稻鸭共育对水稻生长后期农艺性状及产量的影响

2019-09-12梁玉刚胡雅林陈奕沙余政军

作物研究 2019年5期

梁玉刚，胡雅林，陈奕沙，黄璜，余政军

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

稻鸭共育作为“水稻种植与动物养殖”两者相结合的传统农耕经典模式，已在我国稻作文化中传承千余年。春秋战国时代已有驯化野鸭应用于农业生产的记载，明清时代放牧于稻田，初步形成鸭子应用于水稻生产的雏形［1］。稻鸭共育模式虽起源于中国，但却发展并成熟于日本。20世纪末期，我国从日本引进成熟的稻鸭共育配套技术后［2］，农技推广部门与学者根据我国不同水稻栽培区域的实际需要，对其开展了深入而系统的基础性和应用性研究。近些年，我国稻鸭共育模式的理论研究和技术示范均取得了长足进步，从经济效益［3］、生态学效应［4］、产量［5］、肥料和农药施用［6］、土壤质量［7］、生物多样性［8］、杂草防控［9］、病虫害防治［10］、稻米品质［11］、水稻生长性状［12］、根系生长性状［13］、群体结构［14］、减排温室气体［15，16］和水稻种植与鸭子养殖的配套技术研发［17］等方面开展了系统性研究，充分挖掘了稻鸭共育模式所具有的优势，为稻鸭共育模式应用于农业生产提供了坚实的理论基础和技术支撑，对实现水稻“绿色、优质、高效、丰产”的生产目标具有重要意义。

水稻产量的形成过程，其实质是植株个体与群体的干物质积累、分配、运输和转化的过程。水稻生殖生长阶段的干物质积累对籽粒灌浆及最终产量形成具有重要作用［18］。水稻生长后期无效分蘖的消减［19］、剑叶SPAD值［20］、根伤流液［21］等与植株干物质积累密切相关。有关稻鸭共育对水稻生长前中期生长性状影响的研究已有大量报道，关于水稻生长后期剑叶SPAD值、根伤流液、籽粒灌浆等研究甚少。为此，本文通过稻鸭共育、常规水稻栽培和不施化学药剂栽培水稻的对比试验，调查水稻分蘖、地上部干物质、剑叶SPAD值、根伤流液和籽粒灌浆动态变化及水稻产量，揭示水稻籽粒灌浆期间地上部相关农艺性状的变化，从而进一步为稻鸭共育模式应用于农业生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2016年7～11月在湖南省浏阳市北盛镇乌龙社区科研基地进行。该地区以种植双季稻为主，属于亚热带季风湿润气候，年降水量1200～1500 mm，年平均气温16～18℃，≥10℃的有效积温5000～5500℃，无霜期260～320 d。土壤基本情况如表1。

表1 试验区土壤基本情况Table 1 The basic situation of the farmland in the test region

1.2 试验材料

供试水稻品种为中早39，浙江勿忘农种业股份有限公司生产；鸭子品种为湖南浏阳当地麻鸭；复合肥料：N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），总养分≥45%，由江西正邦生物化工有限公司生产；尿素为总氮≥46.4%，粒径0.85～2.80 mm，重庆建峰化工股份有限公司生产。

1.3 试验方法

设稻鸭共育（RD）、常规水稻栽培（RH）和不施任何药剂栽培水稻（CK）3个处理。小区面积200 m2，3次重复。晚稻插秧前，3个处理均采用机耕翻地，秸秆全量还田，不施任何基肥；机耕翻地后，直至插秧前均保持稻田约2 cm的浅水层；各小区均用泥巴砌成宽约0.35 m，高约0.30 m的田埂并进行覆膜；用竹竿和尼龙网围住养鸭小区，且利用稻田田埂合理搭设鸭棚以供鸭子休息。

