不同稻田種養模式對水稻生長、二化螟及雜草的影響

羅雨聰 王忍 張印 廖欣 湯偉 鐘康裕 黃璜 陳燦

（湖南農業大學，長沙 410000；第一作者：1183610086@qq.com；*通訊作者：hh863@126.com；CC973@126.com）

水稻是我國的主要糧食作物之一。當前，在追求水稻穩產高產的同時，也遇到不少挑戰，主要表現在稻田土壤肥力降低、農作物面源污染嚴重，以及稻米品質不高等方面[1-2]。在水稻種植過程中大量使用化學肥料和殺蟲劑時，易使土壤結塊，土壤養分含量減少，進而引起土壤肥力下降[3]。研究證明，稻田生態種養在提高稻米品質的同時，可以保證水稻穩產，并減少30%左右的肥料用量[4]和40%左右的農藥用量[5]，是實現“化肥農藥零增長”目標的重要途徑。前人關于稻田生態種養模式對水稻群體生長特性和病蟲草害的影響已有不少研究[6-7]，但就稻蛙共生對水稻群體生長特性和病蟲草害的影響研究較少。鑒于此，本研究重點探討了“稻-黑斑蛙”“稻-牛蛙”“稻-魚”三種生態種養模式對水稻群體生長特性和病蟲草害的影響，以期為稻田綠色生態防控提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況和試驗材料

試驗于2021 年6—10 月在湖南省長沙縣路口鎮明月村（28°41′N,113°23′E）開展。試驗點常年種植水稻，前茬作物為油菜，水稻品種為Y 兩優800；供試動物為美國牛蛙、黑斑蛙及鯽魚。

1.2 試驗設計

試驗采取隨機區組設計，設4 個處理：DY，“稻-魚”共作；DW，“稻-黑斑蛙”共生；DNW，“稻-牛蛙”共生；CK，水稻單作。全生育期不噴農藥，不除草。每個處理3 次重復，小區面積60 m2。5 月23 日播種，6 月20日移栽，9 月30 日收獲水稻，收獲前15 d 收養殖的動物。插秧規格23 cm×23 cm，每叢2 株基本苗。7 月10日放養動物，DNW 處理放養108 只完全變態的牛蛙，每只體質量平均150 g；DY 處理放養30 條鯽魚，每條體質量平均15 g；DW 處理放養450 只完全變態的黑斑蛙，每只體質量平均10 g。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 水稻地上部干物質量

在水稻的分蘗期、孕穗期、齊穗期和成熟期，每個小區分別采取3 點取樣法，設置3 個點位，根據分蘗數，每個點位連根拔起3 叢水稻樣品，清洗干凈，放入裝有水的桶中帶回實驗室，分離根、莖、葉、穗并用信封分裝好，于105 ℃殺青30 min 后在80 ℃條件烘干至恒質量，稱重，記錄地上部干物質量。

1.3.2 產量及產量構成

采取3 點取樣法，每個小區設置3 個點位，根據分蘗數每個點位收獲3 叢水稻進行考種，記錄結實率、千粒重等數據并計算理論產量；每個點位割1 m2的水稻，用機器脫粒后太陽底下曬干，再用儀器測定谷物含水量，計算水稻實際產量。

1.3.3 水稻葉面積指數（LAI）

采取3 點取樣法，分別在水稻分蘗期、孕穗期、齊穗期，每個小區設置3 個點位，根據分蘗數，每個點位連根拔起3 叢水稻，清洗干凈，放入裝有水的桶中帶回實驗室，使用Li-3000C 型便攜式葉面積測定儀（美國）測定水稻葉面積指數。

1.3.4 水稻病蟲害

水稻病蟲害調查參照文獻[8]。在放養蛙、魚10 d 后每隔5 d 調查二化螟危害株率（凡屬二化螟危害的枯心、枯鞘、死孕穗、白穗等均為危害株）；采取平行跳躍式取樣，每小區3 點取樣，每點10 叢，計數其中的被害株；連根拔取30 叢稻內的全部被害株，剝查其中的幼蟲數量，同時調查20 叢稻的分蘗數或有效穗數，統計蟲口密度（百叢蟲量或者每667 m2蟲量）。防效（%）=（對照區蟲量-防治區蟲量）/對照區蟲量×100。

雜草調查采用3 點取樣法，每個小區取3 個點位，每點取樣面積1 m2（1 m×1 m）。在水稻插秧后40 d 調查1 次雜草種類、株數、干物質量[9]。雜草密度為每m2雜草株（分蘗）數；防效（%）=（a-b）/a×100，a、b 分別為CK、DY（或DW、DNW）稻田的雜草密度、干物質量。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010 整理數據和制表，使用SPSS 20.0 進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對水稻葉面積指數的影響

