稻鳖共生体系中不同养殖密度对水稻产量和稻米品质的影响

2021-10-20刘方平倪才英谢亨旺

江西农业学报 2021年9期

徐涛,刘方平*,倪才英,谢亨旺,苏甜,梁举,李娜,田威

(1.江西省灌溉试验中心站江西省高效节水与面源污染防治重点实验室,江西南昌 330201;2.江西师范大学地理与环境学院,江西南昌 330022)

0 引言

近年来,随着农业结构的调整,农业生产由数量型向质量型转变,稻田生态结构也发生了很大的变化,由平面向立体、由单层向多层发展,综合开发得到了迅速发展且内容极为丰富[1]。稻鳖共生养殖模式可高效利用农业资源(土地、水、人力等),减少环境污染,同时为人们提供绿色高质量的食品,是未来农业中绿色有机可持续发展模式的重要组成部分[2]。近几年稻鳖共生养殖模式在我国已经成为大力提倡的生态种养模式之一,稻鳖共生一方面可以改良稻田的土壤特性,节省化肥用量；另一方面可以为鳖提供较好的生长环境[3]。稻鳖共生是一种效益较好的农业生态循环生产模式[4],是指在稻田里面开挖暂养池,在暂养池中养殖鳖,在稻田里面种植水稻的一种生态种养模式。国内对稻鳖共生稻田改造和种养技术的介绍较多,而研究性报道较少,关于稻鳖共生体系中不同养殖密度对水稻产量及稻米品质的影响未见报道。鉴于此，笔者开展了该方面的大田试验研究，旨在为稻鳖共生科学种养提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料和试验地概况

本试验在江西省灌溉试验中心站试验研究基地进行,该试验基地处于赣抚平原灌区南昌县向塘镇,地理位置为东经116°00′,北纬28°26′,海拔为22 m。赣抚平原灌区为典型的亚热带湿润季风性气候区,适于多种农作物生长。灌区年平均气温为17.5 ℃,年平均日照时数为1720.8 h,年平均蒸发量为1139 mm,年平均降雨量为1747 mm。但降雨量全年分布不均,4至6月的降雨较多,占全年降雨量的48%；7至9月的降雨较少,仅占全年降雨量的20%。

供试土壤的基础理化性状见表1。供试水稻品种为赣晚籼40号(赣审稻2015048),在江西作中稻种植,其全生育期160.0 d左右,抗稻飞虱。供试鳖为中华鳖,又名水鱼、甲鱼、团鱼,是常见的养殖鳖种。

表1 供试土壤的基础理化性状

1.2 试验设计与试验方案

本试验于2019年5～10月进行,在稻鳖共生体系中设置不同的鳖养殖密度处理：D1(4500只/hm2)、D2(6750只/hm2)、D3(9000只/hm2)和D0(0只/hm2，即在稻田不养鳖，作为对照),共4个处理,每个处理对应小区面积均为99 m2,在每个小区灌水口挖1个面积为10 m2、深度为80 cm的暂养池,于6月10日投入平均质量为300 g的中华鳖,在鳖适应环境后向暂养池投放专用饲料,按照鳖质量的2%进行投食。施用的肥料为江西省土肥站授权使用的由木薯沼渣发酵成的有机肥(有机质含量为45%,总养分含量为5%),施肥量为15000 kg/hm2,全部用作基肥,于水稻移栽前2 d施肥。

1.3 观测项目及方法

于水稻成熟收割前,每小区随机取3蔸进行考种,每小区随机取3个点,每个点收割面积为6 m2,去杂质、晒干后称重测产;于水稻成熟、收获晒干后,每处理每重复随机取500 g稻谷,在贮藏3个月后,用于测定稻米品质。参照GB/T 17891—1999测定糙米率、精米率、整精米率、粒长、长宽比、垩白粒率、垩白度、胶稠度、直链淀粉含量和碱消值。采用Microsoft Excel 2016软件进行数据分析并作图；采用SPSS 22.0软件进行方差分析和相关分析；采用Duncan氏新复极差法进行处理间多重比较。

