石 偉，楊 涓，楊玲霞，邱小琮

（1.銀川市水產(chǎn)技術推廣服務中心，銀川 750001；2.寧夏大學，a.生命科學學院；b.農(nóng)學院，銀川 750021）

鹽堿土是目前世界上廣泛存在和分布的一種土地資源，嚴重影響農(nóng)作物的正常生長發(fā)育，制約農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是目前世界上最嚴峻的環(huán)境問題之一［1，2］。寧夏的鹽堿土主要廣泛分布在北部引黃灌區(qū)，鹽漬化土壤面積最高達24.06 萬hm2，占現(xiàn)有耕地面積的48.93%，且多為中低產(chǎn)田或撂荒地。寧夏北部地區(qū)干旱少雨，蒸發(fā)強烈，地勢平坦低洼，是西北平原上的匯水和聚鹽地區(qū)，鹽漬化嚴重，直接影響寧夏的農(nóng)業(yè)和糧食生產(chǎn)安全，因此改良和利用這些鹽堿地資源對于改善寧夏的生態(tài)環(huán)境、促進西北地區(qū)糧食安全生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義［3-6］。針對鹽堿地的開發(fā)、改良及利用，國內外學者提出了許多措施，其中在鹽堿地種植水稻成為一系列措施中的重要組成部分［7-9］。

2017 年，中央1 號文件提出了“推進稻田綜合種養(yǎng)和低洼鹽堿地養(yǎng)殖”［10］。稻漁共作是一種綠色高效循環(huán)農(nóng)業(yè)模式，可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)減排增效，以其“以漁促稻、穩(wěn)糧增效、質量安全、生態(tài)環(huán)保”的優(yōu)勢得到廣泛認可，成為近年來生態(tài)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的杰出代表之一［11，12］。寧夏素有“塞上江南、魚米之鄉(xiāng)”的美譽，依靠引黃灌區(qū)獨特的氣候和地理位置優(yōu)勢，形成了水稻、漁業(yè)等各具特色的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，在低洼的鹽堿地區(qū)進行稻漁共作，可將寧夏的2 個特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)很好地結合，通過推進水稻種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖綜合協(xié)調發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效，符合生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、高效農(nóng)業(yè)的特點和可持續(xù)發(fā)展的要求，同時對實現(xiàn)鹽堿地改良利用、維護國家糧食安全具有重要的意義。本研究在前人研究基礎上，開展低洼鹽堿地的稻漁共作試驗，從水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量等方面來探討鹽堿地的稻漁共作效應，旨在為鹽堿地稻漁共作生產(chǎn)條件下水稻安全優(yōu)質高產(chǎn)栽培與調控提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點設在寧夏引黃灌區(qū)賀蘭縣常信鄉(xiāng)光明村的銀川科海生物技術有限公司養(yǎng)殖基地的鹽堿地。按照稻漁工程對稻田實施工程化改造，建設寬溝深槽，環(huán)溝寬5.0 m，深1.5 m。按照工程化循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)建設配套的進排水渠、場區(qū)水、電、路、綠化等基礎設施。

試驗田塊6 塊，2 塊田為普通水稻田（單作水稻，CK），另外4 塊田設置稻-蟹（大眼幼體）、稻-魚（鯉）2 種不同稻漁種養(yǎng)模式，測定相應的水稻農(nóng)藝性狀和土壤指標，對鹽堿地稻漁種養(yǎng)模式進行分析研究。表1 為稻漁田塊及水溝面積。

表1 稻漁田塊及水溝面積

1.2 稻漁種養(yǎng)模式設計

種植水稻品種為D10 號，稻田采用旱直播，外埂圍防逃膜護欄，進排水設防逃網(wǎng)。放養(yǎng)的水產(chǎn)動物分別為大眼幼體、鯉。水稻播種及水產(chǎn)動物苗種放養(yǎng)情況見表2。

表2 稻漁共作模式

1.3 指標測定

測定水稻分蘗數(shù)、葉面積、地上部干物質量、產(chǎn)量等指標及土壤pH。

2 結果與分析

2.1 低洼鹽堿地稻漁共作對水稻及水產(chǎn)動物產(chǎn)量的影響

表3 為稻漁共作試驗結束后水稻產(chǎn)量及水產(chǎn)動物收獲情況。不同模式下水稻產(chǎn)量存在一些差異。稻-蟹、稻-魚共作和單作水稻的平均產(chǎn)量分別為7 109、7 262、6 843 kg/hm2，稻-蟹、稻-魚共作水稻產(chǎn)量比單作水稻分別增加3.9%和6.1%。由此可知，稻漁共作有利于促進水稻產(chǎn)量提高。

表3 不同種養(yǎng)模式下水稻及水產(chǎn)動物產(chǎn)量

2.2 低洼鹽堿地稻漁共作對水稻生長性狀的影響

圖1 不同種養(yǎng)模式下水稻分蘗數(shù)的變化

2.2.1 水稻分蘗數(shù) 水稻的分蘗數(shù)與水稻光合作用、干物質積累、產(chǎn)量形成等密切相關。由圖1 可知，各處理下的水稻分蘗數(shù)均呈先逐漸增多后減少的變化規(guī)律。在整個生育期內，共作水稻的分蘗數(shù)大于單作水稻，說明水產(chǎn)動物的養(yǎng)殖對水稻的分蘗具有一定的促進作用。在抽穗期，各處理下水稻的分蘗數(shù)達到峰值，稻-蟹、稻-魚和單作水稻模式的水稻分蘗峰值分別為 12.38、12.50、11.63 個/穴，在分蘗至抽穗期差異不顯著，乳熟期呈顯著性差異（P<0.05）。抽穗期后，各處理分蘗數(shù)均呈減少的趨勢，但單作水稻呈快速下降趨勢，其原因在于后期土壤肥力的降低使得作物養(yǎng)分供應不足。

