稻蛙共作对土壤理化特性和水稻产量的影响

朱练峰 房伟平 庄雪浩 孔亚丽 范慧慧 吴传意 石艳平徐青山 张露 朱春权 曹小闯 金千瑜 张均华

（1 中国水稻研究所，杭州 310006；2 长兴县水产与农机中心，浙江 长兴 313100；3 浙江长兴稻蛙香农业科技有限公司，浙江 长兴 313103；4 杭州市富阳区富春街道办事处，杭州 311400；5 嘉兴市土肥植保与农村能源总站，浙江 嘉兴 314050）

水稻是我国重要的粮食作物之一，水稻生产与粮食安全和经济发展密切相关。为了满足日益增长人口带来的粮食需求，优质高产水稻品种和配套栽培管理技术得以发展与应用，水稻产量不断提高[1-2]。但在传统的水稻单一种植模式中往往施用大量化肥和农药，不仅导致水稻生产成本增加，稻米品质和安全性降低，而且还造成稻田和周边环境污染，使稻田杂草和害虫抗药性增强，防治难度不断提高[3-4]。随着经济社会发展和人民对美好生活的向往与追求，人们对稻米品质和安全性的关注越来越高。稻田综合种养因为在水稻种植过程中养殖禽类或水产品，不仅提高了单位面积稻田产出，还提高了稻米安全性，越来越受到农户的欢迎[5-7]。稻蛙共作是指在水稻的生长前期以共作方式在稻田养殖蛙类的一种综合种养模式，通过蛙类活动和捕食降低了稻田病虫害危害，而且蛙类排泄物还能为水稻生长提供养分，从而减少化学肥料和农药使用，增加种稻收益[8]。目前有关稻蛙共作的研究主要集中于种植模式探讨、种养关键技术、水稻产量和种养效益分析等方面[9-11]，而有关稻蛙共作下不同黑斑蛙养殖密度对稻田土壤养分变化动态和水稻产量的影响研究相对较少。鉴于此，本文进行了相关研究，以为稻蛙共作的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2021 年浙江省长兴县城山乡长兴稻蛙香农业科技有限公司基地（30°49′ N、119°55′ E，海拔5.51 m）进行，试验水稻品种为南粳46。试验点土壤基本性状：有机质25.52 g/kg，全氮2.12 g/kg，碱解氮161.4 mg/kg，有效磷53.2 mg/kg，速效钾85.2 mg/kg，pH值6.7。

试验采用随机区组设计，设常规种稻不养蛙处理（CK）、稻蛙共作低密度处理（每667 m2养蛙1.5 万只，缩写为DWL）和稻蛙共作高密度处理（每667 m2养蛙3.0 万只，缩写为DWH）。采用大区对比试验，每个处理面积734 m2，3 次重复。所有处理水稻均于5 月18 日育秧，6 月14 日移栽，移栽行株距35 cm×35 cm，每丛插3~4 粒谷苗，11 月10 日收获。稻蛙共作处理于5 月25 日放黑斑蛙，9 月20 日左右全部抓获上市。

CK 肥料施用：每667 m2施发酵羊粪有机肥150 kg作基肥，有机肥中氮（纯N）含量0.7%、磷（P2O5）含量0.5%、钾（K2O）含量0.6%、有机质25%。稻蛙共作处理水稻全生育期不施肥，所有处理均未防治病虫草害，水分管理同当地高产田。

1.2 测定项目与方法

分别在移栽前、分蘖期、孕穗期、灌浆期和成熟后取不同处理土壤混合样品风干后用于土壤理化性状测定。土壤pH 值采用梅特勒SG8 便携式pH 计测定，电导率由雷磁DDSJ-308A 电导率仪测定，全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量用常规方法测定[12]。在成熟期各处理取5 丛代表性水稻风干后用于室内考种，各处理实割测产。

1.3 数据处理与统计分析

采用Microsoft Excel 和SPSS 12.0.1 软件处理和分析数据。

2 结果与分析

2.1 稻蛙共作对土壤pH 值和电导率的影响

从图1 可知，种植前不同处理土壤pH 值在6.5~7.0 之间，种植水稻后pH 值略有降低，在分蘖期和孕穗期降至6.3~6.6，随着生育期推进pH 值又逐渐升高，至灌浆期3 个处理pH 值在6.4~6.8 之间，其中稻蛙共作处理土壤pH 值显著高于相同生育期的CK，增幅为1.2%~6.6%，不同稻蛙共作密度处理间土壤pH 值差异不显著。种植水稻显著提高了土壤的电导率，在水稻生长期土壤电导率为187.5~396.0 μS/cm，在同一生育时期稻蛙共作处理土壤电导率明显高于CK，增幅为17.1%~82.0%，稻蛙共作处理间随着养蛙密度增加土壤电导率增加。

图1 稻蛙共作对稻田土壤pH 值和电导率的影响

2.2 稻蛙共作对土壤全氮和全磷含量的影响

从图2 可知，在试验开始前3 个处理土壤全氮含量没有明显差异，但从分蘖期开始3 个处理全氮含量均随生育期推进呈先升高后降低趋势，均是在孕穗期达到最大，同一生育时期CK 土壤全氮含量明显高于稻蛙共作处理，增幅为8.3%~27.4%，稻蛙共作处理中黑斑蛙养殖密度高的全氮含量高。从图2 可知，种植前稻蛙共作处理土壤全磷含量要高于CK，随着生育推进各处理均表现为先升高后降低的趋势，CK 在分蘖期最高，而稻蛙共作处理是在孕穗期达到最大，在成熟期最低。

