“稻+鱼+再生稻”模式对稻田土壤氮、磷、钾养分含量的影响

隆斌庆，陈 灿，黄 璜，王 忍，周 晶，吕广动，伍 佳，杨飞翔

（湖南农业大学农学院，长沙410128）

在稻田生态种养模式下，鱼（禽）类动物在稻田里的活动可起到疏松土壤、增加土壤养分的作用。张苗苗等［1］研究发现，稻鸭共作模式下，施用适量有机肥为底肥，秧苗幼穗分化期速效钾含量高于对照田，成熟期碱解氮、有效磷及速效钾含量显著高于对照田，土壤中有机质、碱解氮、有效磷、速效钾等养分含量在水稻生育期内保持在相对恒定的范围内，可满足各生育期的生长需求。安辉等［2］研究表明，有机稻蟹模式下，通过适当增施有机肥，提高土壤酶活性（过氧化氢酶、脲酶、转化酶、碱性磷酸酶），可显著提高土壤肥力。试验表明，长期的稻虾模式下，15～30 cm土层的土壤紧实度明显下降，在15、20、25和30 cm处的土壤紧实度较中稻单作模式分别降低20.9%、29.9%、24.8%和14.7%；土壤全量养分上，0～40 cm土层有机碳、全钾和碱解氮含量、0～30 cm土层全氮含量、0～10 cm土层全磷和有效磷含量、20～40 cm土层速效钾含量都明显提高［3］。良好的土壤结构和理化性状有利于水稻的生长，稻虾模式不仅改善土壤理化性状，又可增加养分，培肥稻田。安辉等［4］通过研究有机稻蟹、常规稻蟹与单作水稻生产模式发现，与单作水稻模式相比较，有机稻蟹与常规稻蟹模式能显著提高稻田土壤中的有机质含量，土壤肥力明显高于不养蟹稻田。徐敏等［5］的研究也得出相同的结论，河蟹的活动可疏松田间土壤，增加土壤中的氧气，利于土壤中微生物的繁殖，从而促进土壤养分的分解利用，提高土壤有机质含量。

减少化肥施用是稻田生态种养的明显优势，在用有机肥替代化肥当底肥的基础上，可实现化肥零投入，极大地减少因化肥利用率低而造成的土壤污染问题。胡亮亮［6］通过对13个不同稻作区几种稻田生态种养模式的研究发现，与常规水稻单作模式相比，稻田生态种养模式的肥料投入量平均减少26.52%，其中，稻鱼、稻虾、稻鳅、稻蟹、稻鳖模式分别减少了30.85%、23.22%、24.83%、23.93%、32.27%，以稻鳖模式降幅最大。稻田土壤是水稻获得养分的直接场所，稻田中引入鱼（禽）类动物，对土壤和水体有着明显改变，改善了田间环境。本文研究了稻鱼／稻鳅模式下土壤中氮、磷、钾的变化，为探索开展稻田生态种养培肥土壤及减施化肥的效果提供实践与理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

2018年4～11月，试验在湖南省长沙县路口镇明月村基地进行。该地区属亚热带季风湿润气候，雨热充沛，年平均气温16～18℃，≥10℃有效积温5000～5500℃，无霜期260～320 d，年降水量1200～1500 mm。试验田土壤肥力均匀，前茬种植作物为水稻。土壤基本性状：pH 值6.65，全氮1.15 g／kg，全磷0.92 g／kg，全钾6.72 g／kg，碱解氮68 mg／kg，有效磷16 mg／kg，速效钾79.02 mg／kg，土壤肥力偏低。

供试水稻品种为黄华占和Y两优800。供试鱼以工程鲫为主，少量草鱼；泥鳅品种为大鳞副泥鳅。基肥：尿素总氮≥46.40%，粒径范围1.18～3.35 mm，河南晋开化工投资控股集团有限责任公司生产；磷肥：N-P2O2-K2O（18-46-0），总养分≥64%，湖北大峪口化工有限责任公司生产；钾肥为氯化钾，K2O≥60.0%，中化化肥有限公司生产。促芽肥为复合肥料：N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），总养分≥45%，江西正邦生物化工有限公司生产。

