吳 濤，黃 璜，王 忍，谷 婕，伍 佳，向繼恩，隆斌慶，呂廣動

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院／南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙410128）

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，土壤肥力通常通過化學(xué)肥料或者動物糞便等來補(bǔ)充、維持養(yǎng)分，在獲得滿意的產(chǎn)量的同時，不可避免地對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成了一定的污染［1］。我國氮肥、磷肥使用量大，但利用率低，這就意味著除了部分氮素、磷素被水稻、土壤吸收利用外，大部分通過不同的方式如氣態(tài)損失、淋溶和地表徑流等途徑流失到環(huán)境中，對水體和大氣環(huán)境造成污染，如地表水的富營養(yǎng)化、地下水的硝酸鹽污染以及溫室效應(yīng)等［2～6］。

稻田生態(tài)種養(yǎng)模式是依靠動物間互利共生原理以及復(fù)雜的食物網(wǎng)關(guān)系，在不施肥、不打農(nóng)藥的前提下，將水稻種植和動物養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合起來的立體農(nóng)業(yè)種養(yǎng)方式，構(gòu)成了一個獨立的生態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)養(yǎng)分自給自足，從而減少氮磷損失對生態(tài)系統(tǒng)的破環(huán)［7，8］。本研究從稻鴨復(fù)合系統(tǒng)的輸出和輸入途徑出發(fā)，測定灌溉和降雨的氮磷輸入量以及土壤和水稻植株的氮磷吸收量，分析系統(tǒng)中氮素、磷素的遷移和循環(huán)規(guī)律，為減少農(nóng)田系統(tǒng)氮磷流失提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 供試地點與材料

試驗于2017年5～10月在湖南省瀏陽市北圣鎮(zhèn)烏龍社區(qū)科研試驗基地一肥力均勻的稻田自然丘塊上進(jìn)行。該地區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，年平均氣溫15～18℃，≥10℃年活動積溫5000～5800℃，無霜期260～320 d，年降雨量1300～1500 mm。土壤類型為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的紅黃泥水稻土，土壤有機(jī)質(zhì)含量29.68 g／kg，全氮1.21 g／kg，全磷0.61 g／kg，全鉀6.36 g／kg，堿解氮114.07 mg／kg，有效磷20.54 mg／kg，速效鉀80.56 mg／kg。供試中稻品種為黃華占，鴨品種為綠頭野鴨，雞品種為三黃雞，魚品種為鯉魚，泥鰍品種為大鱗副泥鰍。前茬作物是紫云英。

1.2 試驗設(shè)計

試驗田總面積840 m2，試驗共設(shè)6個處理和1個對照，每個處理面積為120 m2，每個處理用田埂分為3個小區(qū)，小區(qū)面積為40 m2。田埂高出水面30 cm，并用塑料膜包被，防止肥水串灌。具體試驗設(shè)計如表1。

表1 試驗設(shè)計Table 1 General situation of test treatment

試驗區(qū)每小區(qū)開挖圍溝，溝寬40 cm，深30 cm。稻田四周用尼龍網(wǎng)搭建圍欄，每隔2 m用木樁固定，木樁插入土中20 cm，高出地面1.8～2.0 m，圍欄向內(nèi)傾斜。在每個處理的任一角落搭建一個鴨棚，供鴨（或雞）休憩、取食，避免飼料進(jìn)入稻田土壤和水體，飼料以稻田自然飼料為主，根據(jù)稻田飼料實際情況酌情喂食早稻谷粒。嚴(yán)格控制紅萍的面積不超過小區(qū)面積的1／3，以保障水中供氧均衡。各小區(qū)設(shè)置獨立的進(jìn)水口和出水口，保證試驗的水環(huán)境一致且又相互獨立，并用80目網(wǎng)過濾，防止魚和泥鰍逃逸。

