稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

徐 濤,劉方平*,倪才英,謝亨旺,蘇 甜,梁 舉,李 娜,田 威

(1.江西省灌溉試驗中心站 江西省高效節(jié)水與面源污染防治重點實驗室,江西 南昌 330201;2.江西師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院,江西 南昌 330022)

0 引言

近年來,隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變,稻田生態(tài)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化,由平面向立體、由單層向多層發(fā)展,綜合開發(fā)得到了迅速發(fā)展且內(nèi)容極為豐富[1]。稻鱉共生養(yǎng)殖模式可高效利用農(nóng)業(yè)資源(土地、水、人力等),減少環(huán)境污染,同時為人們提供綠色高質(zhì)量的食品,是未來農(nóng)業(yè)中綠色有機可持續(xù)發(fā)展模式的重要組成部分[2]。近幾年稻鱉共生養(yǎng)殖模式在我國已經(jīng)成為大力提倡的生態(tài)種養(yǎng)模式之一,稻鱉共生一方面可以改良稻田的土壤特性,節(jié)省化肥用量；另一方面可以為鱉提供較好的生長環(huán)境[3]。稻鱉共生是一種效益較好的農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)生產(chǎn)模式[4],是指在稻田里面開挖暫養(yǎng)池,在暫養(yǎng)池中養(yǎng)殖鱉,在稻田里面種植水稻的一種生態(tài)種養(yǎng)模式。國內(nèi)對稻鱉共生稻田改造和種養(yǎng)技術(shù)的介紹較多,而研究性報道較少,關(guān)于稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響未見報道。鑒于此，筆者開展了該方面的大田試驗研究，旨在為稻鱉共生科學(xué)種養(yǎng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和試驗地概況

本試驗在江西省灌溉試驗中心站試驗研究基地進行,該試驗基地處于贛撫平原灌區(qū)南昌縣向塘鎮(zhèn),地理位置為東經(jīng)116°00′,北緯28°26′,海拔為22 m。贛撫平原灌區(qū)為典型的亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候區(qū),適于多種農(nóng)作物生長。灌區(qū)年平均氣溫為17.5 ℃,年平均日照時數(shù)為1720.8 h,年平均蒸發(fā)量為1139 mm,年平均降雨量為1747 mm。但降雨量全年分布不均,4至6月的降雨較多,占全年降雨量的48%；7至9月的降雨較少,僅占全年降雨量的20%。

供試土壤的基礎(chǔ)理化性狀見表1。供試水稻品種為贛晚秈40號(贛審稻2015048),在江西作中稻種植,其全生育期160.0 d左右,抗稻飛虱。供試鱉為中華鱉,又名水魚、甲魚、團魚,是常見的養(yǎng)殖鱉種。

表1 供試土壤的基礎(chǔ)理化性狀

1.2 試驗設(shè)計與試驗方案

本試驗于2019年5～10月進行,在稻鱉共生體系中設(shè)置不同的鱉養(yǎng)殖密度處理：D1(4500只/hm2)、D2(6750只/hm2)、D3(9000只/hm2)和D0(0只/hm2，即在稻田不養(yǎng)鱉，作為對照),共4個處理,每個處理對應(yīng)小區(qū)面積均為99 m2,在每個小區(qū)灌水口挖1個面積為10 m2、深度為80 cm的暫養(yǎng)池,于6月10日投入平均質(zhì)量為300 g的中華鱉,在鱉適應(yīng)環(huán)境后向暫養(yǎng)池投放專用飼料,按照鱉質(zhì)量的2%進行投食。施用的肥料為江西省土肥站授權(quán)使用的由木薯沼渣發(fā)酵成的有機肥(有機質(zhì)含量為45%,總養(yǎng)分含量為5%),施肥量為15000 kg/hm2,全部用作基肥,于水稻移栽前2 d施肥。

1.3 觀測項目及方法

于水稻成熟收割前,每小區(qū)隨機取3蔸進行考種,每小區(qū)隨機取3個點,每個點收割面積為6 m2,去雜質(zhì)、曬干后稱重測產(chǎn);于水稻成熟、收獲曬干后,每處理每重復(fù)隨機取500 g稻谷,在貯藏3個月后,用于測定稻米品質(zhì)。參照GB/T 17891—1999測定糙米率、精米率、整精米率、粒長、長寬比、堊白粒率、堊白度、膠稠度、直鏈淀粉含量和堿消值。采用Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)分析并作圖；采用SPSS 22.0軟件進行方差分析和相關(guān)分析；采用Duncan氏新復(fù)極差法進行處理間多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻加工品質(zhì)的影響