1.2 试验设计

设置水稻（黄华占）+鱼+再生稻、水稻（黄华占）+泥鳅+再生稻、水稻（Y两优800）+鱼+再生稻、水稻（Y两优800）+泥鳅+再生稻4个处理，以2个水稻品种常规栽培+再生稻为对照，6个处理（试验区），每个区面积120 m2，试验面积共720 m2，采取重复取样方式。稻鱼模式简写RF，稻鳅模式简写RL，常规栽培简写CK，再生季分别简写为RRF、RRL、RCK。

采用覆膜育秧，4月15号播种，播种前对水稻种子晒种、消毒、浸种催芽，达到“根长一粒谷，芽长半粒谷”时下田。5月9日移栽，均采用人工手插秧方式，常规稻黄华占每穴4粒谷苗，杂交稻Y两优800每穴2粒谷苗，规格为20 cm×25 cm。重施基肥，移栽前7 d施尿素240 kg／hm2、磷肥240 kg／hm2、钾肥180 kg／hm2。常规栽培区在水稻分蘖盛期追复合肥510 kg／hm2，稻鱼、稻鳅试验区则不追肥。头季稻黄华占于8月11日收获，8月15日收头季稻Y两优800，留桩高度约为30 cm；于10月15日收黄华占再生稻，11月6日收Y两优800再生稻。头季稻成熟期，收割前8 d施促芽肥复合肥料150 kg／hm2，收割后5 d施提苗肥尿素180 kg／hm2。施促芽肥与提苗肥时将稻鱼、稻鳅试验区水排至露出厢面，将鱼赶至围沟中，施肥时避免将肥料撒入围沟中。

5月20日，秧苗返青后开始投放鱼苗和泥鳅苗，投放前用2%～3%食盐水消毒，浸泡至大部分鱼苗和泥鳅苗浮头后，迅速捞起至清水中，选傍晚或阴天天气投入稻田，防止环境变化造成过激反应而致死。按20万尾／公顷投放规格3～4 cm的泥鳅苗，鱼苗（规格为4～5 cm或重量为100 g左右）按4500～6000尾／公顷投放，鱼苗以工程鲫为主，混合一些草鱼（重量为100 g左右，与鲫鱼呈1∶10比例）。养殖田间工程在移栽前完成，稻鳅、稻鱼试验田均开围沟，沟宽50～80 cm，深80～100 cm；稻鱼试验田另开挖1个鱼凼，宽、长、深均为100 cm，确保夏季高温时鱼有庇护场所。试验区间覆膜隔开，深入泥土50 cm，防止窜水窜肥和泥鳅逃跑。鱼、鳅投喂按“定时、定点、定量”原则，投喂豆饼、麦麸、玉米粉等谷物，对照区则不投喂。整个生长期，稻鱼、稻鳅试验田均不施用农药和除草剂。做好防白鹭、防蛇鼠工程措施，定时巡查田间情况。

1.3 测定项目与方法

分别于插秧前（大田本底）、分蘖期（放鱼时）、抽穗期、灌浆期、成熟期（头季和再生季）对各处理的田间耕作层土壤进行取样，采用S形5点取样法，自然阴干后混匀碾磨，过筛入密封袋，测定全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾。全氮、全磷采用H2SO4-H2O2消化，用连续流动分析仪（SAN++）测定；碱解氮用碱解扩散法测定；有效磷采用钼锑抗比色法；速效钾和全钾采用火焰光度法测定。具体参考《土壤农化分析》（第三版，鲍士旦主编）。

1.4 数据处理与统计

采用Microsoft Excel 2013整理数据和制表，SPSS22.0统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同稻鱼模式对土壤中全量氮、磷、钾含量的影响

黄华占头季稻几个主要生育期不同处理土壤全效养分如表1所示。RL、RF、CK处理的全氮、全磷、全钾在分蘖期没有明显差异，全氮以RF最高，CK次之，RL最低。全磷RL与RF含量相近，CK次之，全钾表现为RF＞CK＞RL；孕穗期全氮表现为RF＞RL＞CK，差异不显著；不同处理间全磷的含量差异不明显，RF略高于RL和CK，RL最低。CK的全钾高于RL、RF，分别高出8.2%、11.1%，且差异显著；灌浆期RF全氮含量最高，达1.32 g／kg，与CK比较差异显著。全磷含量表现为CK＞RF＞RL，全钾含量表现为RF＞CK＞RL，三个处理灌浆期的全磷、全钾差异不明显；成熟期全氮含量RF最高，RL最低，分别为1.19、1.04 g／kg，与CK比较差异不显著。全磷含量没有差异，全钾含量表现为RL＞RF＞CK，三个处理间差异不显著。