由表1 可知，各個處理的葉面積指數隨著水稻生育進程的推進逐漸增大，在齊穗期達到最大值。分蘗期CK 的葉面積指數要高于其他處理，孕穗期和齊穗期DW、DNW 處理的葉面積指數高于CK。各個時期DY處理的葉面積指數均低于CK。齊穗期DW 和DNW 處理的葉面積指數分別較CK 增加15.23%和2.54%，DY處理較CK 降低11.13%，差異均不顯著；DW 處理的葉面積指數較DY、DNW 處理分別增加29.67%、12.38%，DW 處理與DY 處理差異顯著。

表1 不同處理的葉面積指數

2.2 不同處理對水稻干物質量的影響

由表2 可知，隨著水稻生長發育進程的推移，各處理水稻地上部干物質量逐漸增加，莖、葉干物質量在齊穗期達到高峰，成熟期莖葉干物質向穗轉移，穗的干物質量達到高峰，莖葉干物質量降低。在分蘗期，CK 的莖葉干物質量最高，其次為DY 和DW 處理，DNW 處理最低，且CK 與DNW 處理差異顯著。在孕穗期和齊穗期，DW、DY 和DNW 處理的莖干物質量均高于CK，分別高15.63%～7.12%、5.77%～1.29%和32.94%～0.52%，其中在孕穗期，DNW 處理與CK 差異顯著；在成熟期，DW 處理莖干物質量較CK 增加6.08%，差異不顯著。孕穗期和齊穗期DW、DY 和DNW 處理的葉干物質量均高于CK，分別高33.46%～35.74%、16.02%～4.22%和30.26%～15.36%，但差異不顯著。成熟期DW、DNW 處理的葉干物質量均高于CK，分別高4.86%和2.96%，但差異不顯著。成熟期CK、DW、DNW 處理的莖、葉干物質量均高于DY 處理，分別高9.66%～14.42%、16.32%～20.34%和4.62%～17.54%，差異不顯著。齊穗期穗干物質量以DNW 處理最高，其次是CK 和DY 處理，DW 處理 最 低，DNW 處 理 較CK、DY 和DW 處 理 分 別 高5.10%、15.14%和17.70%，差異不顯著；成熟期的穗干物質量以DNW 處理最高，其次是DW 處理和CK，DY處理最低，其中，DNW 和DW 處理比CK 分別高12.10%和3.22%，DNW 處理較DY 處理顯著增加18.28%。

表2 不同處理下植株莖、葉和穗群體干物質質量的變化 （單位：g/m2）

2.3 不同處理對二化螟蟲口密度和雜草的影響

由圖1 可知，二化螟蟲口密度各處理整體趨勢是先增加后減少，后期又稍有回升。DY 處理的蟲口密度暴發高峰期與其他處理相比推遲5 d，蟲害高峰期是8月8 日，其他處理是8 月3 日。7 月24 至8 月3 日CK的二化螟蟲口密度顯著高于其他處理，8 月8 日CK 二化螟蟲口密度顯著高于DNW 處理；8 月3 日各處理蟲口密度表現為DY

圖1 不同處理對二化螟蟲口密度的影響

由表3 可知，與CK 相比，DY 和DNW 處理的雜草密度較大，防治防效果分別為-119.85%和-1.12%，DW處理的雜草密度最小，防治效果為73.78%。DW 處理的雜草干物質量較CK、DNW 處理顯著下降。DW 處理雜草干物質量防效為76.44%；DY 處理雜草干物質量防效為49.43%，與CK 相比差異不顯著；DNW 處理的干物質量防效為-25.29%，與CK 相比差異不顯著。

表3 不同處理對稻田雜草密度、干物質量及防效的影響

2.4 不同處理對水稻產量的影響

由表4 可知，DNW 處理的千粒重較CK 處理增加0.61 g，DW 和DY 處理較CK 分別降低0.37 g 和1.37 g，但差異均不顯著。有效穗數以DW 處理最高，其次為CK 和DWN 處理，DY 處理最低，其中，DW 處理較DY、CK 和DNW 處理分別增加34.38%、18.20%和18.20%，差異顯著；DY 處理較CK 降低11.11%，差異顯著。每穗粒數以DW 處理最高，其次為DNW 和DY 處理，CK 最低，其中，DW 處理較DY、CK 和DNW 處理分別增加14.93%、12.43%和8.58%，DW 處理與CK 和DY 處理相比差異顯著，DNW 處理較CK 增加9.14%。結實率以DNW 處理最高，其次為DY 和DW 處理，CK 最低，DNW 處理較CK、DY 和DNW 處理分別增加3.34%、3.33%和1.74%。理論產量表現為DW>DNW>CK>DY，其中，DW 處理分別比CK、DY 處理高19.20%和31.36%，DNW 處理分別比CK、DY 處理高11.89%和23.31%，差異均顯著。實際產量表現為DNW>CK=DW>DY，各處理間差異均不顯著，其中，DNW 處理較CK、DW 和DY 處理分別增產6.31%、6.31%和7.59%，DY處理較CK 減產1.19%。