晚稻7月28日移栽，插秧深度约为5 cm，株距和行距分别为20 cm和25 cm。水稻全生育期，RD和CK处理均不喷施除草剂和杀虫剂，RH处理于水稻插秧10 d后施用除草剂，孕穗始期喷施杀虫剂。3个处理均在水稻插秧12 d后追施尿素187.50 kg／hm2，分蘖盛期追施复合肥525 kg／hm2。水分管理方式为深水活蔸，浅水分蘖，有水壮苞抽穗，后期干干湿湿，不过早脱水。RD处理在水稻插秧15 d后投放15日龄幼鸭180只／公顷。依据具体情况适当投放饵料，每天查看鸭子活动情况，辅助喂食、人工驱赶等办法引导鸭子在田中均匀作业，并严防鸭子外逃和天敌伤害。水稻乳熟期收回鸭子，稻鸭共育时间约为55 d。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 产量及产量构成因子

水稻成熟时，每小区均取样15蔸，3次重复，用于调查水稻有效穗、无效穗、每穗总粒数、穗实粒数、千粒重等。实际产量计量时每个小区均取样5点，每点取样面积2 m×2 m。

1.4.2 分蘖动态调查

水稻分蘖始期，每小区均随机固定5点（每点有水稻15蔸）进行分蘖动态调查，8月15日开始，9月26日止，每隔5 d调查1次。

1.4.3 植株地上部干物质积累调查

分别于分蘖期、孕穗期、抽穗期、齐穗期和成熟期进行取样，每小区取样5蔸，调查单株水稻（包含其分蘖）地上部干物质积累量。

1.4.4 剑叶SPAD值测定

剑叶叶片SPAD值测定前，每小区均用红色标记牌标记60株长势一致的水稻主茎。水稻孕穗初期采用SPAD-502测定剑叶叶片SPAD值，9月8日始，10月20日止，每隔5 d测一次。

1.4.5 水稻根伤流强度测定

水稻孕穗末期，采用简易收集法［22］进行水稻伤流液收集。每个小区选取5蔸具有平均茎蘖数的水稻植株进行测定。测定时基部节间的伤流在距地面15 cm处收集。每隔7 d测定一次，收集时间为当日18：00～次日6：00，遇雨延后。

1.4.6 籽粒灌浆指标测定

水稻抽穗初期，每小区均用红色标记牌标记同一天抽穗的植株150株，7 d后每小区取20株稻穗，带回实验室用烘箱烘至衡重后，取强势粒（上部一次枝梗籽粒）和弱势粒（下部二次枝梗籽粒）各5粒稻谷混合后，进行称重。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 22.0统计分析软件进行数据处理和统计分析，并用最小显著差异法（LSD）进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成因子

由表2可知，与CK处理相比，RD和RH处理水稻产量分别增加95.41%和86.48%，且均达到显著性差异；有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重均呈增加的趋势，且有效穗数、结实率和千粒重均达到显著性差异。与RH处理相比，RD处理产量、有效穗数、穗粒数和结实率分别增加4.79%、9.45%、2.08%和5.33%，其中有效穗数达到显著性差异；千粒重减少1.70%，但未达到显著性差异。

表2 各处理水稻产量及产量构成因子比较Table 2 Yield and yield components of rice under different treatments

2.2 分蘖动态

由图1可知，RH和RD处理水稻分蘖数整体均呈增加趋势，9月13日均达到最大值，分别为3.35和2.90；随后RH处理呈减小趋势，RD处理保持稳定。CK处理在9月1日和9月13日出现两个峰值，分别为2.03和1.98，随后均呈减少趋势，以9月13日后较为明显。与CK处理相比，9月26日RH和RD 处理的分蘖数分别增加81.55%和72.62%。

2.3 植株地上部干物质积累

由表3可知，与RH和CK处理相比，RD处理植株地上部干物质均呈增加趋势，增幅为2.34%～44.11%；在孕穗期、抽穗期、齐穗期和成熟期，与CK处理均达到显著差异；在齐穗期和成熟期与RH处理达到显著差异。

图1 不同处理的水稻分蘖动态变化Fig.1 Dynamic changes of rice tillering under different treatments

表3 不同处理的水稻地上部干物质积累动态Table 3 Dynamic of dry matter weight of shoot under different treatments

2.4 剑叶叶片SPAD

3个处理剑叶叶片SPAD值均呈先增加后减少的趋势，且均在9月26日达到最大值，分别为44.65、44.27和43.09。与CK相比，RD和RH处理剑叶叶片SPAD值均呈增加的趋势，增幅分别为0.02%～10.78%，其中RD处理在9月8日～10月14日均与CK处理达到显著差异，RH处理除9月20日和10月20日外，其余均与CK均达到显著差异（表4）。