表1 黄华占头季稻不同时期土壤全效养分含量 g／kgTable 1 Total nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s first rice

由表2可知，黄华占再生稻抽芽期全氮含量以RRF处理最大，RCK次之，RRL最低，与RCK对比，RRF全氮含量差异达到显著水平，RRL则不显著，全磷含量RRF最高，比RRL和RCK分别高出0.06、0.05g／kg，且差异显著，全钾含量表现为RCK＞RRF＞RRL，处理间没有明显差异；齐穗期全氮以RRL处理含量最高，RRF与RCK含量相近，与RCK相比，RRL全氮提高了7.9%，但差异不显著，全磷、全钾含量处理间差异不显著；成熟期RRF全氮含量与RCK相比高出了22.2%，与RRL相比高出了38.8%，均达到差异显著水平，全磷含量表现为RRF＞RCK＞RRL，RRF比RRL和RCK分别高出了0.25、0.22 g／kg，且差异显著，全钾含量表现为RRF＞RCK＞RRL，差异没有达到显著水平。

表2 黄华占再生稻不同时期土壤全效养分含量 g／kgTable 2 Total nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s ratooning rice

由表3可知，Y两优800在分蘖期土壤全效养分没有明显差异，全氮表现为RL＞RF＞CK，全磷表现为RL＞CK＞RF，全钾表现为RF＞CK＞RL；孕穗期RF全氮含量比RL、CK 分别高出35.3%、25.4%，且差异显著。三个处理间全磷、全钾没有明显差异，全磷与全钾皆以RF处理最高；至灌浆期，RF全氮含量显著高于RL、CK，分别高出0.46、0.66 g／kg，RL比CK高0.2 g／kg，但差异不显著。全磷以RF最高，较CK高出77.7%，且差异显著。全钾表现为RL＞RF＞CK，RL最高，较CK高出了7.5%，处理间差异不显著；成熟期三个处理间全氮含量没有明显差异，RL最高，为1.23 g／kg，其次是CK，为1.17 g／kg，最低是RF，为1.15 g／kg；三个处理间全磷含量差异不显著。全钾含量最高的处理为RF，较CK高出了10.5%，差异不显著。

表3 Y两优800头季稻不同时期土壤全效养分含量 g／kgTable 3 Total nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s first rice

由表4可知，Y两优800再生稻抽芽期时，全氮含量表现为RRF＞RCK＞RRL，RRF与RRL之间差异显著，RRF较RCK高出19.6%，但差异不显著。全磷以RRF最高，RRL次之，RCK最低，RRF较RCK高45.8%，差异显著。全钾含量表现为RRL＞RRF＞RCK，处理间没有明显差异；至齐穗期，全氮含量表现为RCK＞RRF＞RRL，处理间差异不显著。RRF与RRL的全磷含量显著高于RCK，分别高出0.17、0.15 g／kg。全钾含量差异不显著；成熟期全氮以RRF处理最高，为1.4 g／kg，较RCK 高出6.8%，但差异不显著。全磷表现为RCK＞RRF＞RRL，处理间差异不显著。全钾含量最高为RRF，较RCK高出5.2%，差异不显著，RRL含量最低，为4.08 g／kg，与RRF、RCK之间差异显著。

表4 Y两优800再生稻不同时期土壤全效养分含量 g／kgTable 4 Total nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s ratooning rice

2.2 不同模式（鱼、泥鳅）对土壤中速效氮、磷、钾含量的影响

由表5可知，黄华占头季稻分蘖期土壤碱解氮含量CK最高，为60.19 mg／kg，RL与RF含量相近，三个处理间差异不显著。有效磷表现为CK＞RF＞RL，但差异不显著。速效钾RF最高，为81 mg／kg，比CK和RL分别高出10.6%、7.2%；至孕穗期，碱解氮表现为RF＞RL＞CK，处理间差异显著，RF比RL和CK分别高出14.4%、33.7%，RL比CK高出16.8%。速效钾以RF最高，CK次之，RL最低，与CK比较，RF速效钾含量比CK增加了7.5 mg／kg，且差异显著。至灌浆期，RF碱解氮与RL和CK比较差异显著，比RL和CK分别高了24.4、29.91 mg／kg，RL比CK高了5 mg／kg，差异不明显。有效磷含量表现为CK＞RF＞RL，速效钾RF与CK含量相近，RL次之，但处理间没有明显差异；至成熟期，碱解氮表现为CK＞RF＞RL，含量分别为72.45、69.83、46.2 mg／kg，RF与CK比较没有明显差异，RL与CK差异显著。有效磷表现为RL＞RF＞CK，速效钾表现为RF＞CK＞RL，有效磷与速效钾在成熟期差异不显著。