由表2可知：在稻鱉共生體系中,在4個處理間糙米率的差異均達到了顯著水平,其中D1、D2和D3處理的糙米率分別較D0降低了0.20、1.64和1.08個百分點;在精米率方面,只有D1和D2間的差異達到了顯著水平,而D1、D2和D3與D0間的差異均不顯著;在整精米率方面,在4個處理間的差異均達到了顯著水平,D1、D2和D3的整精米率較D0分別升高了0.45、3.08和6.21個百分點。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米加工品質(zhì)影響較大,3種養(yǎng)殖密度對糙米率和整精米率的影響均分別達到了顯著降低和顯著升高的效果,但對精米率的影響不大，說明稻鱉共生可以顯著提高稻米的加工品質(zhì)。

表2 不同養(yǎng)殖密度對稻米加工品質(zhì)的影響

2.2 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻外觀品質(zhì)的影響

由表3可知：在稻鱉共生體系中,D1、D2和D3與對照D0間的堊白粒率差異均達到了顯著水平,D1、D2和D3的堊白粒率較D0分別降低了8.65、8.83和12.65個百分點;在堊白度方面,在4個處理間的差異均達到了顯著水平,D1、D2和D3的堊白度分別較D0降低了0.72、1.49和2.38個百分點;在長寬比方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均未達到顯著水平;在粒長方面,只有D2處理與對照D0間的差異達到了顯著水平,較D0升高了9.1%。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米外觀品質(zhì)的影響亦較大,3種養(yǎng)殖密度對堊白粒率和堊白度的影響均達到了顯著降低的效果,且隨著養(yǎng)殖密度的增加,堊白粒率和堊白度均越來越低，說明稻鱉共生可以顯著提高稻米的外觀品質(zhì)。

表3 不同養(yǎng)殖密度對稻米外觀品質(zhì)的影響

2.3 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻蒸煮品質(zhì)的影響

從表4可以看出：在稻鱉共生體系中,D2和D3處理的稻米直鏈淀粉含量與對照D0間的差異均達到了顯著水平,分別升高了1.30、1.44個百分點;在膠稠度方面,D1、D2和D3處理與D0對照間的差異均達到了顯著水平,分別降低了2.75%、2.75%和升高了7.34%;在堿消值方面,4個處理間的差異均未達到顯著水平。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米蒸煮品質(zhì)的影響較大,隨著養(yǎng)殖密度的增加，直鏈淀粉含量越來越高,而膠稠度呈先降低后升高的趨勢,說明稻鱉共生可以提高稻米的蒸煮品質(zhì),且當(dāng)養(yǎng)殖密度適中時,對蒸煮品質(zhì)的提高效果最佳。

表4 不同養(yǎng)殖密度對稻米蒸煮品質(zhì)的影響

2.4 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻RVA特性的影響

由表5可見：在稻鱉共生體系中,D1、D2和D3的稻米峰值黏度較對照D0分別升高了6.2%、3.8%和0.1%;在4個處理間熱漿黏度的差異均不顯著,但隨著養(yǎng)殖密度的升高熱漿黏度越來越低;在冷膠黏度方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均達到了顯著水平,且隨著養(yǎng)殖密度的升高冷膠黏度越來越低,但是在D1、D2和D3處理間差異不顯著;在4個處理間的崩解值差異均不顯著,但隨著養(yǎng)殖密度的增加崩解值越來越低;在峰值時間方面,D1、D2和D3與對照D0間的差異均達到了顯著水平,且隨著養(yǎng)殖密度的增加峰值時間越來越短,較對照D0分別縮短了3.0%、2.5%和1.5%;在糊化溫度方面,只有D1處理與對照D0間的差異達到了顯著水平,較D0升高了1.1%。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米的一些RVA特性有較大的影響。

表5 不同養(yǎng)殖密度對稻米RVA特性的影響

2.5 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表6可知：在稻鱉共生體系中,D1、D2與對照D0間的穗長差異均達到了顯著水平,D1、D2和D3處理的穗長較D0分別增加了5.0%、36.2%和降低了0.3%;在有效穗數(shù)方面,4個處理間的差異均未達到顯著水平;在穗粒數(shù)方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均達到了顯著水平,且在處理間的差異均顯著,D1、D2和D3的穗粒數(shù)較D0分別增加了17.3%、24.0%和0.7%;在結(jié)實率方面,4個處理兩兩間的差異均未達到顯著水平;在千粒重方面,只有D1處理與對照D0間的差異達到了顯著水平,較D0降低了6.3%;在實際產(chǎn)量方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均達到了顯著水平,較D0分別升高了8.2%、8.8%和8.9%。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響較大,稻鱉共生可以顯著提高水稻的產(chǎn)量,且主要是通過增加穗粒數(shù)提高了產(chǎn)量。