用2%～3%的食鹽水浸泡3～5 min，對投放前的魚、鰍苗消毒處理，再將魚苗投放至田中。注意放養(yǎng)前的水溫與稻田的水溫相差不超過3℃。一般在水稻插秧后7～12 d左右，待秧苗長出新根系，葉片返青后，將大于2周齡的雛鴨進(jìn)行放養(yǎng)，每個處理放養(yǎng)2只。放養(yǎng)后，保持廂面水位高度剛好在鴨的腳能夠觸碰到泥土的高度，隨著鴨的生長適當(dāng)抬高水位。一般待水稻長至20 cm左右放雛雞，雛雞以體重大于500 g為最佳，最低不少于200 g，每個處理放2只。試驗期間，主要以田間浮游生物、雜草、紅萍為食，視情況投喂飼料，以早稻谷粒為主。水稻齊穗期收獲雞、鴨，水稻收割前15 d收獲魚、鰍。收獲時鴨平均重1.43 kg，雞平均重0.94 kg，魚平均長度達(dá)到15 cm，重0.1 kg左右，最長可達(dá)20 cm，重0.15 kg；泥鰍平均長度達(dá)到9.6 cm。

中稻于5月26日浸種發(fā)芽，6月22日移栽插秧，各個小區(qū)均采用人工插秧的方式進(jìn)行移栽，株行距為20 cm×20 cm。水稻的生長發(fā)育對水位的要求比較嚴(yán)格，結(jié)合水生動物活動所需水位，前期淺水灌溉，高于田面6～8 cm，利于秧苗扎根、分蘗，中期抽穗需大量水分，加深田面水位至12～15 cm，后期灌漿成熟，要經(jīng)常調(diào)整水位，間歇灌溉，一般保持10 cm左右。水產(chǎn)品全部收獲后將水放干為收割做準(zhǔn)備，9月28日收獲。

1.3 測定指標(biāo)及方法

已有研究指出，稻田系統(tǒng)養(yǎng)分中的氮、磷主要來源于施肥、降雨和灌溉，輸出途徑主要包括水稻和水產(chǎn)品吸收、土壤固氮吸磷、N2O和NH3氣體揮發(fā)、地表徑流以及下滲淋溶等。土壤固氮量和吸磷量多來自動物的糞便，而揮發(fā)和徑流流失所占比重較?。?］。本試驗致力于輸入輸出途徑的主要因素測試研究。稻鴨復(fù)合系統(tǒng)養(yǎng)分中氮、磷的輸入主要包括紫云英全量還田氮、磷含量、灌溉水和降雨氮、磷輸入量，輸出主要包括水稻和水產(chǎn)品輸出。

（1）灌溉和降雨氮素、磷素輸入量計算。稻田灌溉一段時間后，從進(jìn)水口采集水樣，每月取樣1次，測定灌溉水總氮、磷含量；利用PC-2Y自動雨量監(jiān)測儀收集降雨信息。根據(jù)公式（1）和（2）分別計算通過灌溉和降雨輸入稻田的氮、磷量。

式中：IN（IP）分別代表通過灌溉輸入稻田的氮（磷）含量（kg／hm2）；n為灌溉次數(shù)；t為灌概時間（S）；V為水流量（m3／s）；Ci為第i次灌概稻田進(jìn)水口處田水總氮（磷）濃度（mg／L）。

式中：RN（RP）代表通過降雨輸入稻田的氮（磷）含量（kg／hm2）；n為降雨次數(shù)；V為降雨量（mm）；Ci為第i次降雨雨水中總氮（磷）濃度（mg／L）；S為小區(qū)面積（hm2）。水樣采用堿性過硫酸鉀氧化—紫外分光光度法測定。

（2）紫云英全量還田N、P含量。供試品種為紫冷艷1號，2016年10月底播種，在4月底隨機(jī)選取3個1 m2樣方，采集地上部鮮樣，稱重計算小區(qū)鮮重，植物鮮樣帶回實驗室在105℃殺青30 min，70℃烘干至恒重，測干物質(zhì)重，算出含水量，干樣用粉碎機(jī)磨碎過100目篩，并測定植物樣品N、P含量，并計算養(yǎng)分累積量。

