稻田养鱼模式下减量施氮对杂交中稻产量和氮肥利用率的影响

周兴兵刘茂张力蒋鹏张林郭晓艺朱永川熊洪徐富贤*

（1四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室/作物生理生态及栽培四川省重点实验室，四川德阳618000；2四川省合江县农业局，四川合江 646200；*通讯作者）

水稻作为我国主要的粮食作物，其氮肥消费量占我国氮肥消费总量的30%以上[1]。氮肥的大量施用虽然显著提高了水稻产量，但同时也导致了氮肥利用率及土壤肥力的下降[2]，我国稻田的当季氮肥利用率仅为20%～30%[3]。据统计，我国每年损失的氮量相当于1 900多万t的尿素，并因此造成了严重的环境污染问题[4]。为此，优化种植模式，减少过量施肥对环境造成的污染显得尤为重要。加上人们生活水平的提高，对食品安全也提出了更高的要求。稻田养鱼作为一种绿色种养模式其推广面积呈逐年扩大趋势[5]，目前也已成为提高水稻单产和生态经济效益的重要技术手段[6]。而四川西南部作为我国特有的冬水田区，为稻田养鱼提供了优越的自然条件。在水稻生产中，前人对施氮量和移栽密度方面进行了较多研究[7-12]，但对稻鱼互作模式下氮肥的最佳施用量研究较少。为此，2018年笔者所在团队设置了本试验，以期为冬水田区稻田养鱼高效生产技术的集成提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试杂交中稻品种为蓉18优1015（大穗型）和内6优103（多穗型），由四川省农业科学院水稻高粱研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2018年在四川省农业科学院水稻高粱研究所泸县基地进行，稻田肥力中等偏上、土质均匀。试验采用裂区设计，以施氮量为主区，水稻品种为副区。氮肥用量设 4 个水平：N0，不施氮；N1，减氮 66.6%，施氮量 45 kg/hm2；N2，减氮 33.3%，施氮量 90 kg/hm2；CK，常规施氮，施氮量135 kg/hm2。磷、钾肥用量各处理相同，分别为 P2O575 kg/hm2和 K2O 150 kg/hm2，氮、磷、钾肥全部作底肥一次性施用。小区面积20 m2，3次重复，区组间走道宽80 cm，区组内小区间走道宽35 cm。主区间用田间试验专用塑料板隔离，塑料板高65 cm，入泥30 cm。试验区组间四周及稻田四周挖深50 cm、宽60 cm的养鱼沟，并在试验田两侧距田埂2 m处挖面积为5 m×5 m、深1.5 m的鱼凼各1个，养鱼沟与鱼凼互通。

表1 稻田养鱼模式下减量施氮对杂交中稻产量和产量构成的影响

水稻移栽后第30 d（水稻分蘖盛期），取出各处理的塑料隔板，以便鱼苗进入养鱼区活动。每hm2放养鲤鱼4 500尾、鲫鱼1 500尾、草鱼3 000尾。按四川大面积稻田养鱼每hm2生产鲜鱼2 250～3 000 kg的技术标准饲养。水分管理：投放鱼苗前稻田保持3～5 cm水层，投放鱼苗后随着秧苗生长水层从10 cm逐渐加深到20 cm。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 最高苗数

于分蘖盛期，沿小区对角线调查20丛稻株的分蘖数，每3 d调查1次，考察最高苗数。

1.2.2 地上部干物质量

于成熟期每小区取样5丛，人工脱粒、烘干，计算地上部分植株干物质量。

1.2.3 穗粒结构

于成熟期沿小区对角线调查20丛稻株的总穗数，计算有效穗数；同时取样5丛用于考察穗粒结构及千粒重。

1.2.4 小区产量

于成熟期实收全部小区，单打单晒，并按标准含水量计算小区产量。

2 结果与分析

2.1 减量施氮对杂交中稻产量的影响

由表1可知，稻田养鱼模式下，大穗型品种蓉18优 1015 产量以 N2 处理最高，达 9.22 t/hm2，较 CK、N1处理分别高2.8%和12.2%，与N1处理差异达显著水平；多穗型品种内6优103产量以CK最高，达9.52 t/hm2，较 N2、N1 处理分别高 5.3%和 20.4%，与 N1 处理差异达显著水平。说明不管是大穗型品种还是多穗型品种，稻田养鱼模式下减氮66.6%均会导致水稻产量显著下降。同一处理不同类型杂交中稻品种间产量差异较小。

