稻鸭共生对早稻根系特性与产量及其构成因素的影响

唐志伟，刘钰祺，杨 阳，孙 锴，傅志强，黄 璜

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

“稻田养鸭”作为一种传统的生态农业类型和生物防治技术，具有悠久的历史［1］。随着我国稻作技术转型与发展，全程机械化作业是我国现代稻作技术的发展方向，有利于降低生产成本和提高经济效益［2］。我国在农业发展方式和稻作技术转型的关键阶段，面临着耕地减少、环境恶化等一系列问题［3］。稻鸭共生既能保障水稻的稳产增收，又能减少农药的使用，同时生产无公害或绿色农产品，实现了社会、生态、经济效益的统一［4］，在农业可持续发展和保障粮食安全等方面具有十分重要的现实意义。当前有关稻田养鸭、稻鸭共生、稻鸭共育对水稻除草、除虫、减病、减排、增产增收作用的研究较多［5～10］，而关于机械化条件下规模化稻鸭共生对水稻根系特性、产量及产量构成因素的研究较少。基于此，本文拟通过在全程机械化条件下，研究稻鸭共生对水稻根系特征与产量及其产量构成因素的影响，并分析其与常规生产稻田之间的差异，为稻鸭共生规模化发展和规模化条件下稻鸭共生技术集成与应用提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2019年4月至7月在湖南省浏阳市湖南农业大学教学科研实习基地进行，前茬作物为紫云英。土壤类型为壤土，肥力中等。供试早稻品种为陆两优996，鸭子品种为浏阳当地麻鸭。

1.2 试验设计

试验共设稻鸭共生模式（RD）与常规模式（CK）两个处理，以常规处理作为对照。采用大区试验，将一块田分为两个大区，每个大区长44.3 m，宽21.3 m，面积944 m2。RD即每公顷养鸭225只，不打除草剂与农药，田边采用诱蛾灯诱杀害虫；CK即不养鸭、打除草剂、及时进行病虫害防治。2个大区四周起垄，垄宽30 cm，高20 cm，其上覆黑色塑料薄膜；左侧挖一条通沟，保证2个大区单灌单排。

稻鸭共生处理：四周采用黑色尼龙网搭建围栏，沿大区四周起垄，每隔1 m插竹竿固定，入土20 cm，高出地面1.0～1.2 m，竹竿上下采用纤维绳绑扎。在大区靠近田埂一侧中间位置，使用木桩搭建鸭棚框架，鸭棚长2.5 m，宽1.0 m，高1.2 m，底部高出地面10 cm；除靠近水稻一面外，其余四面均采用钢制薄片搭建，鸭棚内部放置一个食槽，用于补充饲料。饲料以稻谷为主。

插秧后灌水2～3 cm，返青后保持田间水层5～8 cm。稻鸭共生模式早稻秧苗移栽7 d后，投放300 g／只的鸭子25只，鸭子每天18：00定时定点喂食一次，每次喂稻谷30 g／只。每天查看鸭子活动情况，人工驱赶引导鸭子在田间均匀活动、觅食，并防止外逃与天敌伤害，保证共生期60 d（至齐穗期）。齐穗期将鸭子赶上岸回收，田面无水层，以便收割机收获。

常规处理：在插秧返青后喷施除草剂，喷施除草剂36～48 h后，灌水至2～3 cm；孕穗期喷施一次杀虫剂与杀菌剂。水分管理模式如下：分蘖期采用湿润灌溉促分蘖，水层深度2～3 cm；分蘖后期茎蘖数达到有效穗数80%时，适当晒田；抽穗扬花期及乳熟期湿润灌溉，水层1 cm，水耗尽后3～4 d再灌水；黄熟期晒田。

早稻于3月22日浸种催芽，采用塑料硬盘育秧；4月25日采用大型拖拉机旋耕与平田；4月29日机插秧，株行距为13.33 cm×23.33 cm。2个大区按全生育期施用17-17-17的复合肥525 kg／hm2，基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶3∶2，水稻返青后追施尿素180 kg／hm2。

1.3 测定项目与方法

（1）根长、白根数、根体积的测定。于分蘖盛期（移栽后30 d）与齐穗期（移栽后55 d），各选取具有代表性的植株3株，先围绕根系将根系周围土壤挖空，取出完整根系后洗净，测量根长并计算白根数；将根系用吸水纸吸干水分后，放入玻璃量筒内计算根体积。

（2）根干重、根冠比的测定。于分蘖盛期与齐穗期，各选取具有代表性的植株3株，洗净后分为根、茎、叶、穗等部分，置于烘箱内105℃杀青30 min，80℃烘至恒重，称量根、茎、叶、穗干重，计算根冠比。

（3）单茎伤流强度的测定。于水稻分蘖盛期与齐穗期，每大区按单穴平均茎蘖数选择具有代表性的植株3株，从距离地面10 cm处横割茎秆，用脱脂棉3 g覆盖切口并压实，再用4号保鲜袋从上至下包裹，橡皮筋绑扎。先天18：00放置，第二天上午6：00取回并称重。