（3）土壤全N、全P，堿解N、有效P。分別在整地前1 d（5月28日）、水稻生長中期（8月19日）以及水稻收獲后（10月9日），用S形5點采樣法，用內(nèi)徑20 mm的土鉆采集0～20 cm耕層土壤。經(jīng)自然陰干之后混勻研磨，過100目篩后裝入自封袋備用。土壤全N、全P采用H2SO4-H2O2硝化，用荷蘭Skalar公司的連續(xù)流動分析儀（SAN++）測定土樣的氮元素含量。土壤堿解N采用堿解擴(kuò)散法測定，土壤有效P采用紫外分光光度法測定。

（4）植株全N、P。在水稻成熟期，每個小區(qū)選取3株具有代表性的水稻（邊3行不?。斯⑺?、莖、葉分離，然后置于70℃恒溫烘箱烘3 d，測定水稻植株地上部分（分水稻籽粒、莖和葉）生物量，用微型粉碎機(jī)分別將莖、葉和穗粉碎后裝入自封袋。測定時分別稱取樣品0.5 g，采用H2SO4-H2O2法進(jìn)行硝化，用荷蘭Skalar公司的連續(xù)流動分析儀（SAN++）測定植株地上部各器官N、P元素含量（表2）。

（5）動物全N、P。在水稻齊穗期（9月4日）收鴨子和雞，收獲前10 d（9月18日）收獲泥鰍和魚，并稱重；并隨機(jī)取每小區(qū)的1只鴨和雞放血屠宰，血毛收集，內(nèi)臟除去內(nèi)容物，稱得血、毛、頭、掌、內(nèi)臟、肉、皮、骨、油各部分重量，按部位和重量比例每只鴨、雞采樣100 g。泥鰍和魚樣品則隨機(jī)每小區(qū)取3條，宰殺后各部分按比例共取100 g。于105℃烘箱內(nèi)烘24 h后粉碎過100目篩。鴨、雞、魚和泥鰍樣品全N、P含量測定方法同植株樣。

表2 樣品名稱、試驗指標(biāo)及檢測方法Table 1 Sample name，test index and test method

1.4 計算方法

紫云英全氮（磷）量（kg／hm2）=紫云英干物質(zhì)重×氮（磷）濃度

水稻吸氮量（kg／hm2）=（籽粒產(chǎn)量×籽粒含氮量+莖產(chǎn)量×莖含氮量+葉產(chǎn)量×葉含氮量）×25

水稻吸磷量（kg／hm2）=（收獲后水稻總產(chǎn)量×收獲后水稻磷含量-秧苗總量×秧苗磷含量）×10-3

氮（磷）平衡=輸出氮（磷）-輸入氮（磷）

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2013制圖及數(shù)據(jù)處理，SPSS19.0數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并用Duncan法進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮、磷素輸入量

2.1.1 灌溉水氮、磷輸入量

灌溉水是稻鴨復(fù)合系統(tǒng)氮素和磷素重要的來源之一。水稻生長期間稻田灌溉水的總N、總P輸入量如表3所示。由于要保障稻鴨復(fù)合系統(tǒng)中生物的生存需要，除了CK外，其余處理中，當(dāng)小區(qū)水面高度下降至較低時需及時補(bǔ)水，故灌溉量均大于CK。進(jìn)水口處取水樣測試后，總N的平均濃度為3.36 mg／L，總P的平均濃度為0.42 mg／L，根據(jù)公式（1）算出各個處理的總N、總P輸入量。處理D最高，輸入總氮為27.94 kg／hm2，總磷為3.49 kg／hm2。

表3 不同處理下稻田灌溉水總氮、總磷輸入量Table 3 Amounts of total N and total P from irrigation water in different treatments