2.2 减量施氮对杂交中稻产量构成的影响

由表1可以看出，与CK相比，大穗型品种蓉18优1015 N2、N1处理的有效穗数分别减少了 10.1%和6.5%，但差异不显著；多穗型品种内6优103 N2、N1处理有效穗数分别减少了2.7%和16.4%，与N1处理差异达显著水平。说明在稻田养鱼模式下，大幅减少氮肥用量会造成多穗型杂交稻中稻有效穗数显著减少。稻田养鱼模式下，大穗型品种蓉18优1015 N2、N1处理的结实率分别比CK增加了4.1%和6.0%，差异达显著水平；多穗型杂交稻品种结实率以N0处理最高，3个施氮处理间的结实率差异不显著。稻田养鱼模式下减量施氮对杂交中稻每穗粒数和千粒重影响不显著。

2.3 减量施氮对杂交中稻干物质生产的影响

由表2可知，稻田养鱼模式下，与不施氮处理相比，施氮处理的干物质量显著增加；对多穗型品种内6优103来说，CK的干物质量显著高于N1处理，说明稻田养鱼模式下大幅度减少施氮量会导致其干物质显著降低；对大穗型品种蓉18优1015来说，各施氮处理间干物质量差异不显著。稻田养鱼模式下减量施氮对杂交中稻收获指数影响不显著。不同类型杂交中稻品种间的干物质量、收获指数差异较小。

2.4 减量施氮对杂交中稻最高分蘖和成穗率的影响

由表2还可以看出，稻田养鱼模式下，随施氮量的增加，杂交中稻最高分蘖呈显著增加的趋势，成穗率呈下降趋势。与大穗型杂交中稻品种相比，多穗型杂交中稻品种最高分蘖平均增加了19.5%，成穗率平均降低了8.0%，说明多穗型杂交中稻品种有效穗数的增加主要依靠最高分蘖的增加。

再以表1、表2中的产量相关性状对产量进行通径分析，结果（表3）看出，6个产量相关性状中千粒重（X5）未入选，主要原因是8个试验处理间千粒重的差异相对较小。其余5个因素中，直接作用以最高苗数（X1）和每穗粒数（X3）较大，间接作用以有效穗数（X2）和干物质量（X6）的正效应较大。表明在稻田养鱼条件下，选择穗粒兼顾型品种，增加苗数进而提高有效穗数、穗粒数和干物质量是其高产的主攻方向。

表2 稻田养鱼模式下减量施氮对杂交中稻干物质和最高分蘖的影响

表3 穗粒结构对产量的通径分析

表4 稻渔模式下减量施氮度杂交中稻氮肥利用率的影响

2.5 减量施氮对杂交中稻氮肥利用率的影响

由表4可知，减量施氮对杂交中稻氮肥农学利用率的影响随品种类型变化而改变。其中，减量施氮对大穗型杂交中稻氮肥农学利用率影响显著，与CK相比，N2、N1处理的氮肥农学利用率分别增加了63.2%和45.6%，差异达显著水平。减量施氮对多穗型杂交中稻氮肥农学利用率影响不显著。减量施氮对杂交中稻氮肥偏生产力有显著影响。随施氮量的增加，杂交中稻氮肥偏生产力呈显著下降趋势。与CK相比，N2、N1处理的氮肥偏生产力分别增加了74.6%、48.2%。不同类型杂交中稻品种间氮肥农学利用率、氮肥偏生产力差异较小。

3 小结与讨论

有研究表明，在常规栽培模式下，氮肥减量10%和分期施用均比常量施肥明显提高千粒重，在中高肥力土壤上减氮30%和在中低肥力土壤上减氮10%均对水稻产量没有明显影响，而氮素利用率可分别提高13.55个和6.0个百分点[7]。长期减氮30%或减氮50%处理对水稻产量无明显减低作用，但会降低土壤中有机质含量，增加土壤中速效钾、碱解氮的含量[8]。这与本研究结果较为一致，同时也验证了稻鱼模式下可使肥料的用量平均减少26.52%，而平均产量仍可比单作产量增加2.98%这一结论的准确性[9]。而养鱼稻田由于土壤理化性状的改善加之鱼粪腐解，可使土壤有机质及速效氮、磷、钾含量增加[6]，刚好弥补了因长期减氮施肥对土壤肥力所带来的负效应。可见，西南地区冬水田在稻鱼模式下水稻减氮33%左右是切实可行的。

综上所述，在稻田养鱼模式下减量施氮有利于杂交中稻氮肥利用率的提高，综合考虑水稻产量、经济效益和肥料利用率等方面，减氮量以33%左右为宜，但随着稻田养鱼年限的增加，土壤肥力会有所提高，施氮量则应继续减少，但减量多少为宜尚待进一步研究。