梁玉剛，胡雅林，陳奕沙，黃 璜，余政軍

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128）

稻鴨共育作為“水稻種植與動(dòng)物養(yǎng)殖”兩者相結(jié)合的傳統(tǒng)農(nóng)耕經(jīng)典模式，已在我國稻作文化中傳承千余年。春秋戰(zhàn)國時(shí)代已有馴化野鴨應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的記載，明清時(shí)代放牧于稻田，初步形成鴨子應(yīng)用于水稻生產(chǎn)的雛形［1］。稻鴨共育模式雖起源于中國，但卻發(fā)展并成熟于日本。20世紀(jì)末期，我國從日本引進(jìn)成熟的稻鴨共育配套技術(shù)后［2］，農(nóng)技推廣部門與學(xué)者根據(jù)我國不同水稻栽培區(qū)域的實(shí)際需要，對(duì)其開展了深入而系統(tǒng)的基礎(chǔ)性和應(yīng)用性研究。近些年，我國稻鴨共育模式的理論研究和技術(shù)示范均取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，從經(jīng)濟(jì)效益［3］、生態(tài)學(xué)效應(yīng)［4］、產(chǎn)量［5］、肥料和農(nóng)藥施用［6］、土壤質(zhì)量［7］、生物多樣性［8］、雜草防控［9］、病蟲害防治［10］、稻米品質(zhì)［11］、水稻生長(zhǎng)性狀［12］、根系生長(zhǎng)性狀［13］、群體結(jié)構(gòu)［14］、減排溫室氣體［15，16］和水稻種植與鴨子養(yǎng)殖的配套技術(shù)研發(fā)［17］等方面開展了系統(tǒng)性研究，充分挖掘了稻鴨共育模式所具有的優(yōu)勢(shì)，為稻鴨共育模式應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，對(duì)實(shí)現(xiàn)水稻“綠色、優(yōu)質(zhì)、高效、豐產(chǎn)”的生產(chǎn)目標(biāo)具有重要意義。

水稻產(chǎn)量的形成過程，其實(shí)質(zhì)是植株個(gè)體與群體的干物質(zhì)積累、分配、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化的過程。水稻生殖生長(zhǎng)階段的干物質(zhì)積累對(duì)籽粒灌漿及最終產(chǎn)量形成具有重要作用［18］。水稻生長(zhǎng)后期無效分蘗的消減［19］、劍葉SPAD值［20］、根傷流液［21］等與植株干物質(zhì)積累密切相關(guān)。有關(guān)稻鴨共育對(duì)水稻生長(zhǎng)前中期生長(zhǎng)性狀影響的研究已有大量報(bào)道，關(guān)于水稻生長(zhǎng)后期劍葉SPAD值、根傷流液、籽粒灌漿等研究甚少。為此，本文通過稻鴨共育、常規(guī)水稻栽培和不施化學(xué)藥劑栽培水稻的對(duì)比試驗(yàn)，調(diào)查水稻分蘗、地上部干物質(zhì)、劍葉SPAD值、根傷流液和籽粒灌漿動(dòng)態(tài)變化及水稻產(chǎn)量，揭示水稻籽粒灌漿期間地上部相關(guān)農(nóng)藝性狀的變化，從而進(jìn)一步為稻鴨共育模式應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2016年7～11月在湖南省瀏陽市北盛鎮(zhèn)烏龍社區(qū)科研基地進(jìn)行。該地區(qū)以種植雙季稻為主，屬于亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年降水量1200～1500 mm，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的有效積溫5000～5500℃，無霜期260～320 d。土壤基本情況如表1。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤基本情況Table 1 The basic situation of the farmland in the test region

1.2 試驗(yàn)材料

供試水稻品種為中早39，浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司生產(chǎn)；鴨子品種為湖南瀏陽當(dāng)?shù)芈轼?；?fù)合肥料：N∶P2O5∶K2O（15∶15∶15），總養(yǎng)分≥45%，由江西正邦生物化工有限公司生產(chǎn)；尿素為總氮≥46.4%，粒徑0.85～2.80 mm，重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)方法