2 结果与分析

2.1 稻鳖共生体系中不同养殖密度对水稻加工品质的影响

由表2可知：在稻鳖共生体系中,在4个处理间糙米率的差异均达到了显著水平,其中D1、D2和D3处理的糙米率分别较D0降低了0.20、1.64和1.08个百分点;在精米率方面,只有D1和D2间的差异达到了显著水平,而D1、D2和D3与D0间的差异均不显著;在整精米率方面,在4个处理间的差异均达到了显著水平,D1、D2和D3的整精米率较D0分别升高了0.45、3.08和6.21个百分点。以上结果表明,在稻鳖共生体系中不同养殖密度对稻米加工品质影响较大,3种养殖密度对糙米率和整精米率的影响均分别达到了显著降低和显著升高的效果,但对精米率的影响不大，说明稻鳖共生可以显著提高稻米的加工品质。

表2 不同养殖密度对稻米加工品质的影响

2.2 稻鳖共生体系中养殖密度对水稻外观品质的影响

由表3可知：在稻鳖共生体系中,D1、D2和D3与对照D0间的垩白粒率差异均达到了显著水平,D1、D2和D3的垩白粒率较D0分别降低了8.65、8.83和12.65个百分点;在垩白度方面,在4个处理间的差异均达到了显著水平,D1、D2和D3的垩白度分别较D0降低了0.72、1.49和2.38个百分点;在长宽比方面,D1、D2和D3处理与对照D0间的差异均未达到显著水平;在粒长方面,只有D2处理与对照D0间的差异达到了显著水平,较D0升高了9.1%。以上结果表明,在稻鳖共生体系中不同养殖密度对稻米外观品质的影响亦较大,3种养殖密度对垩白粒率和垩白度的影响均达到了显著降低的效果,且随着养殖密度的增加,垩白粒率和垩白度均越来越低，说明稻鳖共生可以显著提高稻米的外观品质。

表3 不同养殖密度对稻米外观品质的影响

2.3 稻鳖共生体系中养殖密度对水稻蒸煮品质的影响

从表4可以看出：在稻鳖共生体系中,D2和D3处理的稻米直链淀粉含量与对照D0间的差异均达到了显著水平,分别升高了1.30、1.44个百分点;在胶稠度方面,D1、D2和D3处理与D0对照间的差异均达到了显著水平,分别降低了2.75%、2.75%和升高了7.34%;在碱消值方面,4个处理间的差异均未达到显著水平。以上结果表明,在稻鳖共生体系中不同养殖密度对稻米蒸煮品质的影响较大,随着养殖密度的增加，直链淀粉含量越来越高,而胶稠度呈先降低后升高的趋势,说明稻鳖共生可以提高稻米的蒸煮品质,且当养殖密度适中时,对蒸煮品质的提高效果最佳。

表4 不同养殖密度对稻米蒸煮品质的影响

2.4 稻鳖共生体系中养殖密度对水稻RVA特性的影响

由表5可见：在稻鳖共生体系中,D1、D2和D3的稻米峰值黏度较对照D0分别升高了6.2%、3.8%和0.1%;在4个处理间热浆黏度的差异均不显著,但随着养殖密度的升高热浆黏度越来越低;在冷胶黏度方面,D1、D2和D3处理与对照D0间的差异均达到了显著水平,且随着养殖密度的升高冷胶黏度越来越低,但是在D1、D2和D3处理间差异不显著;在4个处理间的崩解值差异均不显著,但随着养殖密度的增加崩解值越来越低;在峰值时间方面,D1、D2和D3与对照D0间的差异均达到了显著水平,且随着养殖密度的增加峰值时间越来越短,较对照D0分别缩短了3.0%、2.5%和1.5%;在糊化温度方面,只有D1处理与对照D0间的差异达到了显著水平,较D0升高了1.1%。以上结果表明,在稻鳖共生体系中不同养殖密度对稻米的一些RVA特性有较大的影响。