2.1.2 降雨氮、磷輸入量

降雨作為稻田復(fù)合系統(tǒng)氮、磷輸入的主要途徑之一，為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的養(yǎng)分。水稻生育期間降雨總量為600.8 mm。2017年試驗區(qū)遭遇特大降雨，6月22日到7月5日之間，降雨量突破歷史紀(jì)錄達(dá)到新高，期間降雨量為458.3 mm，占水稻生育期間降雨總量的76.28%。稻鴨復(fù)合系統(tǒng)中不同處理的降雨總N平均濃度為5.09 mg／L，總P的平均濃度為0.34 mg／L，由公式（2）可以算出降雨輸入稻田系統(tǒng)總N量為34.33 kg／hm2，總P量為2.26 kg／hm2，說明稻田大氣沉降N是稻田N素輸入不可忽視的重要因素，且總N的輸入量明顯高出總P的輸入量。

2.1.3 紫云英全量還田氮、磷含量

紫云英作為豆科綠肥，還田能夠有效提高土壤養(yǎng)分［10］。本次紫云英還田試驗中，于4月底盛花期取樣，測得鮮草重為34 055.62 kg／hm2，含水量為80.57%，紫云英干物質(zhì)重為6617.01 kg／hm2。通過單株3次重復(fù)試驗測得N含量為2.29%，P含量為0.16%，全N總量為151.53 kg／hm2，全P總量為10.59 kg／hm2。

2.2 氮、磷素輸出量

稻田生態(tài)系統(tǒng)的氮、磷輸出途徑包括：氨揮發(fā)、地表側(cè)滲淋溶、土壤吸收、植株吸收以及水產(chǎn)品吸收。由于條件有限，本研究對于氣體揮發(fā)及地表側(cè)滲的損失不做研究，僅分析土壤、植株以及水產(chǎn)品的氮磷吸收量。

2.2.1 土壤氮、磷輸出量

土壤作為稻田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與遷移中扮演著不可或缺的角色。土壤可吸收稻田水面及水產(chǎn)品糞便中的營養(yǎng)元素，亦可將這些元素轉(zhuǎn)換釋放出來供給水稻生長發(fā)育。由表4可知，水稻種植中期即8月19日所測土壤中，與CK相比，其余處理的全N含量全部呈現(xiàn)上升趨勢，全N平均增幅達(dá)到32.98%～52.13%，其中以B處理的全N含量最高，A處理次之，C處理增幅最小，且B、A、F、E、D處理均與CK達(dá)到顯著性差異（p＜0.05），說明稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式下不同處理的全N含量顯著高于常規(guī)稻作；而本底值雖然未與處K達(dá)顯著性差異（p＞0.05），但CK的全N含量顯著降低。土壤全P含量上，不同種養(yǎng)模式的處理相比較于CK均呈現(xiàn)上升趨勢，各處理全P含量由高到低依次為B＞F＞C＞D、E＞A＞CK，平均增幅為7.55%～45.28%，各處理與CK均達(dá)顯著性差異（p＜0.05），土壤全P增加明顯；且CK與本底值也達(dá)到顯著性差異（p＜0.05），降幅較大。

水稻收獲后所測土壤中，與CK相比，其余處理的土壤全N含量差異明顯，均呈現(xiàn)上升趨勢，高于水稻生育中期的平均含量（1.33 g／kg），平均增幅為11.97%～25.64%，以B處理最高，A處理次之，B、A、F、D、E處理以及C處理均與CK呈顯著性差異（p＜0.05），全N增幅顯著；CK與本底值亦呈顯著性差異（p＜0.05），說明土壤常規(guī)稻作全N降幅明顯。土壤全P中，與水稻生育中期相比（8月19日），C處理和F處理出現(xiàn)下降現(xiàn)象，其余則繼續(xù)上升；與CK相比，除了C處理與之持平外，其余處理均呈現(xiàn)上升趨勢，平均增幅為8.77%～38.60%，以B處理最高，D處理次之，B、D、F處理均與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05），而CK土壤全P含量雖然低于本底值，但相差幅度不大，與本底值差異不顯著（p＞0.05）（表4）。