設(shè)稻鴨共育（RD）、常規(guī)水稻栽培（RH）和不施任何藥劑栽培水稻（CK）3個(gè)處理。小區(qū)面積200 m2，3次重復(fù)。晚稻插秧前，3個(gè)處理均采用機(jī)耕翻地，秸稈全量還田，不施任何基肥；機(jī)耕翻地后，直至插秧前均保持稻田約2 cm的淺水層；各小區(qū)均用泥巴砌成寬約0.35 m，高約0.30 m的田埂并進(jìn)行覆膜；用竹竿和尼龍網(wǎng)圍住養(yǎng)鴨小區(qū)，且利用稻田田埂合理搭設(shè)鴨棚以供鴨子休息。

晚稻7月28日移栽，插秧深度約為5 cm，株距和行距分別為20 cm和25 cm。水稻全生育期，RD和CK處理均不噴施除草劑和殺蟲劑，RH處理于水稻插秧10 d后施用除草劑，孕穗始期噴施殺蟲劑。3個(gè)處理均在水稻插秧12 d后追施尿素187.50 kg／hm2，分蘗盛期追施復(fù)合肥525 kg／hm2。水分管理方式為深水活蔸，淺水分蘗，有水壯苞抽穗，后期干干濕濕，不過早脫水。RD處理在水稻插秧15 d后投放15日齡幼鴨180只／公頃。依據(jù)具體情況適當(dāng)投放餌料，每天查看鴨子活動(dòng)情況，輔助喂食、人工驅(qū)趕等辦法引導(dǎo)鴨子在田中均勻作業(yè)，并嚴(yán)防鴨子外逃和天敵傷害。水稻乳熟期收回鴨子，稻鴨共育時(shí)間約為55 d。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.4.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

水稻成熟時(shí)，每小區(qū)均取樣15蔸，3次重復(fù)，用于調(diào)查水稻有效穗、無效穗、每穗總粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重等。實(shí)際產(chǎn)量計(jì)量時(shí)每個(gè)小區(qū)均取樣5點(diǎn)，每點(diǎn)取樣面積2 m×2 m。

1.4.2 分蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查

水稻分蘗始期，每小區(qū)均隨機(jī)固定5點(diǎn)（每點(diǎn)有水稻15蔸）進(jìn)行分蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查，8月15日開始，9月26日止，每隔5 d調(diào)查1次。

1.4.3 植株地上部干物質(zhì)積累調(diào)查

分別于分蘗期、孕穗期、抽穗期、齊穗期和成熟期進(jìn)行取樣，每小區(qū)取樣5蔸，調(diào)查單株水稻（包含其分蘗）地上部干物質(zhì)積累量。

1.4.4 劍葉SPAD值測(cè)定

劍葉葉片SPAD值測(cè)定前，每小區(qū)均用紅色標(biāo)記牌標(biāo)記60株長(zhǎng)勢(shì)一致的水稻主莖。水稻孕穗初期采用SPAD-502測(cè)定劍葉葉片SPAD值，9月8日始，10月20日止，每隔5 d測(cè)一次。

1.4.5 水稻根傷流強(qiáng)度測(cè)定

水稻孕穗末期，采用簡(jiǎn)易收集法［22］進(jìn)行水稻傷流液收集。每個(gè)小區(qū)選取5蔸具有平均莖蘗數(shù)的水稻植株進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定時(shí)基部節(jié)間的傷流在距地面15 cm處收集。每隔7 d測(cè)定一次，收集時(shí)間為當(dāng)日18：00～次日6：00，遇雨延后。

1.4.6 籽粒灌漿指標(biāo)測(cè)定

水稻抽穗初期，每小區(qū)均用紅色標(biāo)記牌標(biāo)記同一天抽穗的植株150株，7 d后每小區(qū)取20株稻穗，帶回實(shí)驗(yàn)室用烘箱烘至衡重后，取強(qiáng)勢(shì)粒（上部一次枝梗籽粒）和弱勢(shì)粒（下部二次枝梗籽粒）各5粒稻谷混合后，進(jìn)行稱重。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，并用最小顯著差異法（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