图2 稻蛙共作对稻田土壤全氮和全磷含量的影响

2.3 稻蛙共作对土壤碱解氮和速效磷含量的影响

从图3 可知，不同处理下土壤碱解氮和速效磷含量均随着水稻生育进程推进逐渐降低。其中，土壤碱解氮的降幅相对较小，为21.2%~25.0%，同一生育时期均表现为稻蛙共作土壤碱解氮含量低于CK，降幅为0.5%~20.2%，同一生育时期DWH 处理比DWL 处理高5.4%~11.0%。从土壤速效磷含量看，CK 的土壤速效磷含量水稻全生育期变化不大，处于20.7~27.8 mg/kg 之间，同一生育时期稻蛙共作明显提高了土壤速效磷含量，是CK 的1.5~3.0 倍，相比DWL 处理，DWH 处理的速效磷含量更高。

图3 稻蛙共作对稻田土壤碱解氮和速效磷磷含量的影响

2.4 稻蛙共作对土壤速效钾和有机质含量的影响

从图4 可知，各处理土壤速效钾含量均随水稻生育进程的推进而降低，同一生育时期CK 的土壤速效钾含量均明显高于稻蛙共作处理，在同一生育时期，DWL 和DWH 处理间差异不明显。在种植前各处理间土壤有机质含量基本相同，从分蘖期开始CK 表现为随生育进程推进而降低，而稻蛙共作处理表现为先升高后降低，在孕穗期最高、成熟期最低。同一生育时期均表现为CK 最高，其次为DWH 处理，DWL 处理最低。

图4 稻蛙共作对稻田土壤速效钾和有机质含量的影响

2.5 稻蛙共作对水稻产量及构成因子的影响

从表1 可知，不同处理间产量差异较大，其中CK显著高于DWL 处理12.0%，但与DWH 处理差异不显著，增幅为3.1%。从产量构成因子看，CK 主要是显著提高了单位面积有效穗数从而获得高产，而稻蛙共作有助于提高水稻结实率，其中DWH 处理结实率显著高于CK，此外稻蛙共作还有助于水稻籽粒充实，提高了籽粒千粒重，但差异不显著。

表1 不同处理下水稻产量及构成因子

3 结论与讨论

3.1 稻蛙共作对土壤理化特性的影响

稻田综合种养可以改善稻田土壤结构，增加土壤通气状况，与常规种稻不施肥相比能增加土壤养分含量[5-7,13]。易芙蓉等[14]研究表明，稻虾共作较单一种稻提高了土壤pH 值和土壤耕作层的全量养分和速效养分含量，促进了土壤氮、磷、钾元素的固定和转化吸收。徐敏等[15]研究也表明，稻蟹共生能调节土壤pH 值，显著提高土壤有机质和水稻生长后期土壤中的速效养分含量。本研究表明，与常规种稻施用有机肥处理相比，稻蛙共作能调节土壤pH 值和电导率，同一生育时期稻蛙共作处理pH 值和电导率均明显高于单一种稻处理，不同黑斑蛙养殖密度处理间pH 值差异不大，但土壤电导率随黑斑蛙养殖密度增加而增加，这可能与黑斑蛙在田间活动和排出大量粪便有关。本试验中，稻蛙共作处理所有生育时期土壤全氮、碱解氮、速效钾和有机质含量均低于单一种稻施用有机肥处理，但在生育后期差异较小，这可能因为土壤基础养分含量差异，其次是施入有机肥的养分补充，而在生育后期，因为黑斑蛙个体增大而粪便增加，使得常规种稻田和稻蛙共作田养分含量差异变小。刘志达等[16]研究表明，与常规种稻施肥田相比，稻田套养虎纹蛙会导致稻田不同形态无机磷含量下降，有效磷供应不足。本试验结果表明，在所有生育时期稻蛙共作田的全磷和速效磷含量均明显高于常规种稻田，这可能是因为黑斑蛙粪便影响了土壤磷含量。

3.2 稻蛙共作对水稻产量的影响

稻蛙共作处理因为主要靠蛙的粪便作为水稻生长的主要养分供应，通过蛙的活动和捕食来控制田间害虫，与常规种稻处理相比大大减少了水稻生长期内化学肥料和农药的施用，甚至不施用，极大提高了稻米安全和稻田环境安全[11]。但因为稻蛙共作田需要在田块周围留出不超过总面积10%的土地用于建设蛙的饲料投喂平台，使得单位面积水稻基本苗减少，加上有效穗数减少最终降低了水稻产量。岳玉波等[17]研究表明，常规水稻种植处理水稻产量显著高于全部施用有机肥的有机蛙稻共作处理和部分施用有机肥的绿色蛙稻共作处理。刘志达等[16]和郭天荣等[18]研究也表明，不施肥的稻蛙共作处理水稻产量显著低于常规种稻处理，降幅达23.45%~28.16%。本试验表明，施用有机肥的常规种稻处理水稻产量显著高于全生育期不施肥打药的稻蛙共作处理，增幅为3.1%~12.0%。从产量构成因子看，稻蛙共作主要降低了水稻有效穗数从而导致产量下降。刘志达等[16]和郭天荣等[18]则认为，稻蛙共作显著降低了水稻有效穗数、穗粒数和结实率，导致水稻产量降低。这可能与不同试验采用的水稻品种、蛙的养殖密度以及稻田基础肥力等因子差异较大有关。

可见，与常规种稻施用有机肥处理相比，稻蛙共作下养殖适宜密度的黑斑蛙，水稻产量虽有降低，但降低幅度较小，而且稻蛙共作能提高稻谷安全性和黑斑蛙产出，有助于提高单位稻田的经济效益，而且因为不施用化肥和农药，也减少了对环境的污染，从而具有较好的生态效益。