel 2010和SPSS 19.0進行數據整理與統計分析，采用最小顯著差異法（LSD）進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 稻魚生態系統對水稻產量及產量構成的影響

由表1可知，A、B、C、D 4個處理的水稻實際產量均比CK高，且均達到顯著性差異（p＜0.05），平均各處理的實際產量比CK多1021.30 kg／hm2，增產12.13%（6.93%～22.23%）。稻魚生態系統中，稻鰍模式的水稻產量高于稻魚雞模式，平均增產31.54%。稻魚雞模式含萍處理與稻魚雞模式不含萍處理之間水稻實際產量差異不大，但稻鰍模式含萍處理與稻鰍模式不含萍處理的水稻實際產量出現顯著性差異（p＜0.05）。D處理的水稻實際產量最高，達到了10 292.40 kg／hm2，CK處理的水稻實際產量最低，為8420.63 kg／hm2，兩者之間相差1871.77 kg／hm2，其形成原因可能是泥鰍和細綠萍的雙重作用。

與CK相比，A、B、C、D處理的單株實粒數、有效穗數和結實率均有所增加，分別增加17.50%（8.01%～24.97%）、8.42%（7016%～10.19%）、4.01%（0.06%～8.13%）。其中，稻鰍模式的有效穗數比稻魚雞模式多，含萍處理比不含萍處理有效穗數多，但差異都不顯著（p＞0.05）。A、B、C、D處理的單株實粒數均比CK增多，B、C、D處理與CK有顯著性差異（p＜0.05）。A、B、C、D處理的結實率均比CK高，各處理的千粒重則沒有明顯差異，CK的值相對偏小，但A處理的千粒重最低，含萍處理和不含萍的處理無明顯差異（p＞0.05），前者的值相對高于后者。

表1 不同處理的水稻產量及產量構成因素比較Table 1 Comparison of rice yield and yield formation under different treatments

2.2 稻魚生態系統對水稻成熟期植株干物質重的影響

由表2可以看出，A、B、C、D處理莖和穗的干物質重均高于CK，平均增幅分別為5.92%（0.06%～13.00%）、13.76%（8.38%～17.06%），而A、B、D處理葉的干物質重低于CK，平均減少了8.29%，只有C處理葉的干物質重高于CK，高出7.53%。但各處理的莖、葉、穗干物質重均沒有明顯差異（p＞0.05）。稻魚生態系統中葉的干物質重相對較低，可能是因為稻魚系統中魚、雞、鰍會一定程度地食用和破壞水稻葉片生長。

表2 不同處理的水稻成熟期植株干物質重 kg／hm2Table 2 Dry matter weight of rice plants in different treatments

3 結論與討論

試驗發現，稻魚生態系統的A、B、C、D處理相比常規稻作CK 處理平均增產1021.30 kg／hm2（583.87 ～1871.77 kg／hm2），其 平 均 增 幅 為12.13%（6.93%～22.23%）。水稻增產的主要原因是水稻單株實粒數和有效穗數的增加。稻鰍和稻鰍萍處理的增產效果大于稻魚雞和稻魚雞萍處理，平均增產868.27 kg／hm2，增加31.54%；稻鰍萍和稻魚雞萍處理增產效果又大于稻鰍和稻魚雞處理，平均增產419.63 kg／hm2，增產4.55%。表明稻魚生態系統可以較好地提高水稻的產量。稻魚生態系統中，稻鰍模式的增產量大于稻魚模式，在稻魚系統中加入細綠萍的模式增產幅度高于不加入細綠萍的模式。

水稻的干物質重在一定程度上影響著水稻的產量，特別是水稻后期的干物質重［9］。從成熟期的莖、葉、穗的干物質重來說，稻魚生態系統高于常規處理，特別是穗重平均提高了13.76%。表明在減少化肥、農藥投入，且稻田因開溝而面積相對減少的情況下，稻魚生態系統不僅沒有降低水稻的產量，反而一定程度上提高了水稻的產量。