表4 不同處理水稻產量及產量構成因素

3 討論與結論

3.1 不同處理對水稻生長的影響

葉面積指數在一定程度上可以代表水稻光合作用的能力，直接影響干物質積累和產量高低。在齊穗期，水稻葉面積指數大，說明水稻整體生長情況良好[9]。孫永健等[10]研究認為，水稻在齊穗期如果具有合適的葉面積指數，可以提高水稻葉面積的光合效率和凈光合速率，優化群體結構，進而增加干物質積累，為產量提高打下堅實基礎。本研究表明，DW、DY 和DNW 處理的葉面積指數從分蘗期至齊穗期較CK 有顯著提高，各時期的葉面積指數又以DW 處理最高。楊文治等[11]研究也表明，水稻產量提高的原因是前期和中期莖、葉等營養器官積累了較多的干物質，致使水稻齊穗后生殖器官獲得更多的營養物質，并且莖、葉等貯藏的干物質也能夠較多轉運至籽粒。在高效的光合作用下，DW和DNW 處理成熟期的葉、穗干物質量均高于CK，分別高4.86%～3.22%、2.96%～12.10%，成熟期地上部干物質量以DNW 處理最高。

3.2 不同處理對二化螟蟲口密度和雜草密度的影響

關于稻田生態種養控制稻田病蟲草害效果前人已有不少研究。蘭國俊等[12]研究表明，稻鴨共作模式可以顯著減少水稻卷葉螟和稻飛虱的發生。陳松等[13]研究表明，黑斑蛙能夠控制稻田稻飛虱和二化螟等害蟲的發生。曹湊貴等[14]研究表明，稻蝦共作對稻田病蟲草害有較大影響，隨著稻蝦共作年限的延長，蟲害明顯減少，特別是二化螟。劉全科等[15]研究表明，稻蝦共生對雜草的防治效果達到77%。呂東鋒等[16]研究表明，在稻蟹共生模式中，河蟹以雜草種子為食，稻蟹共生在不投喂飼料的情況下對雜草的防治效果可達50%以上，稻蟹共生年限越長，除草效果越明顯。本研究表明，DW能夠影響水稻整個生育期二化螟的蟲口密度，防治效果高達49.60%，二化螟暴發高峰期的防治效果高達74.70%，雜草密度防治效果為73.78%，雜草干物質防治效果為76.44%。究其原因，主要是因為蛙喜歡吃害蟲，善跳躍，而二化螟成蟲的棲息地在水稻基部[17]，蛙類在田間的活動影響了二化螟和雜草的生長，同時刺激了水稻生長，水深也會抑制雜草種子的萌發。本研究結果表明，DW 處理對水稻前中期二化螟為害有顯著影響，對二化螟高峰期的防治效果為43.40%，對水稻整個生育期的防治效果僅為13.40%。牛蛙較黑斑蛙防治效果差，可能與其體型有關，其體型大、不喜跳躍，對田間二化螟的影響較小。基于市場需求，本研究中DY處理選擇鯽魚，鯽魚是雜食性魚，對二化螟的防控能力較強，對水稻整個生育期二化螟的防治效果為42.70%，二化螟暴發期的蟲害防治效果高達80.00%；DY 處理對雜草防控效果較差。

3.3 不同處理對水稻產量的影響

XIE 等[18]和HU 等[19]研究表明，稻魚共生模式的水稻產量與CK 相比無顯著變化。謝洪科等[20]研究表明，高密度的牛蛙能夠一定程度提高水稻產量。以往研究證實，“稻-鴨”[21]、“稻-蝦”[22]、“稻-鱉”[23]和“稻-蛙”[24]等稻田生態種養模式均能保持水稻產量穩定。本研究表明，DNW 處理較CK 增產6.31%，DY 處理較CK 減產1.19%，DW 處理與CK 產量基本一致，稻田綜合種養達到了穩產甚至增產的目的，這與前人的研究結果一致。

可見，稻田綜合種養模式，如“稻-黑斑蛙”共生模式能提高水稻光合作用，減少水稻二化螟為害和雜草發生，達到穩定產量、減少農藥使用的目的，可作為一種水稻綠色生產模式推廣。