表4 不同處理下不同時期土壤全氮、全磷含量 g／kgTable 4 Content of total nitrogen and total phosphorus in soil under different treatments

稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式對土壤速效養(yǎng)分的影響如表5所示。試驗開始前共重復(fù)取本底值土樣3份，其中有效P平均含量為20.54 g／kg，堿解N平均含量為114.07 g／kg。在水稻中期（8月19日）所測試的土壤中，相比較于CK，其余處理的堿解N含量均呈現(xiàn)增加趨勢，以B、C、F、D、E處理增幅明顯，分別增加25.01%、23.40%、22.96%、13.61%、4.24%，且5個處理與CK均達(dá)到顯著性差異（p＜0.05），而A處理增幅較小，與CK差異不顯著（p＞0.05）。有效P含量方面，稻鴨復(fù)合種養(yǎng)下的不同處理均高于CK，其中，B處理增幅最大，為24.01 g／kg，A處理次之，增幅最小的是D處理，僅為0.94 g／kg，A、B、C、E、F處理均與CK呈顯著性差異（p＜0.05），說明這5個處理的有效P含量較高。而CK與本底值也構(gòu)成顯著性差異（p＜0.05），表明在本底值的基礎(chǔ)上，CK的有效P消耗較快。

水稻收獲后對土壤的測試結(jié)果顯示：相比較于水稻生育中期（8月19）各處理堿解N平均值106.59 g／kg，收獲后各處理土壤堿解N含量平均值為115.56 g／kg，增加8.97 g／kg，增幅為8.42%；與CK相比，其余處理土壤堿解N含量明顯較高，以E處理含量最高，F(xiàn)處理次之，最小的是D處理，其中，E處理與CK構(gòu)成顯著性差異（p＜0.05），其余處理雖然堿解N含量高于CK，但是差異不大。相比較于水稻生育中期（8月19）各處理有效P平均值16.33 g／kg，收獲后各處理有效P含量平均值為17.63 g／kg，增加1.30 g／kg，增幅為7.96%；與CK相比，各處理的有效P含量均呈現(xiàn)增加趨勢，其中以B處理含量最高，A處理次之，F(xiàn)處理含量最小，A、B、C、D、E和F處理均與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05），同時，CK與本底值也構(gòu)成了顯著性差異（p＜0.05）。

表5 不同處理下土壤速效養(yǎng)分的含量變化 g／kgTable 5 Changes in the content of soil available nutrients under different treatments

2.2.2 水稻氮、磷輸出量

稻鴨復(fù)合系統(tǒng)中養(yǎng)分的遷移循環(huán)的主要目的之一就是保障水稻獲得充足的養(yǎng)分。由表6可知，系統(tǒng)中養(yǎng)分遷移至水稻各部分的量，與CK相比，莖稈部分各處理的總N含量均明顯增加，依次表現(xiàn)為：D＞C＞F＞E＞A＞B，增幅19.45%～42.21%，其中，D、C處理與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05），其余處理雖呈現(xiàn)增加趨勢，但未與CK達(dá)顯著性差異（p＞0.05），增幅不明顯；總P吸收量上，與CK相比，除了B處理外，其余處理吸收量均增加，平均增幅為17.04%，其中D處理增幅最大，平均吸收量達(dá)到3.14 g／kg，高出CK 0.91 g／kg，增幅達(dá)到40.81%，達(dá)顯著性差異（p＜0.05）。B處理平均吸收量相比較于CK下降0.01 g／kg，降幅0.45%，差異不明顯，A、B、C、E、F處理均未與CK達(dá)顯著性差異（p＞0.05）。

