稻鴨共育對水稻生長后期農藝性狀及產量的影響

梁玉剛，胡雅林，陳奕沙，黃 璜，余政軍

（湖南農業大學農學院，長沙410128）

稻鴨共育作為“水稻種植與動物養殖”兩者相結合的傳統農耕經典模式，已在我國稻作文化中傳承千余年。春秋戰國時代已有馴化野鴨應用于農業生產的記載，明清時代放牧于稻田，初步形成鴨子應用于水稻生產的雛形［1］。稻鴨共育模式雖起源于中國，但卻發展并成熟于日本。20世紀末期，我國從日本引進成熟的稻鴨共育配套技術后［2］，農技推廣部門與學者根據我國不同水稻栽培區域的實際需要，對其開展了深入而系統的基礎性和應用性研究。近些年，我國稻鴨共育模式的理論研究和技術示范均取得了長足進步，從經濟效益［3］、生態學效應［4］、產量［5］、肥料和農藥施用［6］、土壤質量［7］、生物多樣性［8］、雜草防控［9］、病蟲害防治［10］、稻米品質［11］、水稻生長性狀［12］、根系生長性狀［13］、群體結構［14］、減排溫室氣體［15，16］和水稻種植與鴨子養殖的配套技術研發［17］等方面開展了系統性研究，充分挖掘了稻鴨共育模式所具有的優勢，為稻鴨共育模式應用于農業生產提供了堅實的理論基礎和技術支撐，對實現水稻“綠色、優質、高效、豐產”的生產目標具有重要意義。

水稻產量的形成過程，其實質是植株個體與群體的干物質積累、分配、運輸和轉化的過程。水稻生殖生長階段的干物質積累對籽粒灌漿及最終產量形成具有重要作用［18］。水稻生長后期無效分蘗的消減［19］、劍葉SPAD值［20］、根傷流液［21］等與植株干物質積累密切相關。有關稻鴨共育對水稻生長前中期生長性狀影響的研究已有大量報道，關于水稻生長后期劍葉SPAD值、根傷流液、籽粒灌漿等研究甚少。為此，本文通過稻鴨共育、常規水稻栽培和不施化學藥劑栽培水稻的對比試驗，調查水稻分蘗、地上部干物質、劍葉SPAD值、根傷流液和籽粒灌漿動態變化及水稻產量，揭示水稻籽粒灌漿期間地上部相關農藝性狀的變化，從而進一步為稻鴨共育模式應用于農業生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2016年7～11月在湖南省瀏陽市北盛鎮烏龍社區科研基地進行。該地區以種植雙季稻為主，屬于亞熱帶季風濕潤氣候，年降水量1200～1500 mm，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的有效積溫5000～5500℃，無霜期260～320 d。土壤基本情況如表1。

表1 試驗區土壤基本情況Table 1 The basic situation of the farmland in the test region

1.2 試驗材料

供試水稻品種為中早39，浙江勿忘農種業股份有限公司生產；鴨子品種為湖南瀏陽當地麻鴨；復合肥料：N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），總養分≥45%，由江西正邦生物化工有限公司生產；尿素為總氮≥46.4%，粒徑0.85～2.80 mm，重慶建峰化工股份有限公司生產。

1.3 試驗方法

設稻鴨共育（RD）、常規水稻栽培（RH）和不施任何藥劑栽培水稻（CK）3個處理。小區面積200 m2，3次重復。晚稻插秧前，3個處理均采用機耕翻地，秸稈全量還田，不施任何基肥；機耕翻地后，直至插秧前均保持稻田約2 cm的淺水層；各小區均用泥巴砌成寬約0.35 m，高約0.30 m的田埂并進行覆膜；用竹竿和尼龍網圍住養鴨小區，且利用稻田田埂合理搭設鴨棚以供鴨子休息。

晚稻7月28日移栽，插秧深度約為5 cm，株距和行距分別為20 cm和25 cm。水稻全生育期，RD和CK處理均不噴施除草劑和殺蟲劑，RH處理于水稻插秧10 d后施用除草劑，孕穗始期噴施殺蟲劑。3個處理均在水稻插秧12 d后追施尿素187.50 kg／hm2，分蘗盛期追施復合肥525 kg／hm2。水分管理方式為深水活蔸，淺水分蘗，有水壯苞抽穗，后期干干濕濕，不過早脫水。RD處理在水稻插秧15 d后投放15日齡幼鴨180只／公頃。依據具體情況適當投放餌料，每天查看鴨子活動情況，輔助喂食、人工驅趕等辦法引導鴨子在田中均勻作業，并嚴防鴨子外逃和天敵傷害。水稻乳熟期收回鴨子，稻鴨共育時間約為55 d。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產量及產量構成因子

