“稻+魚+再生稻”模式對稻田土壤氮、磷、鉀養分含量的影響

隆斌慶，陳 燦，黃 璜，王 忍，周 晶，呂廣動，伍 佳，楊飛翔

（湖南農業大學農學院，長沙410128）

在稻田生態種養模式下，魚（禽）類動物在稻田里的活動可起到疏松土壤、增加土壤養分的作用。張苗苗等［1］研究發現，稻鴨共作模式下，施用適量有機肥為底肥，秧苗幼穗分化期速效鉀含量高于對照田，成熟期堿解氮、有效磷及速效鉀含量顯著高于對照田，土壤中有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀等養分含量在水稻生育期內保持在相對恒定的范圍內，可滿足各生育期的生長需求。安輝等［2］研究表明，有機稻蟹模式下，通過適當增施有機肥，提高土壤酶活性（過氧化氫酶、脲酶、轉化酶、堿性磷酸酶），可顯著提高土壤肥力。試驗表明，長期的稻蝦模式下，15～30 cm土層的土壤緊實度明顯下降，在15、20、25和30 cm處的土壤緊實度較中稻單作模式分別降低20.9%、29.9%、24.8%和14.7%；土壤全量養分上，0～40 cm土層有機碳、全鉀和堿解氮含量、0～30 cm土層全氮含量、0～10 cm土層全磷和有效磷含量、20～40 cm土層速效鉀含量都明顯提高［3］。良好的土壤結構和理化性狀有利于水稻的生長，稻蝦模式不僅改善土壤理化性狀，又可增加養分，培肥稻田。安輝等［4］通過研究有機稻蟹、常規稻蟹與單作水稻生產模式發現，與單作水稻模式相比較，有機稻蟹與常規稻蟹模式能顯著提高稻田土壤中的有機質含量，土壤肥力明顯高于不養蟹稻田。徐敏等［5］的研究也得出相同的結論，河蟹的活動可疏松田間土壤，增加土壤中的氧氣，利于土壤中微生物的繁殖，從而促進土壤養分的分解利用，提高土壤有機質含量。

減少化肥施用是稻田生態種養的明顯優勢，在用有機肥替代化肥當底肥的基礎上，可實現化肥零投入，極大地減少因化肥利用率低而造成的土壤污染問題。胡亮亮［6］通過對13個不同稻作區幾種稻田生態種養模式的研究發現，與常規水稻單作模式相比，稻田生態種養模式的肥料投入量平均減少26.52%，其中，稻魚、稻蝦、稻鰍、稻蟹、稻鱉模式分別減少了30.85%、23.22%、24.83%、23.93%、32.27%，以稻鱉模式降幅最大。稻田土壤是水稻獲得養分的直接場所，稻田中引入魚（禽）類動物，對土壤和水體有著明顯改變，改善了田間環境。本文研究了稻魚／稻鰍模式下土壤中氮、磷、鉀的變化，為探索開展稻田生態種養培肥土壤及減施化肥的效果提供實踐與理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

2018年4～11月，試驗在湖南省長沙縣路口鎮明月村基地進行。該地區屬亞熱帶季風濕潤氣候，雨熱充沛，年平均氣溫16～18℃，≥10℃有效積溫5000～5500℃，無霜期260～320 d，年降水量1200～1500 mm。試驗田土壤肥力均勻，前茬種植作物為水稻。土壤基本性狀：pH 值6.65，全氮1.15 g／kg，全磷0.92 g／kg，全鉀6.72 g／kg，堿解氮68 mg／kg，有效磷16 mg／kg，速效鉀79.02 mg／kg，土壤肥力偏低。

供試水稻品種為黃華占和Y兩優800。供試魚以工程鯽為主，少量草魚；泥鰍品種為大鱗副泥鰍。基肥：尿素總氮≥46.40%，粒徑范圍1.18～3.35 mm，河南晉開化工投資控股集團有限責任公司生產；磷肥：N-P2O2-K2O（18-46-0），總養分≥64%，湖北大峪口化工有限責任公司生產；鉀肥為氯化鉀，K2O≥60.0%，中化化肥有限公司生產。促芽肥為復合肥料：N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），總養分≥45%，江西正邦生物化工有限公司生產。