與處理CK相比，葉片總N含量除A處理外，其余處理均呈現(xiàn)增加趨勢，尤以D、C、F和B處理增幅較 大，分 別 增 加 36.74%、33.22%、35.96%、39.45%，均與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05），而A處理則出現(xiàn)下降現(xiàn)象，平均值降低0.06 g／kg，降幅0.39%，差異不大。葉片總P含量方面，與CK相比，除了A處理外，其余處理均呈現(xiàn)上升趨勢，平均總P吸收量達(dá)到2.33 g／kg，增幅為10.10%～25.25%，尤以D處理最高，B處理次之，兩者均與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05）；其他處理則增幅不明顯，未與CK達(dá)顯著性差異（p＞005）；A處理相比較于理CK平均吸收總P量降低0.18 g／kg，降幅9.09%，差異較大。

谷?？侼含量上，各個處理表現(xiàn)差異較大，與CK相比，有增有減，僅D處理的吸收量大于CK，平均增加0.37 g／kg，增幅2.41%，兩者差異不顯著。除了D處理外，其余處理相比較于CK均表現(xiàn)出不同程度的下降，平均下降幅度為1.69%～23.39%，尤其以A、B處理兩者下降幅度最大，均與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05）；而在谷?？侾含量上，與CK相比，稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式下的不同處理吸收總P量均低于常規(guī)稻作，平均低0.31%～23.53%，A、B和C處理均與CK達(dá)顯著性差異（p＜0.05），表明三者的谷?？侾含量與常規(guī)稻作差距明顯。

水稻輸出總量方面，各處理間差異顯著。CK的總N輸出量為216.77 kg／hm2，顯著低于F處理的281.27 kg／hm2、D處理的280.00 kg／hm2和C處理的270.99 kg／hm2（p＜0.05），雖然A、B、E處理的總N輸出量也高于CK，但是相差不大，差異不顯著（p＞0.05）；稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式下的不同處理相比較于常規(guī)稻作，平均輸出量提高0.78%～29.76%，說明稻鴨、稻魚等共作模式套養(yǎng)萍能夠促進(jìn)水稻吸N。而水稻輸出總P量上，相較于CK，各處理的吸P量均得到提升，呈現(xiàn)顯著上升的趨勢，平均增加22.28%～48.79%，以D 處理最高，達(dá)到17.82 kg／hm2，F(xiàn)處理次之，C處理提升幅度最小。A、B、C、D、E、F處理與CK均達(dá)到顯著性差異（p＜0.05）。說明稻田中水生動物的活動以及紅萍的作用，抑制了雜草的生長，減少了稻田中藻類及其他微生物等對N、P的吸收，極大地提高了水稻的吸收量。

表6 不同處理下水稻地上部分植株的氮、磷含量以及輸出總量Table 6 Total N and total P content and rice output of the plant on the ground part of rice under different treatments

2.2.3 水產(chǎn)品氮、磷輸出量

如表7所示，D處理水產(chǎn)品總N量和總磷量均為最高，A處理水產(chǎn)品總N量和總P量均為最低，各處理總N含量從高到低依次為：D＞F＞E＞C＞B＞A，總P含量依次從高到低為：D＞F＞C＞E＞B＞A。水產(chǎn)品總N含量中，D處理與A、B和C處理均達(dá)到顯著性差異（p＜0.05），F(xiàn)處理與A、B處理達(dá)顯著性差異（p＜0.05），說明各處理中水產(chǎn)品的吸N量相差較大；水產(chǎn)品總P含量中，D處理與A處理有顯著性差異（p＜0.05）。

表7 不同處理下水產(chǎn)品氮、磷輸出量 kg／hm2Table 7 Different treatment of nitrogen and phosphorus output of sewer products