表6 不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3 討論

3.1 稻鱉共生體系不同養(yǎng)殖密度對水稻稻米品質(zhì)的影響

稻米品質(zhì)的優(yōu)劣主要受品種本身遺傳因素控制和環(huán)境因素的影響[5],稻米品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和RVA特性,外觀品質(zhì)一般是指精米的形狀、堊白性狀、透明度、大小等外表物理特性,其中堊白是指稻米胚乳中白色不透明的部分,是評價稻米外觀品質(zhì)優(yōu)劣的一項重要指標[6]。在諸多稻米品質(zhì)性狀中,出糙率、精米率、粒形等指標主要由水稻品種本身的遺傳特性決定,受環(huán)境條件的影響較小；而整精米率、堊白、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量等則易受環(huán)境條件的影響,其中堊白是所有稻米品質(zhì)指標中對環(huán)境生態(tài)條件變化反應(yīng)最敏感的性狀[7]。稻米的蒸煮食味品質(zhì)包括崩解值、膠稠度、堿消值及直鏈淀粉含量等多個指標[8]。崩解值和膠稠度與米飯口感相關(guān)[9]。堿消值受氮肥的影響最大,其次是崩解值和膠稠度[10]。在稻田生態(tài)種養(yǎng)中,稻米品質(zhì)的形成機理復(fù)雜[11],一般認為,糙米率、精米率和整精米率與土壤中氮素含量成正比,而堊白度和堊白率與氮素含量成反比,但是過高的氮素含量會導(dǎo)致精米率和整精米率的下降[12]。相關(guān)研究表明,稻漁綜合種養(yǎng)模式可以有效地提高水稻的產(chǎn)量，并改善稻米的品質(zhì)[13-14]。本研究結(jié)果表明,稻鱉共生可以顯著地提高稻米的加工品質(zhì),主要是能顯著降低糙米率和提高整精米率。寇祥明等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，稻鴨、稻蝦、稻魚三種生態(tài)種養(yǎng)模式稻米的整精米率均呈上升趨勢,但對稻米的精米率和粒形無明顯的改善，這與本研究的結(jié)果一致。陳燦等的研究表明,稻鴨、稻鰍、稻蟹等生態(tài)種養(yǎng)模式可以顯著降低稻米的堊白率和堊白度[16-17],這與本研究的結(jié)果一致。本研究結(jié)果表明稻鱉共生可以提高水稻的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),且適中的養(yǎng)殖密度對稻米品質(zhì)的提高效果最佳。

3.2 稻鱉共生體系不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

關(guān)于稻鱉共生模式對水稻產(chǎn)量影響的研究很多,趙靜等的研究表明,稻鱉共作系統(tǒng)不僅可以增加水稻的產(chǎn)量,還能夠減少水產(chǎn)動物餌料的投喂,節(jié)約養(yǎng)殖成本,增加經(jīng)濟收入[2]。在稻鱉共作模式中,施用有機肥作為基肥，在培養(yǎng)浮游生物的同時增加了稻田有機質(zhì)和微生物的數(shù)量及類型,有助于土壤無效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為有效養(yǎng)分；在投放鱉后,鱉的活動可以有效地控制雜草及無效分蘗的生長,避免養(yǎng)分的浪費,有助于有效穗的形成,從而提高產(chǎn)量[18]。楊飛翔等的研究表明,稻鱉共作模式能有效提高水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和實粒數(shù),并在一定程度上增加灌漿充實度,使產(chǎn)量增加[19]。本研究發(fā)現(xiàn),稻鱉共生可以顯著地提高水稻的穗粒數(shù)和產(chǎn)量。

4 結(jié)論

稻鱉共生可以改善稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),在不同養(yǎng)殖密度處理間稻米的加工品質(zhì)差異顯著；隨著養(yǎng)殖密度的增加整精米率顯著升高;養(yǎng)殖密度增加對堊白粒率和堊白度的降低效果顯著;養(yǎng)殖密度適中對稻米蒸煮品質(zhì)的改善效果最佳;不同養(yǎng)殖密度對稻米的一些RVA特性有較大的影響。

稻鱉共生可以顯著地提高水稻產(chǎn)量,增產(chǎn)率達8.28%～8.97%，主要是因為提高了穗粒數(shù)。