1.2 試驗設計

設置水稻（黃華占）+魚+再生稻、水稻（黃華占）+泥鰍+再生稻、水稻（Y兩優800）+魚+再生稻、水稻（Y兩優800）+泥鰍+再生稻4個處理，以2個水稻品種常規栽培+再生稻為對照，6個處理（試驗區），每個區面積120 m2，試驗面積共720 m2，采取重復取樣方式。稻魚模式簡寫RF，稻鰍模式簡寫RL，常規栽培簡寫CK，再生季分別簡寫為RRF、RRL、RCK。

采用覆膜育秧，4月15號播種，播種前對水稻種子曬種、消毒、浸種催芽，達到“根長一粒谷，芽長半粒谷”時下田。5月9日移栽，均采用人工手插秧方式，常規稻黃華占每穴4粒谷苗，雜交稻Y兩優800每穴2粒谷苗，規格為20 cm×25 cm。重施基肥，移栽前7 d施尿素240 kg／hm2、磷肥240 kg／hm2、鉀肥180 kg／hm2。常規栽培區在水稻分蘗盛期追復合肥510 kg／hm2，稻魚、稻鰍試驗區則不追肥。頭季稻黃華占于8月11日收獲，8月15日收頭季稻Y兩優800，留樁高度約為30 cm；于10月15日收黃華占再生稻，11月6日收Y兩優800再生稻。頭季稻成熟期，收割前8 d施促芽肥復合肥料150 kg／hm2，收割后5 d施提苗肥尿素180 kg／hm2。施促芽肥與提苗肥時將稻魚、稻鰍試驗區水排至露出廂面，將魚趕至圍溝中，施肥時避免將肥料撒入圍溝中。

5月20日，秧苗返青后開始投放魚苗和泥鰍苗，投放前用2%～3%食鹽水消毒，浸泡至大部分魚苗和泥鰍苗浮頭后，迅速撈起至清水中，選傍晚或陰天天氣投入稻田，防止環境變化造成過激反應而致死。按20萬尾／公頃投放規格3～4 cm的泥鰍苗，魚苗（規格為4～5 cm或重量為100 g左右）按4500～6000尾／公頃投放，魚苗以工程鯽為主，混合一些草魚（重量為100 g左右，與鯽魚呈1∶10比例）。養殖田間工程在移栽前完成，稻鰍、稻魚試驗田均開圍溝，溝寬50～80 cm，深80～100 cm；稻魚試驗田另開挖1個魚凼，寬、長、深均為100 cm，確保夏季高溫時魚有庇護場所。試驗區間覆膜隔開，深入泥土50 cm，防止竄水竄肥和泥鰍逃跑。魚、鰍投喂按“定時、定點、定量”原則，投喂豆餅、麥麩、玉米粉等谷物，對照區則不投喂。整個生長期，稻魚、稻鰍試驗田均不施用農藥和除草劑。做好防白鷺、防蛇鼠工程措施，定時巡查田間情況。

1.3 測定項目與方法

分別于插秧前（大田本底）、分蘗期（放魚時）、抽穗期、灌漿期、成熟期（頭季和再生季）對各處理的田間耕作層土壤進行取樣，采用S形5點取樣法，自然陰干后混勻碾磨，過篩入密封袋，測定全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀。全氮、全磷采用H2SO4-H2O2消化，用連續流動分析儀（SAN++）測定；堿解氮用堿解擴散法測定；有效磷采用鉬銻抗比色法；速效鉀和全鉀采用火焰光度法測定。具體參考《土壤農化分析》（第三版，鮑士旦主編）。

1.4 數據處理與統計

采用Microsoft Excel 2013整理數據和制表，SPSS22.0統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同稻魚模式對土壤中全量氮、磷、鉀含量的影響

黃華占頭季稻幾個主要生育期不同處理土壤全效養分如表1所示。RL、RF、CK處理的全氮、全磷、全鉀在分蘗期沒有明顯差異，全氮以RF最高，CK次之，RL最低。全磷RL與RF含量相近，CK次之，全鉀表現為RF＞CK＞RL；孕穗期全氮表現為RF＞RL＞CK，差異不顯著；不同處理間全磷的含量差異不明顯，RF略高于RL和CK，RL最低。CK的全鉀高于RL、RF，分別高出8.2%、11.1%，且差異顯著；灌漿期RF全氮含量最高，達1.32 g／kg，與CK比較差異顯著。全磷含量表現為CK＞RF＞RL，全鉀含量表現為RF＞CK＞RL，三個處理灌漿期的全磷、全鉀差異不明顯；成熟期全氮含量RF最高，RL最低，分別為1.19、1.04 g／kg，與CK比較差異不顯著。全磷含量沒有差異，全鉀含量表現為RL＞RF＞CK，三個處理間差異不顯著。