2.3 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)氮素平衡

稻鴨復(fù)合系統(tǒng)中的N素平衡分析如表8所示。各個不同處理中N素輸出與輸入量均不相同，在各個處理中，紫云英N輸入量是輸入途徑的絕對支撐，所占比例為71.52%～72.76%，而降雨和灌溉輸入的N素則相對較少。輸出路徑上，水稻吸收N量成為最大的輸出源，由于CK只有初級生產(chǎn)，其輸出途徑只有水稻吸收。除了CK外，A、B、C、D、E、F處理水稻吸收N素占總輸出N量的比例分別為96.21%、96.22%、96.50%、95.93%、95.72%、96.14%，可見，稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式下，水稻對稻田N素的吸收能力顯著提高。稻田N素平衡等于稻田總的N素輸出減去總的N素輸入。表2～6可知，各個處理的氮素系統(tǒng)內(nèi)輸出均大于系統(tǒng)外輸入，當(dāng)農(nóng)田輸出氮總量與輸入氮總量之差為正值，即△N=N輸出-N輸入≥0，則表明農(nóng)田系統(tǒng)的氮呈現(xiàn)為“虧缺”狀態(tài)，此時土壤中沒有氮累積，氮的損失量相對較小，不產(chǎn)生環(huán)境污染。各個處理中的△N均為正值，說明綠肥還田處理CK以及稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式的不同處理均有效的提高了N素利用率，而與CK相比，其余稻鴨系統(tǒng)下的不同處理的△N值高于CK，以F和D處理最為顯著，最低的為A處理。

表8 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)氮素平衡 kg／hm2Table 8 Nitrogen balance in rice-duck complex system

2.4 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)磷素平衡

如表9所示，各個處理中的P素輸入量、輸出量各不相同，但總體上差異不大。紫云英還田全P量是P素輸入源的主要途徑，所占比例為65.13%～66.98%，灌溉水輸入磷量平均所占比例為19.23%～21.22%，降雨輸入磷量所占比例為13.41%～13.79%。輸出途徑上，水稻輸出占主要因素，平均占P素輸出總量的95%以上。稻田磷素平衡上，A、C、E處理同CK一樣，△P值為負(fù)數(shù)，說明稻田中磷素尚有盈余。而B、D和F處理的△P值為正數(shù)，表明稻田磷素處于不足狀態(tài)。各處理的△P值均高于CK，尤以D處理最高，說明稻鴨復(fù)合系統(tǒng)稻田中的磷素得到了充分利用。

表9 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)磷素平衡 kg／hm2Table 9 Phosphorus balance in rice-duck complex system

3 討論

3.1 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)中不同種養(yǎng)模式下的氮素遷移與循環(huán)

氮素的遷移和循環(huán)是提高稻田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分利用率的重要途徑之一。不同研究者對稻田復(fù)合種養(yǎng)系統(tǒng)中的N輸入量與N輸出量的高低結(jié)果表現(xiàn)不一，有的得出系統(tǒng)N輸出大于N輸入［11］，有的則認(rèn)為N輸入大于N輸出［12，13］。本研究中，在稻鴨復(fù)合系統(tǒng)下的不同處理中，各個處理的N素輸入量總體上相差不大。但是在N素輸出方面，各個處理普遍高于對照，而水產(chǎn)品輸出N量相差不大，因此水稻吸N量的高低成為差異存在的決定因素。由表7和表3可知，各處理吸N量高于CK主要是由于莖和葉方面的N含量顯著較高，以及干物質(zhì)重上高于CK，而谷粒上含量和干物重相差不大。這說明，稻鴨復(fù)合種養(yǎng)能夠提高水稻莖、葉的N含量和干物質(zhì)重量，而對谷粒的N含量提升卻不盡相同，這與前人研究的結(jié)論相同［7］。輸入系統(tǒng)的N素，絕大部分被水稻吸收，而由于次級生產(chǎn)者的存在，抑制了雜草和藻類的生長，捕食稻田生態(tài)系統(tǒng)中的微生物，然后再通過排泄糞便的形式歸還稻田，為水稻生長發(fā)育提供充足的養(yǎng)分，致使水稻吸N量高于沒有次級生產(chǎn)者的對照。同時，相比CK，各處理土壤全N含量和堿解N含量明顯增加，表明稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式有效地提高了氮素利用率。而與本底值相比，CK的全N含量和堿解N含量明顯降低，而其余處理的全N含量增加，堿解N含量有增有減，說明稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式能夠有效維持土壤肥力，充分發(fā)揮土壤固氮能力，減少氮素流失對環(huán)境造成的破壞。