表5 黄华占头季稻不同时期速效养分含量 mg／kgTable 5 Available nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s first rice crop

黄华占再生稻几个主要生育期速效养分如表6所示，再生稻抽芽期间碱解氮不同处理间差异显著，含量表现为RCK＞RRF＞RRL，RCK比RRL与RRF分别高出40.8%、12.9%，RRF显著高于RRL，高出15.24 mg／kg。RRL、RRF、RCK三个处理间有效磷没有明显差异。速效钾以RRL最高，比RCK高出了22.5mg／kg，且差异显著，RRF较RCK高出3.75 mg／kg但差异不显著；至齐穗期，碱解氮表现为RRF＞RRL＞RCK，有效磷表现为RRF＞RCK＞RRL，三个处理间碱解氮与有效磷差异不明显。速效钾RRF显著低于RCK和RRL，RRL与RCK差异不明显；至成熟期，碱解氮表现为RCK＞RRL＞RRF，RCK比RRL、RRF分别高出31.1%、32.53%，且差异显著。有效磷表现为RRL＞RRF＞RCK，三个处理间没有明显差异。速效钾以RCK含量最高，为79.5 mg／kg，RRL次之，为73.5 mg／kg，RRF最低，为58.5 mg／kg，RRF与RCK和RRL比较差异显著。

表6 黄华占再生稻不同时期速效养分含量 mg／kgTable 6 Available nutrient content of soil in different periods of Huanghuazhan’s ratooning rice

Y两优800头季稻三个处理不同时期速效养分如表7所示，分蘖期碱解氮RF含量最高，比CK高出了17.2%，且差异显著，RL与CK之间差异不明显。有效磷表现为CK＞RL＞RF，差异不显著。速效钾表现为RL＞CK＞RF，RF与RL、CK比较差异显著，分别低了6、5.1mg／kg；至孕穗期，碱解氮表现为RF＞RL＞CK，RF、RL与CK比较差异显著，RF比CK高出40.1%，RL比CK高出37.1%。有效磷RF、RL比CK分别高出15.4%、14.3%，且达到显著水平。速效钾表现为CK＞RF＞RL，RF与CK比差异不明显，RL显著低于RL、CK；至灌浆期，碱解氮含量RF最高，为101.33 mg／kg，CK次之，RL最低，3个处理之间差异分别到达显著水平，RF较CK高出8.8%。有效磷表现为RF＞RL＞CK，RF比CK高了4.12 mg／kg，差异达到显著水平，RL与CK差异不明显。速效钾表现为CK＞RF＞RL，RF与CK比较差异不显著，RL则显著低于RF、CK；至成熟期，碱解氮表现为RF＞RL＞CK，处理间差异分别达到显著水平，RF、RL比CK分别高出30.2%、16.0%。有效磷表现为RF＞RL＞CK，速效钾表现为RF＞CK＞RL，3个处理间有效磷与速效钾含量没有显著差异。

表7 Y两优800头季稻不同时期速效养分含量 mg／kgTable 7 Available nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s first rice crop

由表8可知，Y两优800再生稻抽芽期碱解氮含量RCK 最高，为79.17 mg／kg，RRF次之，为77.58 mg／kg，RRL最低，为57.1 mg／kg，RRF与RCK差异不明显，RRL较RCK低22.07 mg／kg，且差异显著。有效磷差异则不明显。速效钾表现为RRL＞RCK＞RRF，RRL与RCK差异不显著，RRF显著低于RCK；至齐穗期，RRF、RRL的碱解氮含量显著低于RCK，分别低9.2%、8.5%。有效磷表现为RRF＞RRL＞RCK，速效钾表现为RRF＞RRL＞RCK，处理间差异不显著；成熟期碱解氮含量RRF、RRL显著高于RCK，分别比RCK 高45.2%、37.7%。有效磷以RRL处理最高，为12.69 mg／kg，最低为RCK对照，RRL比RCK高了2.75 mg／kg，但差异不显著。速效钾RRL与RRF含量相近，RCK最低，RRL、RRF比RCK高出4.5%，未达到显著水平。

