稻渔综合种养对成都平原水稻产量和稻米品质的影响

郑盛华,万柯均,陈红琳,陈尚洪,廖 武,杨泽鹏,沈学善,刘定辉

(1. 四川省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部西南山地农业环境重点实验室,成都 610066;2. 射洪市农业农村局,四川 射洪 629200)

【研究意义】稻渔综合种养是利用稻田浅水环境将水稻和水生生物种养在同一稻田空间的稻作系统[1]。2020年全国稻渔综合种养面积2.53×106hm2,四川省占3.10×105hm2[2]。成都市稻田综合种养田常年约0.67×104hm2,实现增收约3×108元[3]。培育发展以稻渔综合种养为基础的优质粮油特色水产产业,研究相关配套技术[4],对推进成都平原农业绿色高质量发展有重要意义。【前人研究进展】稻虾共作模式较传统水稻单作增产4.6%～14.0%,并显著降低稻米的垩白粒率和垩白度,改善了稻米外观品质[5]。与常规稻作相比,稻鸭共生有机栽培模式下可提高糙米率、精米率,减少垩白,增加胶稠度,降低直连淀粉和蛋白质含量,改善稻米食味性[6]。稻渔种养系统中,由于投入的饲料未能完全被水产生物利用,残留在稻田的饲料被分解后释放出来的氮、磷养分可被水稻利用,因而应减少水稻肥料的投入。与常规稻作产量一致下,稻渔模式肥料可平均减量26.5%[7],农药可减量54%～71%,并减轻水稻纹枯病、稻瘟病、稻曲病、稻飞虱和稻纵卷叶螟等病虫害[8]。【本研究切入点】以往研究集中在稻渔综合种养的水稻产量、配套品种与技术以及病虫害防控等方面。在稻渔综合种养对水稻稻米外观和食味品质影响的研究报道较少,特别是稻渔综合种养下配套水稻品种与稻米外观及食味品质提升的响应缺少研究。【拟解决的关键问题】通过对成都市稻渔综合种养大田连续2年的定位监测,探明稻渔综合种养对水稻产量、外观和食味品质的影响,为成都平原稻田综合种养绿色高品质发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020—2021年在成都市崇州现代都市农业功能区内进行。试验地属四川盆地亚热带湿润季风气候,年均气温15.9 ℃,年均日照时数1161.5 h,年均降雨量1012.4 mm,平均无霜期285 d,土壤以水稻土为主。试验样点基础情况见表1,种养类型分别为稻—鱼(鲫鱼)、稻—虾(克氏原螯虾),种养年限为2～6年。

表1 试验田基本情况Table 1 Basic information of experimental fields

1.2 试验设计

在崇州市隆兴镇、桤泉镇、王场镇和燎原镇,各选择稻渔综合种养大田1个,并以临近的常规水稻田为对照(CK),每块大田500 m2以上。水稻于当年5月育苗移栽,9月上中旬收获。稻渔综合种养大田采取减量施肥,基施水稻专用复合肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=22-8-10] 480 kg/hm2,分蘖期追施尿素(46% N) 75 kg/hm2。常规水稻基施水稻专用复合肥[m(N)∶m(P2O5)∶m(K2O)=22-8-10] 600 kg/hm2,分蘖期追施尿素(46% N) 150 kg/hm2。其他栽培管理方式稻渔综合大田与对照大田基本一致。各样点水稻品种与种植情况如表2所示。

表2 试验田水稻种植情况Table 2 Rice planting information of experimental fields

1.3 测试项目与分析方法

水稻成熟后,每样点水稻产量采取挖方测产,3次重复。每小区随机选择长势均匀的5穴植株风干后考种,测定水稻产量构成因素。而关于稻米外观及食味品质,则在水稻成熟后,每小区随机采样,稻米晒干稳定后测定稻米外观和食味品质指标,3次重复。参照《米质测定方法》(NY/T83—2017)测定稻米的垩白粒率、垩白度、胶稠度,参照《稻米直链淀粉的测定》(NY/T2639—2014)测定直链淀粉含量,参照《食品中蛋白质的测定》(GB 5009.5—2016)测定稻米蛋白质含量。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2016和SPSS 20.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 稻渔综合种养对水稻产量及其构成因素的影响

由表3可知,2020年A3、A4样点稻渔综合种养田水稻产量显著高于CK(P<0.05),其他样点差异不显著。本试验中稻渔综合种养田的沟坑面积约占总面积10%,折算产量时为方便计算,暂未考虑沟坑面积。从水稻产量构成因素看,稻渔综合种养田水稻产量与对照的差异主要体现在有效穗数、穗粒数和结实率。

表3 稻渔综合种养水稻产量及其构成因素Table 3 Rice yields and its constituent factors of rice-fish coculture system

2.2 稻渔综合种养对稻米外观品质的影响

由表4可知,2021年除A1差异不显著外,其他稻渔综合种养田水稻的垩白粒率显著低于CK(P<0.05)。2020年除A2、A4差异不显著外,也显著低于CK(P<0.05)。从垩白度看,2021年稻渔综合种养田均显著低于CK(P<0.05),2020年差异不显著。由此可见,稻渔综合种养下稻米的垩白粒率和垩白度总体上呈显著降低趋势,从而提高了稻米的外观品质。

表4 稻渔综合种养模式对水稻外观品质的影响Table 1 Effects of rice-fish coculture system on rice appearance qualities

2.3 稻渔综合种养对稻米食味品质的影响

由表5可知,2021年除A1差异不显著外,其他样点稻渔综合种养田稻米胶稠度较CK显著减少(P<0.05,下同)。2020年A1较CK显著减少,A4较CK显著提高,其他样点差异不显著。从直链淀粉含量来看,2021年样点A1,2020年A2、A4稻渔综合种养田显著高于CK,其他样点差异不显著。