表4 不同处理的剑叶叶片SPAD值动态Table 4 Dynamic of flag leaf SPAD under different treatments

2.5 植株根伤流液

RD和CK处理植株根伤流液在9月18日～10月20日均呈现先增加后减少的趋势，9月25日均达到最大值，分别为27.05和19.69；9月18日RH处理达到最大值，为25.9，随后呈减少趋势。与CK和RH处理相比，RD处理植株根伤流液均处于较高的数值，且RD处理在9月18日～10月20日均与CK处理达到显著性差异，在10月7日与RH处理达到显著性差异（表5）。

表5 不同处理的水稻根伤流液变化动态Table 5 Dynamic of the root bleeding sap under different treatments

2.6 籽粒灌浆动态变化

由图2可知，3个处理在9月20日至10月20日水稻籽粒重均呈增加的趋势，9月20日至10月2日增幅较快，10月2日至10月8日增幅减慢，10月8日至10月20日增幅达到最慢，且RD和RH处理水稻籽粒重优于CK处理。与CK处理相比，RH处理在9月20日至10月2日水稻籽粒重增幅趋势较为一致，10月2日至10月8日增幅加快，10月8日至10月20日增幅较慢。与RH处理相比，RD处理在9月20日至10月14日增幅较为一致，10月14日至10月20日增幅较快。

图2 不同处理水稻籽粒灌浆动态Fig.2 Dynamic of rice grain filling under different treatments

3 讨论

3.1 稻鸭共育利于降低水稻分蘖的峰值，促进干物质的积累

与RH处理相比，RD处理在水稻分蘖中后期基本保持着稳定的分蘖数，且分蘖峰值相对较低，这与前人［12，17］的研究结果较为一致。RD处理在水稻抽穗期至成熟期地上部干物质显著高于RH处理。上述结果表明，稻鸭共育在抑制无效分蘖产生的同时，能够提高地上部干物质的积累。此种现象的产生，可能是水稻插秧15 d后投放幼鸭于稻田，鸭子在田间活动对水稻生长产生持续的刺激，一定程度上抑制了水稻生长中后期分蘖的产生，降低了水稻分蘖的峰值，减少了水稻无效分蘖。抑制水稻无效分蘖有利于其它茎蘖合理分配生长所需的营养物质。同时，鸭子排泄粪便能够直接作用于水稻根系，促进水稻有效茎蘖的生长。此外鸭子在稻田不间断地活动，能够改善水稻生长中后期的群体环境，利于水稻群体下部的透风透光，从而为植株积累更多的干物质营造良好的环境。

3.2 稻鸭共育提高剑叶叶片SPAD值与根伤流，促进籽粒灌浆

前人研究表明，减缓水稻生长后期的叶片衰老［23，24］，提高根系活力［25］，能够增加水稻籽粒灌浆的时间，提高籽粒灌浆的质量，进而利于水稻产量的增加。本研究以剑叶叶片SPAD值和根伤流液衡量水稻生长后期的生长情况。研究结果表明，与RH处理相比，RD处理水稻剑叶叶片SPAD值和根伤流液在水稻生长后期均处于较高水平。RD处理根系活力的提高有利于根系吸收、合成更多的物质转运至地上部，保障水稻生长所需的营养物质。剑叶叶片SPAD值的提高，利于减缓剑叶叶片衰老，保障水稻进行高效的光合作用，积累更多的化学能，增加水稻籽粒灌浆的时间，促进水稻籽粒灌浆持续高质量进行，从而有利于提高籽粒充实度和粒重。

3.3 稻鸭共育维持水稻产量稳定

有关鸭稻共育对水稻产量的影响已有诸多报道，但由于不同研究者所采用的试验条件、试验材料和田间管理措施等不同，研究得到的结果并不一致，水稻产量有增产［26］、持平和减产［27］等不同的研究结论。本研究结果表明，与RH处理相比，RD处理水稻实际产量呈增加趋势。产量构成因子千粒重呈减小趋势，但未达到显著差异，而水稻有效穗数、结实率和每穗总粒数呈增加的趋势，从而保证了水稻实际产量的稳定。