3.2 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)中不同種養(yǎng)模式下的磷素遷移與循環(huán)

磷素是生物必須的營養(yǎng)元素之一，磷素在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用有利于減少P素流失，P素含量的高低決定了土壤肥力和土壤生產(chǎn)力。眾多學(xué)者對稻田P素的遷移和循環(huán)路徑做出了大量研究，認(rèn)為P素輸出量大于P素輸入量［12］。本研究中，△P的值正負(fù)參半，各處理在磷素輸入總量相差不大的基礎(chǔ)上，表明不同處理下P素的利用率差異較大，其中水稻吸收磷量成為磷素輸出的決定因素，而水稻吸磷量中，雖然莖、葉的P素高于CK，但谷粒的P含量均低于CK，說明稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式能夠提升水稻莖葉P含量，但降低了谷粒的P含量，導(dǎo)致稻田系統(tǒng)P素平衡中結(jié)果不一。土壤吸磷也是P素遷移循環(huán)的路徑之一。土壤全P反映了土壤中P素的儲備量，是潛在的肥力，而有效P直接影響作物對土壤P素的吸收利用，表明土壤供P能力。本研究中，水稻收獲后土壤全P含量較水稻生育中期得到有效提升，這是由于次級生產(chǎn)者的加入，其田間活動翻耕泥土，有效地促進(jìn)了土壤對全P的吸收，跟CK相比，稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式下各處理的土壤全P含量均高于對照，動物的排泄物參與系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)，促進(jìn)了土壤吸收。同時，土壤有效P較CK均得到提升，但與本底值相比有所降低，說明稻鴨復(fù)合種養(yǎng)能夠提高土壤有效P的吸收量，但總體上由于P素輸入較低，系統(tǒng)供P不足，稻田系統(tǒng)土壤有效P含量降低，存在缺P狀況。

3.3 紅萍參與下的稻鴨復(fù)合種養(yǎng)對氮、磷素遷移與循環(huán)的影響

本研究中，B、D、F處理均套養(yǎng)紅萍，可以看出紅萍參與下的稻鴨復(fù)合種養(yǎng)模式對稻田系統(tǒng)氮、磷遷移和循環(huán)影響較大。水稻收獲后，養(yǎng)萍的3個處理的土壤全N、全P含量均高于不養(yǎng)萍的，兩兩相比，土壤全N上B處理比A、D處理比C、F處理比E處理分別高出0.68%、2.29%、3.70%，土壤全P上，分別高出21.54%、22.81%、6.45%，說明套養(yǎng)萍能夠提升土壤全N、全磷含量。而土壤速效養(yǎng)分方面，與不養(yǎng)萍相比，養(yǎng)萍處理中僅B處理的堿解N含量和有效P含量高于不養(yǎng)萍的A處理，其余兩個養(yǎng)萍處理反而降低，但總體上沒有太大差異，表明套養(yǎng)萍對土壤速效養(yǎng)分的影響不大。水稻植株方面，養(yǎng)萍與不養(yǎng)萍的處理相比，雖然莖的N、P含量表現(xiàn)不一致，但葉和谷粒的全N、全P含量上，養(yǎng)萍處理均高于不養(yǎng)萍處理，因此總體上養(yǎng)萍處理植株地上部分的全N、全P含量較高，養(yǎng)萍促進(jìn)了水稻對稻田系統(tǒng)的N素、P素吸收。同時，養(yǎng)萍處理一定程度上增加了小區(qū)水產(chǎn)品的全N、全P的含量，提高了系統(tǒng)中養(yǎng)分利用效率。