施氮量對川東南冬水田稻魚共作系統下雜交稻產量和土壤養分的影響

摘要： 【目的】利用川東南冬水田區連續多年稻魚共作系統，研究施氮（N） 量對免耕栽培雜交稻產量形成和土壤養分的影響，為制定稻魚共作系統下免耕栽培雜交稻長期、合理的氮肥管理策略提供理論依據。【方法】于2018—2022 年在川東南冬水田區開展了5 年大田定位試驗，供試雜交稻品種為蓉優1015 和內6 優103，耕作方式為免耕。設置N 0、45、90、135 kg/hm2 4 個施氮水平，分別記作N0、N45、N90、N135。在水稻收獲期，調查雜交稻產量及產量構成因素，分析0—20 cm 土層土壤全量和速效氮、磷、鉀含量，以及有機質含量和pH，通過回歸分析，研究施氮量與水稻產量和土壤養分因子含量變化之間的關系。【結果】稻魚共作系統下，年份、施氮量對雜交稻產量及產量構成的影響達極顯著水平。5 年間，雜交稻產量與施氮量均呈極顯著正相關（r=0.9070**～0.9720**），與低氮量處理N45 相比，N90 和N135 處理雜交稻產量分別增加了6.37%～26.53%、9.11%～25.11%，單位面積有效穗數和每穗粒數也顯著增加。而N90 處理雜交稻產量與N135 處理相當或更高。逐步回歸分析結果表明，雜交稻產量構成（單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重） 與產量的偏相關系數達顯著或極顯著水平（t=2.20*～9.17**）。通徑分析結果表明，雜交稻單位面積有效穗數和每穗粒數對產量的直接貢獻（分別為0.8754 和0.4987） 和總貢獻（分別為0.6364 和0.3598） 較大，表明單位面積有效穗數和每穗粒數是影響產量的主要因素。在N0、N45 處理下，土壤全氮、堿解氮含量隨稻魚共作年限的增加而下降，而在N90、N135 處理下隨稻魚共作年限的增加而增加。土壤全氮、堿解氮含量隨施氮量增加而提高，而全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量則隨施氮量增加而下降。雜交稻產量與土壤養分含量呈極顯著正相關，可見提高磷素、鉀素供給能力是稻魚共作系統雜交稻高產的重要基礎。【結論】川東南冬水田區稻魚共作系統下，年施氮90 kg/hm2 可以提高雜交水稻的單位面積有效穗數和每穗粒數，進而維持甚至提高水稻產量。連續施用中、高量氮肥還可以提升土壤有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，且隨稻魚共作年限延長呈增加趨勢；土壤pH 值則隨稻魚共作年限延長呈下降趨勢。

關鍵詞： 冬水田； 稻魚共作； 氮肥管理； 水稻產量； 土壤養分

稻魚共作在我國具有悠久的歷史和豐富的實踐經驗[1?2]。稻田為魚類提供了適度水層、棲息環境和豐富的生物資源，魚類通過全天候在稻田游走覓食（吃掉雜草、害蟲等）、排泄糞肥、渾水耘田，起到防病控蟲、中耕除草、肥田促長等作用[3]，提高了稻田生態系統的穩定性，實現了“稻漁雙贏、穩糧增收”的目標，減少了化肥、農藥使用量，改善了稻田綠色發展的自然環境，其經濟、社會和生態效益十分顯著[4?5]，對推動稻田生態系統“豐產、高效、綠色、安全”發展具有重要意義。

截至2 0 2 0 年，全國的稻漁綜合種養面積達233.4 萬hm2。四川省稻魚共作歷史悠久，盆地東南部沿江河谷地帶，現有冬水（閑） 田135 萬hm2 左右[6]，以“一季中稻”或“中稻—再生稻”兩種種植模式為主，稻魚共作面積常年維持在30 萬hm2 以上。由于“重魚輕稻”的做法，大部分稻田肥料管理過于簡單粗放（尤其是對氮素養分管理），未能滿足水稻高產的養分需求，造成農業生產中稻魚共作下水稻產量遠低于稻魚共作示范區的水稻產量（稻谷產量在7500 kg/hm2 以上）[7?8]，影響國家糧食安全。因此亟需稻魚共作系統下水稻高產高效氮素管理技術，促進水稻和魚產量協同提高。關于稻魚共作，前人從水稻品種篩選、魚類品種、魚類規格、種類比例、放養密度、魚溝與魚凼占稻田總面積的比例、水稻是否減產等方面進行了大量的研究[9?12]。盡管稻魚共作有3%～10% 的水稻種植面積損失，因魚溝與魚凼的存在增加了水稻的邊際優勢，稻魚共作下水稻產量與單作水稻相比并不會顯著下降[8、13]，甚至還能增產2.57%～9.0%[14?17]。然而，由于稻魚共作系統有一定的水體面積和較長淹水期等，導致稻田環境與傳統的單作水稻系統差異較大，肥料管理措施也必然有別于單作水稻；簡單粗放的肥料管理必然會導致水稻產量下降[11， 18?19]。為此，科學的氮肥管理是養魚稻田水稻高產高效的關鍵技術之一。與單作水稻相比，稻魚共作系統同時有肥料氮和飼料氮輸入稻田，魚類通過攝食飼料、餌料、害蟲、田間雜草等食物經過糞便排泄方式輸入到稻田中，便于水稻吸收利用，促進了氮素在系統中的循環。因此，稻魚共作系統如何科學管理氮肥對提高氮素利用效率，減少肥料氮輸入，降低農業面源污染至關重要。謝堅[20]研究發現，稻魚共作下氮肥施用量比單作水稻減少24%，仍可獲得與單作水稻相當、甚至更高的產量。胡亮亮[15]通過分析我國13 個水稻主產省的5 種稻漁共作系統，發現稻魚、稻鰍、稻蝦、稻蟹、稻鱉共作系統肥料投入量較水稻單作系統分別減少30.8%、24.8%、23.2%、23.9%、32.3% 的情況下，稻漁共作系統的水稻產量仍比單作水稻高3.0% 左右。吳敏芳等[21]認為，稻魚共作系統在120 kg/hm2 氮總投入量下，隨著飼料氮比例升高，水稻產量保持不變，而魚產量增加，當飼料氮和肥料氮的比例分別為63% 和37% 時，系統能維持氮平衡和稻、魚產量。這些多為基于大尺度或大區比較下獲得的調研結果。關于稻魚共作系統下減量施氮對水稻產量形成及稻田土壤養分變化影響的控制性大田定位試驗研究結果極少，無法準確指導稻漁共作系統下水稻精確定量施肥。另外，長期稻魚共作下的稻田土壤較為軟爛，很適合水稻免耕栽培，但連續多年免耕栽培是否及如何影響水稻產量和土壤養分目前尚不明確。為此，本研究通過連續5 年定位試驗，研究冬水田稻魚共作下施氮量對免耕栽培雜交稻產量和土壤養分變化的影響，以期為稻魚共作系統的水稻高產高效施氮提供科學依據。