水稻成熟時，每小區均取樣15蔸，3次重復，用于調查水稻有效穗、無效穗、每穗總粒數、穗實粒數、千粒重等。實際產量計量時每個小區均取樣5點，每點取樣面積2 m×2 m。

1.4.2 分蘗動態調查

水稻分蘗始期，每小區均隨機固定5點（每點有水稻15蔸）進行分蘗動態調查，8月15日開始，9月26日止，每隔5 d調查1次。

1.4.3 植株地上部干物質積累調查

分別于分蘗期、孕穗期、抽穗期、齊穗期和成熟期進行取樣，每小區取樣5蔸，調查單株水稻（包含其分蘗）地上部干物質積累量。

1.4.4 劍葉SPAD值測定

劍葉葉片SPAD值測定前，每小區均用紅色標記牌標記60株長勢一致的水稻主莖。水稻孕穗初期采用SPAD-502測定劍葉葉片SPAD值，9月8日始，10月20日止，每隔5 d測一次。

1.4.5 水稻根傷流強度測定

水稻孕穗末期，采用簡易收集法［22］進行水稻傷流液收集。每個小區選取5蔸具有平均莖蘗數的水稻植株進行測定。測定時基部節間的傷流在距地面15 cm處收集。每隔7 d測定一次，收集時間為當日18：00～次日6：00，遇雨延后。

1.4.6 籽粒灌漿指標測定

水稻抽穗初期，每小區均用紅色標記牌標記同一天抽穗的植株150株，7 d后每小區取20株稻穗，帶回實驗室用烘箱烘至衡重后，取強勢粒（上部一次枝梗籽粒）和弱勢粒（下部二次枝梗籽粒）各5粒稻谷混合后，進行稱重。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 22.0統計分析軟件進行數據處理和統計分析，并用最小顯著差異法（LSD）進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 產量及產量構成因子

由表2可知，與CK處理相比，RD和RH處理水稻產量分別增加95.41%和86.48%，且均達到顯著性差異；有效穗數、穗粒數、結實率和千粒重均呈增加的趨勢，且有效穗數、結實率和千粒重均達到顯著性差異。與RH處理相比，RD處理產量、有效穗數、穗粒數和結實率分別增加4.79%、9.45%、2.08%和5.33%，其中有效穗數達到顯著性差異；千粒重減少1.70%，但未達到顯著性差異。

表2 各處理水稻產量及產量構成因子比較Table 2 Yield and yield components of rice under different treatments

2.2 分蘗動態

由圖1可知，RH和RD處理水稻分蘗數整體均呈增加趨勢，9月13日均達到最大值，分別為3.35和2.90；隨后RH處理呈減小趨勢，RD處理保持穩定。CK處理在9月1日和9月13日出現兩個峰值，分別為2.03和1.98，隨后均呈減少趨勢，以9月13日后較為明顯。與CK處理相比，9月26日RH和RD 處理的分蘗數分別增加81.55%和72.62%。

2.3 植株地上部干物質積累

由表3可知，與RH和CK處理相比，RD處理植株地上部干物質均呈增加趨勢，增幅為2.34%～44.11%；在孕穗期、抽穗期、齊穗期和成熟期，與CK處理均達到顯著差異；在齊穗期和成熟期與RH處理達到顯著差異。

圖1 不同處理的水稻分蘗動態變化Fig.1 Dynamic changes of rice tillering under different treatments

表3 不同處理的水稻地上部干物質積累動態Table 3 Dynamic of dry matter weight of shoot under different treatments

2.4 劍葉葉片SPAD

3個處理劍葉葉片SPAD值均呈先增加后減少的趨勢，且均在9月26日達到最大值，分別為44.65、44.27和43.09。與CK相比，RD和RH處理劍葉葉片SPAD值均呈增加的趨勢，增幅分別為0.02%～10.78%，其中RD處理在9月8日～10月14日均與CK處理達到顯著差異，RH處理除9月20日和10月20日外，其余均與CK均達到顯著差異（表4）。