表1 黃華占頭季稻不同時期土壤全效養分含量 g／kgTable 1 Total nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s first rice

由表2可知，黃華占再生稻抽芽期全氮含量以RRF處理最大，RCK次之，RRL最低，與RCK對比，RRF全氮含量差異達到顯著水平，RRL則不顯著，全磷含量RRF最高，比RRL和RCK分別高出0.06、0.05g／kg，且差異顯著，全鉀含量表現為RCK＞RRF＞RRL，處理間沒有明顯差異；齊穗期全氮以RRL處理含量最高，RRF與RCK含量相近，與RCK相比，RRL全氮提高了7.9%，但差異不顯著，全磷、全鉀含量處理間差異不顯著；成熟期RRF全氮含量與RCK相比高出了22.2%，與RRL相比高出了38.8%，均達到差異顯著水平，全磷含量表現為RRF＞RCK＞RRL，RRF比RRL和RCK分別高出了0.25、0.22 g／kg，且差異顯著，全鉀含量表現為RRF＞RCK＞RRL，差異沒有達到顯著水平。

表2 黃華占再生稻不同時期土壤全效養分含量 g／kgTable 2 Total nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s ratooning rice

由表3可知，Y兩優800在分蘗期土壤全效養分沒有明顯差異，全氮表現為RL＞RF＞CK，全磷表現為RL＞CK＞RF，全鉀表現為RF＞CK＞RL；孕穗期RF全氮含量比RL、CK 分別高出35.3%、25.4%，且差異顯著。三個處理間全磷、全鉀沒有明顯差異，全磷與全鉀皆以RF處理最高；至灌漿期，RF全氮含量顯著高于RL、CK，分別高出0.46、0.66 g／kg，RL比CK高0.2 g／kg，但差異不顯著。全磷以RF最高，較CK高出77.7%，且差異顯著。全鉀表現為RL＞RF＞CK，RL最高，較CK高出了7.5%，處理間差異不顯著；成熟期三個處理間全氮含量沒有明顯差異，RL最高，為1.23 g／kg，其次是CK，為1.17 g／kg，最低是RF，為1.15 g／kg；三個處理間全磷含量差異不顯著。全鉀含量最高的處理為RF，較CK高出了10.5%，差異不顯著。

表3 Y兩優800頭季稻不同時期土壤全效養分含量 g／kgTable 3 Total nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s first rice

由表4可知，Y兩優800再生稻抽芽期時，全氮含量表現為RRF＞RCK＞RRL，RRF與RRL之間差異顯著，RRF較RCK高出19.6%，但差異不顯著。全磷以RRF最高，RRL次之，RCK最低，RRF較RCK高45.8%，差異顯著。全鉀含量表現為RRL＞RRF＞RCK，處理間沒有明顯差異；至齊穗期，全氮含量表現為RCK＞RRF＞RRL，處理間差異不顯著。RRF與RRL的全磷含量顯著高于RCK，分別高出0.17、0.15 g／kg。全鉀含量差異不顯著；成熟期全氮以RRF處理最高，為1.4 g／kg，較RCK 高出6.8%，但差異不顯著。全磷表現為RCK＞RRF＞RRL，處理間差異不顯著。全鉀含量最高為RRF，較RCK高出5.2%，差異不顯著，RRL含量最低，為4.08 g／kg，與RRF、RCK之間差異顯著。

表4 Y兩優800再生稻不同時期土壤全效養分含量 g／kgTable 4 Total nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s ratooning rice

2.2 不同模式（魚、泥鰍）對土壤中速效氮、磷、鉀含量的影響

由表5可知，黃華占頭季稻分蘗期土壤堿解氮含量CK最高，為60.19 mg／kg，RL與RF含量相近，三個處理間差異不顯著。有效磷表現為CK＞RF＞RL，但差異不顯著。速效鉀RF最高，為81 mg／kg，比CK和RL分別高出10.6%、7.2%；至孕穗期，堿解氮表現為RF＞RL＞CK，處理間差異顯著，RF比RL和CK分別高出14.4%、33.7%，RL比CK高出16.8%。速效鉀以RF最高，CK次之，RL最低，與CK比較，RF速效鉀含量比CK增加了7.5 mg／kg，且差異顯著。至灌漿期，RF堿解氮與RL和CK比較差異顯著，比RL和CK分別高了24.4、29.91 mg／kg，RL比CK高了5 mg／kg，差異不明顯。有效磷含量表現為CK＞RF＞RL，速效鉀RF與CK含量相近，RL次之，但處理間沒有明顯差異；至成熟期，堿解氮表現為CK＞RF＞RL，含量分別為72.45、69.83、46.2 mg／kg，RF與CK比較沒有明顯差異，RL與CK差異顯著。有效磷表現為RL＞RF＞CK，速效鉀表現為RF＞CK＞RL，有效磷與速效鉀在成熟期差異不顯著。