表5 稻渔综合种养模式对水稻食味品质的影响Table 5 Effects of rice-fish coculture system on rice cooking and eating quality

从稻米蛋白质含量看,2020年样点A2、2021年A1显著低于CK,其他样点则显著高于CK或差异不显著。综合来看,部分样点稻渔综合种养田显著降低了稻米的胶稠度,提高了直链淀粉含量,大部分样点蛋白质含量有升高趋势。

在蛋白质含量方面,不同的水稻品种在稻渔综合种养田下表现出较大差异。其中2021年样点A1的水稻品种川康优丝苗的蛋白质含量,较CK显著降低,表现品质改善的趋势。但是样点A3的水稻品种锦香优丝苗和A4的水稻品种宜香优2115的蛋白质含量,与CK相比均显著增高。

3 讨 论

3.1 稻渔综合种养对水稻产量的影响

多数研究表明,与水稻单种相比,稻—鱼系统中水稻产量保持不变或增加的趋势[9]。虽然稻渔综合种养田中让出约10%的沟坑面积,但水稻的边行效应可弥补沟坑占用面积的损失,因而未显著降低水稻的产量[10]。本试验中,稻渔综合种养大田2020年A3、A4样点显著高于CK(P<0.05),其他差异不显著。

作为传统的种养循环模式,稻渔综合种养已有较长的发展历史。从大田推广应用看,稻渔综合种养需要水稻和养殖相互配合,才能较好地发挥稻渔生态系统价值。实际生产中,受水产养殖时间、经济成本、种养技术和政策补贴等多种因素影响,稻渔实际推广面积受到一定限制。作为一种综合种养模式,它补充了单一种植水稻的不足,具有较好的生态和经济效益[11]。与水稻单种相比,稻渔综合种养在品种选择、种养密度、肥水管理、饲料喂养等方面都需要技术体系支撑[9]。

为了实现稻渔共生目标,养鱼稻田的水分管理是从秧苗移栽至收获长期处于深水状态,这对水稻生长有一定的不利影响[12],新根发生数量和根系活力、植物激素含量、茎秆形态结构、抗倒伏能力,以及水土质量、病虫害发生等均发生变化,直接影响水稻产量和品质[13]。水稻处于一定意义的逆境中,生产上由于控制不当,造成后期倒伏及大幅度减产的现象也时有出现[14]。因此,稻渔综合种养下选用深水灌溉条件下适宜的抗倒伏水稻品种较为重要。

3.2 稻渔综合种养对稻米外观品质的影响

稻米外观和食味品质不仅受遗传、环境、水分管理、耕作方式和基础肥力的影响,也与施肥方式有密切关系。在外观品质方面,稻米的垩白性状与稻米中氮素含量呈负相关,配施有机肥可以降低稻米垩白率和垩白度,提高稻米外观品质[15]。有机栽培方式下2种食味型粳稻的垩白粒率和垩白度均显著低于常规栽培[16]。本试验中,稻渔综合种养总体上显著降低了稻米的垩白粒率和垩白度,提高了稻米的外观品质,这与前人研究一致。这可能与稻渔综合种养条件下氮肥的投入减量,同时稻渔互作条件下鱼类粪便增加土壤有机质等因素有关。

3.3 稻渔综合种养对稻米食味品质的影响

稻米食味品质是稻米在蒸煮、食用过程中表现出的理化和感官特性,主要由胶稠度、直链淀粉、蛋白质含量等指标间接反映[17]。研究表明,稻米食味值与胶稠度呈正相关,而与直链淀粉和蛋白质含量呈负相关。直链淀粉含量主要受作物品种遗传特性影响[18]。一般认为蛋白质含量超过9%的品种食味往往较差。较高的蛋白质含量会影响稻米的吸水、膨胀和糊化,从而降低了稻米蒸煮食味品质[19]。稻米蛋白质含量易受氮肥施用量、施肥时期及氮素形态的影响,同时持续淹水也会导致蛋白质含量增加[20]。本试验中,从胶稠度、直链淀粉、蛋白质含量等指标看,稻渔综合种养未明显改善稻米蒸煮食味品质指标。在蛋白质含量方面,不同的水稻品种搭配表现出较大差异,与其他品种相反,2021年样点A1的水稻品种川康优丝苗的蛋白质含量较CK显著降低(P<0.05),表现出食味品质改善的趋势。因此,选择搭配适宜的水稻品种可能是提升稻渔综合种养下稻米食味品质的有效途径。

在稻渔综合种养对稻米蒸煮食味品质的影响方面,由于品质各指标间关系的复杂性,有些指标之间还表现出负作用,加上生态环境、稻作熟制类型、种植制度的差异等因素,研究结论尚不一致[21]。研究表明,高施肥水平对稻米的整精米率、垩白度、直链淀粉含量等主要品质性状均不利[22]。考虑稻渔综合种养下稻米外观及食味品质的提升,稻渔综合种养下的选择适宜的水稻品种和控制氮肥投入量等措施较为重要。

4 结 论

成都市2020—2021年大田试验研究表明,稻渔综合种养大田水稻产量2020年A3、A4样点显著高于CK(P<0.05),其他样点差异不显著。从产量构成因素看,水稻产量差异主要体现在有效穗数、穗粒数和结实率。与常规稻作相比,稻渔综合种养下稻米的垩白粒率和垩白度显著降低,提高了稻米的外观品质。部分样点稻渔综合种养田显著降低了稻米的胶稠度,提高了直链淀粉含量,大部分样点稻米蛋白质含量有升高趋势,未明显提高稻米食味品质。选择搭配适宜的水稻品种,并优化肥水管理可能是提升稻渔综合种养下稻米食味品质的有效途径。