表4 不同處理的劍葉葉片SPAD值動態Table 4 Dynamic of flag leaf SPAD under different treatments

2.5 植株根傷流液

RD和CK處理植株根傷流液在9月18日～10月20日均呈現先增加后減少的趨勢，9月25日均達到最大值，分別為27.05和19.69；9月18日RH處理達到最大值，為25.9，隨后呈減少趨勢。與CK和RH處理相比，RD處理植株根傷流液均處于較高的數值，且RD處理在9月18日～10月20日均與CK處理達到顯著性差異，在10月7日與RH處理達到顯著性差異（表5）。

表5 不同處理的水稻根傷流液變化動態Table 5 Dynamic of the root bleeding sap under different treatments

2.6 籽粒灌漿動態變化

由圖2可知，3個處理在9月20日至10月20日水稻籽粒重均呈增加的趨勢，9月20日至10月2日增幅較快，10月2日至10月8日增幅減慢，10月8日至10月20日增幅達到最慢，且RD和RH處理水稻籽粒重優于CK處理。與CK處理相比，RH處理在9月20日至10月2日水稻籽粒重增幅趨勢較為一致，10月2日至10月8日增幅加快，10月8日至10月20日增幅較慢。與RH處理相比，RD處理在9月20日至10月14日增幅較為一致，10月14日至10月20日增幅較快。

圖2 不同處理水稻籽粒灌漿動態Fig.2 Dynamic of rice grain filling under different treatments

3 討論

3.1 稻鴨共育利于降低水稻分蘗的峰值，促進干物質的積累

與RH處理相比，RD處理在水稻分蘗中后期基本保持著穩定的分蘗數，且分蘗峰值相對較低，這與前人［12，17］的研究結果較為一致。RD處理在水稻抽穗期至成熟期地上部干物質顯著高于RH處理。上述結果表明，稻鴨共育在抑制無效分蘗產生的同時，能夠提高地上部干物質的積累。此種現象的產生，可能是水稻插秧15 d后投放幼鴨于稻田，鴨子在田間活動對水稻生長產生持續的刺激，一定程度上抑制了水稻生長中后期分蘗的產生，降低了水稻分蘗的峰值，減少了水稻無效分蘗。抑制水稻無效分蘗有利于其它莖蘗合理分配生長所需的營養物質。同時，鴨子排泄糞便能夠直接作用于水稻根系，促進水稻有效莖蘗的生長。此外鴨子在稻田不間斷地活動，能夠改善水稻生長中后期的群體環境，利于水稻群體下部的透風透光，從而為植株積累更多的干物質營造良好的環境。

3.2 稻鴨共育提高劍葉葉片SPAD值與根傷流，促進籽粒灌漿

前人研究表明，減緩水稻生長后期的葉片衰老［23，24］，提高根系活力［25］，能夠增加水稻籽粒灌漿的時間，提高籽粒灌漿的質量，進而利于水稻產量的增加。本研究以劍葉葉片SPAD值和根傷流液衡量水稻生長后期的生長情況。研究結果表明，與RH處理相比，RD處理水稻劍葉葉片SPAD值和根傷流液在水稻生長后期均處于較高水平。RD處理根系活力的提高有利于根系吸收、合成更多的物質轉運至地上部，保障水稻生長所需的營養物質。劍葉葉片SPAD值的提高，利于減緩劍葉葉片衰老，保障水稻進行高效的光合作用，積累更多的化學能，增加水稻籽粒灌漿的時間，促進水稻籽粒灌漿持續高質量進行，從而有利于提高籽粒充實度和粒重。

3.3 稻鴨共育維持水稻產量穩定

有關鴨稻共育對水稻產量的影響已有諸多報道，但由于不同研究者所采用的試驗條件、試驗材料和田間管理措施等不同，研究得到的結果并不一致，水稻產量有增產［26］、持平和減產［27］等不同的研究結論。本研究結果表明，與RH處理相比，RD處理水稻實際產量呈增加趨勢。產量構成因子千粒重呈減小趨勢，但未達到顯著差異，而水稻有效穗數、結實率和每穗總粒數呈增加的趨勢，從而保證了水稻實際產量的穩定。

4 結論

稻鴨共育模式能夠降低水稻分蘗的峰值，控制無效分蘗的產生，通過鴨子排泄糞便和不間斷地活動，能夠改善水稻群體環境，促進地上部干物質的積累。水稻劍葉葉片SPAD值和根傷流液保持在較高的水平，利于提高水稻籽粒充實度和粒重，為水稻最終產量的形成奠定基礎，實現水稻種植與鴨子養殖的互惠互利。