表5 黃華占頭季稻不同時期速效養分含量 mg／kgTable 5 Available nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s first rice crop

黃華占再生稻幾個主要生育期速效養分如表6所示，再生稻抽芽期間堿解氮不同處理間差異顯著，含量表現為RCK＞RRF＞RRL，RCK比RRL與RRF分別高出40.8%、12.9%，RRF顯著高于RRL，高出15.24 mg／kg。RRL、RRF、RCK三個處理間有效磷沒有明顯差異。速效鉀以RRL最高，比RCK高出了22.5mg／kg，且差異顯著，RRF較RCK高出3.75 mg／kg但差異不顯著；至齊穗期，堿解氮表現為RRF＞RRL＞RCK，有效磷表現為RRF＞RCK＞RRL，三個處理間堿解氮與有效磷差異不明顯。速效鉀RRF顯著低于RCK和RRL，RRL與RCK差異不明顯；至成熟期，堿解氮表現為RCK＞RRL＞RRF，RCK比RRL、RRF分別高出31.1%、32.53%，且差異顯著。有效磷表現為RRL＞RRF＞RCK，三個處理間沒有明顯差異。速效鉀以RCK含量最高，為79.5 mg／kg，RRL次之，為73.5 mg／kg，RRF最低，為58.5 mg／kg，RRF與RCK和RRL比較差異顯著。

表6 黃華占再生稻不同時期速效養分含量 mg／kgTable 6 Available nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s ratooning rice

Y兩優800頭季稻三個處理不同時期速效養分如表7所示，分蘗期堿解氮RF含量最高，比CK高出了17.2%，且差異顯著，RL與CK之間差異不明顯。有效磷表現為CK＞RL＞RF，差異不顯著。速效鉀表現為RL＞CK＞RF，RF與RL、CK比較差異顯著，分別低了6、5.1mg／kg；至孕穗期，堿解氮表現為RF＞RL＞CK，RF、RL與CK比較差異顯著，RF比CK高出40.1%，RL比CK高出37.1%。有效磷RF、RL比CK分別高出15.4%、14.3%，且達到顯著水平。速效鉀表現為CK＞RF＞RL，RF與CK比差異不明顯，RL顯著低于RL、CK；至灌漿期，堿解氮含量RF最高，為101.33 mg／kg，CK次之，RL最低，3個處理之間差異分別到達顯著水平，RF較CK高出8.8%。有效磷表現為RF＞RL＞CK，RF比CK高了4.12 mg／kg，差異達到顯著水平，RL與CK差異不明顯。速效鉀表現為CK＞RF＞RL，RF與CK比較差異不顯著，RL則顯著低于RF、CK；至成熟期，堿解氮表現為RF＞RL＞CK，處理間差異分別達到顯著水平，RF、RL比CK分別高出30.2%、16.0%。有效磷表現為RF＞RL＞CK，速效鉀表現為RF＞CK＞RL，3個處理間有效磷與速效鉀含量沒有顯著差異。

表7 Y兩優800頭季稻不同時期速效養分含量 mg／kgTable 7 Available nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s first rice crop

由表8可知，Y兩優800再生稻抽芽期堿解氮含量RCK 最高，為79.17 mg／kg，RRF次之，為77.58 mg／kg，RRL最低，為57.1 mg／kg，RRF與RCK差異不明顯，RRL較RCK低22.07 mg／kg，且差異顯著。有效磷差異則不明顯。速效鉀表現為RRL＞RCK＞RRF，RRL與RCK差異不顯著，RRF顯著低于RCK；至齊穗期，RRF、RRL的堿解氮含量顯著低于RCK，分別低9.2%、8.5%。有效磷表現為RRF＞RRL＞RCK，速效鉀表現為RRF＞RRL＞RCK，處理間差異不顯著；成熟期堿解氮含量RRF、RRL顯著高于RCK，分別比RCK 高45.2%、37.7%。有效磷以RRL處理最高，為12.69 mg／kg，最低為RCK對照，RRL比RCK高了2.75 mg／kg，但差異不顯著。速效鉀RRL與RRF含量相近，RCK最低，RRL、RRF比RCK高出4.5%，未達到顯著水平。