由表2可知，與CK處理相比，RD和RH處理水稻產(chǎn)量分別增加95.41%和86.48%，且均達(dá)到顯著性差異；有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重均呈增加的趨勢(shì)，且有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重均達(dá)到顯著性差異。與RH處理相比，RD處理產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率分別增加4.79%、9.45%、2.08%和5.33%，其中有效穗數(shù)達(dá)到顯著性差異；千粒重減少1.70%，但未達(dá)到顯著性差異。

表2 各處理水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子比較Table 2 Yield and yield components of rice under different treatments

2.2 分蘗動(dòng)態(tài)

由圖1可知，RH和RD處理水稻分蘗數(shù)整體均呈增加趨勢(shì)，9月13日均達(dá)到最大值，分別為3.35和2.90；隨后RH處理呈減小趨勢(shì)，RD處理保持穩(wěn)定。CK處理在9月1日和9月13日出現(xiàn)兩個(gè)峰值，分別為2.03和1.98，隨后均呈減少趨勢(shì)，以9月13日后較為明顯。與CK處理相比，9月26日RH和RD 處理的分蘗數(shù)分別增加81.55%和72.62%。

2.3 植株地上部干物質(zhì)積累

由表3可知，與RH和CK處理相比，RD處理植株地上部干物質(zhì)均呈增加趨勢(shì)，增幅為2.34%～44.11%；在孕穗期、抽穗期、齊穗期和成熟期，與CK處理均達(dá)到顯著差異；在齊穗期和成熟期與RH處理達(dá)到顯著差異。

圖1 不同處理的水稻分蘗動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of rice tillering under different treatments

表3 不同處理的水稻地上部干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Table 3 Dynamic of dry matter weight of shoot under different treatments

2.4 劍葉葉片SPAD

3個(gè)處理劍葉葉片SPAD值均呈先增加后減少的趨勢(shì)，且均在9月26日達(dá)到最大值，分別為44.65、44.27和43.09。與CK相比，RD和RH處理劍葉葉片SPAD值均呈增加的趨勢(shì)，增幅分別為0.02%～10.78%，其中RD處理在9月8日～10月14日均與CK處理達(dá)到顯著差異，RH處理除9月20日和10月20日外，其余均與CK均達(dá)到顯著差異（表4）。

表4 不同處理的劍葉葉片SPAD值動(dòng)態(tài)Table 4 Dynamic of flag leaf SPAD under different treatments

2.5 植株根傷流液

RD和CK處理植株根傷流液在9月18日～10月20日均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，9月25日均達(dá)到最大值，分別為27.05和19.69；9月18日RH處理達(dá)到最大值，為25.9，隨后呈減少趨勢(shì)。與CK和RH處理相比，RD處理植株根傷流液均處于較高的數(shù)值，且RD處理在9月18日～10月20日均與CK處理達(dá)到顯著性差異，在10月7日與RH處理達(dá)到顯著性差異（表5）。

表5 不同處理的水稻根傷流液變化動(dòng)態(tài)Table 5 Dynamic of the root bleeding sap under different treatments

2.6 籽粒灌漿動(dòng)態(tài)變化

由圖2可知，3個(gè)處理在9月20日至10月20日水稻籽粒重均呈增加的趨勢(shì)，9月20日至10月2日增幅較快，10月2日至10月8日增幅減慢，10月8日至10月20日增幅達(dá)到最慢，且RD和RH處理水稻籽粒重優(yōu)于CK處理。與CK處理相比，RH處理在9月20日至10月2日水稻籽粒重增幅趨勢(shì)較為一致，10月2日至10月8日增幅加快，10月8日至10月20日增幅較慢。與RH處理相比，RD處理在9月20日至10月14日增幅較為一致，10月14日至10月20日增幅較快。

圖2 不同處理水稻籽粒灌漿動(dòng)態(tài)Fig.2 Dynamic of rice grain filling under different treatments