表8 Y两优800再生稻不同时期速效养分含量 mg／kgTable 8 Available nutrient content of soil in different periods of Y Liangyou 800’s ratooning rice crop

3 讨论

土壤中全氮、全磷、全钾的含量是衡量土壤潜在肥力的关键指标，而速效养分（碱解氮、有效磷、速效钾）是水稻可直接利用吸收的养分，是土壤直接肥力的表现。孙刚等［7］研究表明，养鱼稻田中鱼类粪便等代谢物增加了水体中有机肥含量，鱼类觅食、翻土、浑水、潜穴等活动起到中耕土壤的效果，土壤中碱解氮含量从分蘖始期至齐穗期有上升趋势，全磷与全钾含量在水稻生育期内表现平缓。稻鸭共作模式研究发现，鸭子的踩踏、啄食使得土壤与空气产生交换、提高了土壤中的溶解氧，致使有效养分得以转化，增加土壤中速效养分含量，同时，稻鸭共生期间，鸭子排泄物及投喂的饵料增加了土壤中的养分，提高了全氮含量、且减缓碱解氮、有效磷、速效钾的消耗，保证了水稻生长的养分需求［8，9］。张苗苗等［1］试验发现，稻鸭模式下土壤中氮、磷、钾等养分含量在水稻生育期间处于一个相对稳定的水平，速效养分含量在成熟期要高于对照田。稻田生态种养依靠生物的排泄物和投喂的饲料残余为养分来源，利用生物踩踏、搅动、觅食达到中耕、浑水效果，促使土肥交融转化，提高土壤中养分含量。

本研究表明，稻鱼模式和稻鳅模式下土壤中全氮、全磷、全钾的含量在头季稻和再生稻整个生育期内维持一个相对稳定的状态，其中稻鱼模式总体高于对照田，但不同时期内养分表现规律不一致。黄华占头季稻分蘖期至成熟期，全氮和全磷含量总体呈上升趋势，但分蘖期RL（稻+泥鳅）、RF（稻+鱼）与CK（对照）比较差异不明显，可能的原因是鱼苗小且放养的周期不长，鱼类排放的有机粪肥数量有限；至孕穗期后，RL、RF土壤中全氮、全磷开始增加，特别是RF处理，孕穗期、灌浆期、成熟期全氮含量皆高于CK，全磷、全钾与CK没有明显差异，说明RF提高土壤中氮、磷等养分含量的效果优于RL。Y两优800在不同模式下全氮、全磷也表现出类似的规律，分蘖期RL、RF与CK间差异不明显，孕穗期后，全氮、全磷、全钾有所提高，以RF处理较为明显，孕穗期和灌浆期全氮含量显著高于CK，全磷、全钾也比CK略有升高。RL、RF处理从分蘖期至成熟期，全氮、全磷、全钾的含量总体呈增加的趋势；这可能是鱼类经过一段时间的生长，随着有机粪肥排放量的加大和积累，田间全氮、全磷、全钾的含量呈增加的趋势。这与孙刚等［7］研究结果有相同之处，表明稻鱼模式、稻鳅模式可增加土壤中的养分含量。从两个水稻品种头季稻和再生稻两季水稻整个生育期来看，全氮、全磷两个指标从头季稻分蘖期放鱼后有所提高，中间虽有小幅下降但差异不明显，头季稻与再生季两个生育期内全氮、全磷处于相对稳定的状态，全钾含量则在再生季略有下降。

本研究表明，RL、RF处理在黄华占分蘖期土壤中碱解氮、有效磷都略低于CK，速效钾差异不明显。Y两优800不同处理的速效养分含量变化也呈现出相似的规律，说明稻田养鱼、泥鳅可有效培肥土壤，增加土壤养分含量，且稻鱼模式对土壤培肥效果要优于稻鳅模式。另外，两个品种再生季的土壤速效养分含量变化规律性不明显，但整体维持在相对稳定水平，可能是头茬收割后田间环境变化大，再生季生育期大大缩短，受促芽肥和提苗肥的影响，土壤养分含量发生变化。