表8 Y兩優800再生稻不同時期速效養分含量 mg／kgTable 8 Available nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s ratooning rice crop

3 討論

土壤中全氮、全磷、全鉀的含量是衡量土壤潛在肥力的關鍵指標，而速效養分（堿解氮、有效磷、速效鉀）是水稻可直接利用吸收的養分，是土壤直接肥力的表現。孫剛等［7］研究表明，養魚稻田中魚類糞便等代謝物增加了水體中有機肥含量，魚類覓食、翻土、渾水、潛穴等活動起到中耕土壤的效果，土壤中堿解氮含量從分蘗始期至齊穗期有上升趨勢，全磷與全鉀含量在水稻生育期內表現平緩。稻鴨共作模式研究發現，鴨子的踩踏、啄食使得土壤與空氣產生交換、提高了土壤中的溶解氧，致使有效養分得以轉化，增加土壤中速效養分含量，同時，稻鴨共生期間，鴨子排泄物及投喂的餌料增加了土壤中的養分，提高了全氮含量、且減緩堿解氮、有效磷、速效鉀的消耗，保證了水稻生長的養分需求［8，9］。張苗苗等［1］試驗發現，稻鴨模式下土壤中氮、磷、鉀等養分含量在水稻生育期間處于一個相對穩定的水平，速效養分含量在成熟期要高于對照田。稻田生態種養依靠生物的排泄物和投喂的飼料殘余為養分來源，利用生物踩踏、攪動、覓食達到中耕、渾水效果，促使土肥交融轉化，提高土壤中養分含量。

本研究表明，稻魚模式和稻鰍模式下土壤中全氮、全磷、全鉀的含量在頭季稻和再生稻整個生育期內維持一個相對穩定的狀態，其中稻魚模式總體高于對照田，但不同時期內養分表現規律不一致。黃華占頭季稻分蘗期至成熟期，全氮和全磷含量總體呈上升趨勢，但分蘗期RL（稻+泥鰍）、RF（稻+魚）與CK（對照）比較差異不明顯，可能的原因是魚苗小且放養的周期不長，魚類排放的有機糞肥數量有限；至孕穗期后，RL、RF土壤中全氮、全磷開始增加，特別是RF處理，孕穗期、灌漿期、成熟期全氮含量皆高于CK，全磷、全鉀與CK沒有明顯差異，說明RF提高土壤中氮、磷等養分含量的效果優于RL。Y兩優800在不同模式下全氮、全磷也表現出類似的規律，分蘗期RL、RF與CK間差異不明顯，孕穗期后，全氮、全磷、全鉀有所提高，以RF處理較為明顯，孕穗期和灌漿期全氮含量顯著高于CK，全磷、全鉀也比CK略有升高。RL、RF處理從分蘗期至成熟期，全氮、全磷、全鉀的含量總體呈增加的趨勢；這可能是魚類經過一段時間的生長，隨著有機糞肥排放量的加大和積累，田間全氮、全磷、全鉀的含量呈增加的趨勢。這與孫剛等［7］研究結果有相同之處，表明稻魚模式、稻鰍模式可增加土壤中的養分含量。從兩個水稻品種頭季稻和再生稻兩季水稻整個生育期來看，全氮、全磷兩個指標從頭季稻分蘗期放魚后有所提高，中間雖有小幅下降但差異不明顯，頭季稻與再生季兩個生育期內全氮、全磷處于相對穩定的狀態，全鉀含量則在再生季略有下降。

本研究表明，RL、RF處理在黃華占分蘗期土壤中堿解氮、有效磷都略低于CK，速效鉀差異不明顯。Y兩優800不同處理的速效養分含量變化也呈現出相似的規律，說明稻田養魚、泥鰍可有效培肥土壤，增加土壤養分含量，且稻魚模式對土壤培肥效果要優于稻鰍模式。另外，兩個品種再生季的土壤速效養分含量變化規律性不明顯，但整體維持在相對穩定水平，可能是頭茬收割后田間環境變化大，再生季生育期大大縮短，受促芽肥和提苗肥的影響，土壤養分含量發生變化。