表5 不同养殖密度对稻米RVA特性的影响

2.5 稻鳖共生体系中养殖密度对水稻产量及其构成的影响

由表6可知：在稻鳖共生体系中,D1、D2与对照D0间的穗长差异均达到了显著水平,D1、D2和D3处理的穗长较D0分别增加了5.0%、36.2%和降低了0.3%;在有效穗数方面,4个处理间的差异均未达到显著水平;在穗粒数方面,D1、D2和D3处理与对照D0间的差异均达到了显著水平,且在处理间的差异均显著,D1、D2和D3的穗粒数较D0分别增加了17.3%、24.0%和0.7%;在结实率方面,4个处理两两间的差异均未达到显著水平;在千粒重方面,只有D1处理与对照D0间的差异达到了显著水平,较D0降低了6.3%;在实际产量方面,D1、D2和D3处理与对照D0间的差异均达到了显著水平,较D0分别升高了8.2%、8.8%和8.9%。以上结果表明,在稻鳖共生体系中不同养殖密度对水稻产量及其构成因素的影响较大,稻鳖共生可以显著提高水稻的产量,且主要是通过增加穗粒数提高了产量。

表6 不同养殖密度对水稻产量及其构成因素的影响

3 讨论

3.1 稻鳖共生体系不同养殖密度对水稻稻米品质的影响

稻米品质的优劣主要受品种本身遗传因素控制和环境因素的影响[5],稻米品质主要包括加工品质、外观品质、蒸煮品质和RVA特性,外观品质一般是指精米的形状、垩白性状、透明度、大小等外表物理特性,其中垩白是指稻米胚乳中白色不透明的部分,是评价稻米外观品质优劣的一项重要指标[6]。在诸多稻米品质性状中,出糙率、精米率、粒形等指标主要由水稻品种本身的遗传特性决定,受环境条件的影响较小；而整精米率、垩白、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量等则易受环境条件的影响,其中垩白是所有稻米品质指标中对环境生态条件变化反应最敏感的性状[7]。稻米的蒸煮食味品质包括崩解值、胶稠度、碱消值及直链淀粉含量等多个指标[8]。崩解值和胶稠度与米饭口感相关[9]。碱消值受氮肥的影响最大,其次是崩解值和胶稠度[10]。在稻田生态种养中,稻米品质的形成机理复杂[11],一般认为,糙米率、精米率和整精米率与土壤中氮素含量成正比,而垩白度和垩白率与氮素含量成反比,但是过高的氮素含量会导致精米率和整精米率的下降[12]。相关研究表明,稻渔综合种养模式可以有效地提高水稻的产量，并改善稻米的品质[13-14]。本研究结果表明,稻鳖共生可以显著地提高稻米的加工品质,主要是能显著降低糙米率和提高整精米率。寇祥明等[15]的研究发现，稻鸭、稻虾、稻鱼三种生态种养模式稻米的整精米率均呈上升趋势,但对稻米的精米率和粒形无明显的改善，这与本研究的结果一致。陈灿等的研究表明,稻鸭、稻鳅、稻蟹等生态种养模式可以显著降低稻米的垩白率和垩白度[16-17],这与本研究的结果一致。本研究结果表明稻鳖共生可以提高水稻的加工品质、外观品质和蒸煮品质,且适中的养殖密度对稻米品质的提高效果最佳。

3.2 稻鳖共生体系不同养殖密度对水稻产量及其构成的影响

关于稻鳖共生模式对水稻产量影响的研究很多,赵静等的研究表明,稻鳖共作系统不仅可以增加水稻的产量,还能够减少水产动物饵料的投喂,节约养殖成本,增加经济收入[2]。在稻鳖共作模式中,施用有机肥作为基肥，在培养浮游生物的同时增加了稻田有机质和微生物的数量及类型,有助于土壤无效养分转化为有效养分；在投放鳖后,鳖的活动可以有效地控制杂草及无效分蘖的生长,避免养分的浪费,有助于有效穗的形成,从而提高产量[18]。杨飞翔等的研究表明,稻鳖共作模式能有效提高水稻的有效穗数、穗粒数和实粒数,并在一定程度上增加灌浆充实度,使产量增加[19]。本研究发现,稻鳖共生可以显著地提高水稻的穗粒数和产量。