单茎伤流强度（mg／h）=单株总伤流量（mg）／（平均茎蘖数×12）。

（4）产量与产量构成因素。水稻成熟期，按5点取样法，各大区各取5个点，每点1 m2，脱粒后晒干称重，折算为含水量14%的实际产量。各大区按5点取样法，每个点连续数20株，测定平均有效穗数；按平均穗数选取具有代表性的植株5株，测定每穗总粒数、结实率、千粒重，并计算理论产量。根据每穗总枝梗数计算每穗总粒数，因非试验因素掉落或被鸟雀吃掉的籽粒均计入实粒。

1.4 数据处理

采用Excel 2016与SPSS 20进行数据整理与统计分析，采用LSD法进行显著性检验。

2 结果与分析

由表1可知，在水稻分蘖盛期，稻鸭共生处理根长高于对照1.67%，但差异不显著；齐穗期低于对照38.13%，差异显著；从分蘖盛期至齐穗期，常规处理根长呈增加趋势，而稻鸭共生处理呈下降趋势。分蘖盛期两个处理白根数相同，齐穗期稻鸭共生处理白根数显著降低，低于对照47.24%；两个处理从分蘖盛期至齐穗期，白根数均呈现下降趋势。在分蘖盛期，稻鸭共生较对照而言，根干重、根体积分别提高了181.01%、200.00%，其中根体积差异显著，根干重差异不显著；在齐穗期，根干重、根体积分别降低了18.29%、30.76%，其中根体积差异显著，根干重差异不显著。两个处理从分蘖盛期至齐穗期，根干重呈提高趋势，常规处理根体积呈提高趋势，而稻鸭共生处理根体积呈降低趋势。

表1 不同处理的水稻分蘖盛期与齐穗期根系特性Table 1 Root characteristics of rice at tillering and heading stage under different treatments

表2表明，在分蘖盛期，稻鸭共生根冠比较对照提高了6.06%，但差异不显著；在齐穗期，稻鸭共生处理根冠比显著低于对照，较对照降低了36.84%。两个处理从分蘖盛期至齐穗期，根冠比均呈降低的趋势。分蘖盛期，稻鸭共生处理单茎伤流强度显著高于对照，较对照高77.58%；在齐穗期，稻鸭共生处理低于对照11.06%，但差异不显著。两个处理从分蘖盛期至齐穗期，单茎伤流强度均呈现提高趋势。

表2 不同处理的水稻分蘖盛期与齐穗期根冠比与单茎伤流强度Table 2 Root-shoot ratio and single-stem wound flow intensity at rice tillering and heading stage under different treatments

由表3可知，相比对照，稻鸭共生处理实际产量高9.53%，但差异不显著。主要原因是稻鸭共生处理显著增加了水稻单株有效穗数、每穗总粒数与结实率，相比对照，单株有效穗、总粒数、结实率分别提高了17.37%、19.59%、3.19%。但稻鸭共生处理显著降低了千粒重，较对照降低了9.40%。

表3 不同处理的水稻产量与产量构成因素Table 3 Yield components and yield components of rice under different treatments

3 讨论与结论

3.1 稻鸭共生对水稻根系特性的影响

根系是植物吸收养分和水分的主要器官，水稻对矿质养分和水分的吸收能力以及产量的构成与根系的发育和特性及其分布有关［11～13］。本研究结果表明，在分蘖盛期，相比对照，稻鸭共生提高了白根数、根干重、根体积、根冠比和单茎伤流强度，这与梁玉刚、全国民等［17～19］的研究结果基本一致。在齐穗期，相比对照，稻鸭共生降低了根长、白根数、根干重、根体积、根冠比和单茎伤流强度。此结果与梁玉刚、全国民等［17～19］研究结果相反，一方面可能是因本试验在机插秧条件下投放的鸭子个体过大所致；另一方面，对照与稻鸭共生处理返青后至分蘖盛期田间持水量大，水分管理基本相同，因此两个处理根长、白根数、根干重和根冠比均无显著差异。但分蘖盛期后对照及时进行了晒田，而稻鸭共生处理田间依旧保持较高的水层，适当晒田促进了对照根系的发育。稻鸭共生处理齐穗期根冠比的显著降低，原因是稻鸭共生处理显著促进了地上部分茎、叶、穗的干物质积累，从而为产量的提高奠定了基础。相比对照，稻鸭共生显著降低了齐穗期的根长、白根数；提高了分蘖盛期的根干重、根体积、根冠比和单茎伤流强度，降低了齐穗期根干重、根体积、根冠比和单茎伤流强度。

3.2 稻鸭共生对水稻产量与产量构成因素的影响

本研究表明，相比对照，稻鸭共生提高了单株有效穗数、每穗总粒数和结实率。此结果同张志东、禹盛苗等［20，21］的研究结果一致。本研究结果表明，稻鸭共生降低了水稻千粒重，此结果与冯尚宗、何勇等［3，22，23］的研究结论一致。千粒重降低可能是因为水稻在鸭子活动的刺激下产生的稻穗的适应性反应，为减少落粒而偏向穗梗发育，相应地减少了穗粒的营养分配，从而导致千粒重降低，穗梗发育加强，结实率增加［3］。但本研究两个处理结实率均偏低，其原因主要是湖南2019年上半年阴雨天气多，从而导致早稻结实率降低。此外，附近稻田实行休耕，所以试验田鸟雀较多，从而导致了本试验理论产量与实际产量存在一定差距。相比对照，稻鸭共生提高了水稻产量，但差异不显著；从产量构成因素来看，稻鸭共生显著提高了单株有效穗数、每穗总粒数和结实率，但显著降低了千粒重。