3 討論

3.1 稻鴨共育利于降低水稻分蘗的峰值，促進(jìn)干物質(zhì)的積累

與RH處理相比，RD處理在水稻分蘗中后期基本保持著穩(wěn)定的分蘗數(shù)，且分蘗峰值相對(duì)較低，這與前人［12，17］的研究結(jié)果較為一致。RD處理在水稻抽穗期至成熟期地上部干物質(zhì)顯著高于RH處理。上述結(jié)果表明，稻鴨共育在抑制無效分蘗產(chǎn)生的同時(shí)，能夠提高地上部干物質(zhì)的積累。此種現(xiàn)象的產(chǎn)生，可能是水稻插秧15 d后投放幼鴨于稻田，鴨子在田間活動(dòng)對(duì)水稻生長(zhǎng)產(chǎn)生持續(xù)的刺激，一定程度上抑制了水稻生長(zhǎng)中后期分蘗的產(chǎn)生，降低了水稻分蘗的峰值，減少了水稻無效分蘗。抑制水稻無效分蘗有利于其它莖蘗合理分配生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。同時(shí)，鴨子排泄糞便能夠直接作用于水稻根系，促進(jìn)水稻有效莖蘗的生長(zhǎng)。此外鴨子在稻田不間斷地活動(dòng)，能夠改善水稻生長(zhǎng)中后期的群體環(huán)境，利于水稻群體下部的透風(fēng)透光，從而為植株積累更多的干物質(zhì)營(yíng)造良好的環(huán)境。

3.2 稻鴨共育提高劍葉葉片SPAD值與根傷流，促進(jìn)籽粒灌漿

前人研究表明，減緩水稻生長(zhǎng)后期的葉片衰老［23，24］，提高根系活力［25］，能夠增加水稻籽粒灌漿的時(shí)間，提高籽粒灌漿的質(zhì)量，進(jìn)而利于水稻產(chǎn)量的增加。本研究以劍葉葉片SPAD值和根傷流液衡量水稻生長(zhǎng)后期的生長(zhǎng)情況。研究結(jié)果表明，與RH處理相比，RD處理水稻劍葉葉片SPAD值和根傷流液在水稻生長(zhǎng)后期均處于較高水平。RD處理根系活力的提高有利于根系吸收、合成更多的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部，保障水稻生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。劍葉葉片SPAD值的提高，利于減緩劍葉葉片衰老，保障水稻進(jìn)行高效的光合作用，積累更多的化學(xué)能，增加水稻籽粒灌漿的時(shí)間，促進(jìn)水稻籽粒灌漿持續(xù)高質(zhì)量進(jìn)行，從而有利于提高籽粒充實(shí)度和粒重。

3.3 稻鴨共育維持水稻產(chǎn)量穩(wěn)定

有關(guān)鴨稻共育對(duì)水稻產(chǎn)量的影響已有諸多報(bào)道，但由于不同研究者所采用的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)材料和田間管理措施等不同，研究得到的結(jié)果并不一致，水稻產(chǎn)量有增產(chǎn)［26］、持平和減產(chǎn)［27］等不同的研究結(jié)論。本研究結(jié)果表明，與RH處理相比，RD處理水稻實(shí)際產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)。產(chǎn)量構(gòu)成因子千粒重呈減小趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著差異，而水稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和每穗總粒數(shù)呈增加的趨勢(shì)，從而保證了水稻實(shí)際產(chǎn)量的穩(wěn)定。

4 結(jié)論

稻鴨共育模式能夠降低水稻分蘗的峰值，控制無效分蘗的產(chǎn)生，通過鴨子排泄糞便和不間斷地活動(dòng)，能夠改善水稻群體環(huán)境，促進(jìn)地上部干物質(zhì)的積累。水稻劍葉葉片SPAD值和根傷流液保持在較高的水平，利于提高水稻籽粒充實(shí)度和粒重，為水稻最終產(chǎn)量的形成奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)水稻種植與鴨子養(yǎng)殖的互惠互利。