2.2.2 水稻葉面積 葉片是作物光合作用的主要場所，葉面積反映了作物群體的生長狀況。孕穗期和灌漿期是影響水稻產(chǎn)量和子粒形成的2 個關鍵時期。水稻的功能葉片即劍葉、倒二葉、倒三葉對水稻子粒產(chǎn)量的形成具有重要作用，在水稻生殖生長期對提高結實粒數(shù)、促進中上部節(jié)間的發(fā)育、子粒的灌漿以及結實等起重要作用。從表4 可以看出，在對孕穗期和灌漿期水稻上3 張高效功能葉測定表明，稻漁共作水稻的劍葉、倒二葉、倒三葉葉面積均較單作水稻有所增加，從而擴展了水稻的群體綠色光合葉面積。共作水稻的頂三葉葉面積在孕穗期和倒二葉、倒三葉葉面積在灌漿期與單作水稻差異顯著（P<0.05）。

表4 不同種養(yǎng)模式下水稻頂三葉葉面積的變化 （單位：cm2）

圖2 不同種養(yǎng)模式下水稻地上部干物質量的變化

2.2.3 水稻地上部干物質量 水稻生物量積累是決定和形成稻谷最終產(chǎn)量的根本和先決條件，本研究通過干物質的形式來體現(xiàn)水稻的生物量。由圖2 可知，水稻的地上部干物質量隨著生育進程的推進而增加。拔節(jié)期至抽穗期是水稻群體生物量積累的重要時期，對水稻產(chǎn)量的增加具有一定的促進作用，稻漁共作水稻的地上部干物質積累量在拔節(jié)期至齊穗期與單作水稻差異顯著（P<0.05），在苗期僅稻-蟹共作與單作水稻差異顯著（P<0.05）。與單作水稻相比，稻-蟹共作水稻地上部干物質積累量在苗期至齊穗期分別增長了8.14%、14.1%、8.94%、16.61%、13.91%，稻-魚共作分別增長了1.74%、10.64%、6.30%、10.63%、8.5%。稻漁共作系統(tǒng)中，養(yǎng)殖動物的殘餌及排泄物隨養(yǎng)殖水體進入稻田，增加了水體和土壤中的養(yǎng)分含量，其中NH4+可以被水稻直接吸收利用，促進水稻的生長發(fā)育，從而促進水稻干物質的積累。

2.3 低洼鹽堿地稻漁共作對稻田土壤pH 的影響

pH 是衡量土壤酸堿度的基本標準，土壤酸堿度是影響土壤肥力的重要因素之一，影響著土壤養(yǎng)分的有效性，對作物的生長發(fā)育有著重要影響［13］。本試驗測定了稻-魚共作對土壤pH 的影響，結果見圖3。從圖3 可以看出，稻-魚共作模式下土壤的pH 隨著水稻生育進程的推進逐漸降低，但波動幅度不大，pH 在8.12～8.44，呈堿性。在整個水稻生育期間，稻-魚的pH 始終低于單作水稻，但兩者差異不顯著。從苗期至齊穗期，稻-魚共作模式下土壤的pH降低0.32，降幅3.79%，單作水稻降低0.18，降幅2.13%?？芍}堿地稻漁共作稻田土壤的pH 降幅高于單作水稻。

圖3 不同種養(yǎng)模式下土壤pH 的變化

3 討論

水稻的分蘗是通過直接影響水稻穗數(shù)進而影響水稻產(chǎn)量的重要農(nóng)藝性狀，也是衡量水稻個體健壯發(fā)育程度的指標之一，與水稻植株的營養(yǎng)狀況密切相關［14］。吳敏芳等［15］通過試驗表明，稻魚共作能夠促進水稻分蘗，提高水稻的有效穗數(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，在分蘗初期，共作水稻與單作水稻的分蘗數(shù)差距不大，隨著養(yǎng)殖動物的生長及其活動和排泄物，相當于對稻田不間斷地施肥，能夠為水稻的生長發(fā)育提供一些養(yǎng)分，使水稻的分蘗數(shù)增加，后期分蘗數(shù)減少緩慢，而單作水稻由于后期肥力缺乏，使得植株養(yǎng)分供應不足，導致水稻分蘗數(shù)在抽穗期后快速下降。

水稻植株的群體光合生產(chǎn)力也受水稻群體葉面積的影響，水稻植株的劍葉、倒二葉、倒三葉是水稻的功能性葉片，其光合作用所產(chǎn)生的光合同化產(chǎn)物的多少直接影響水稻子粒的灌漿能力［16，17］。在本試驗中，共作水稻頂三葉的葉面積在孕穗期和灌漿期均大于單作水稻，使水稻的光合生產(chǎn)力得到明顯提高，從而為水稻產(chǎn)量的增加奠定了基礎。

水稻的干物質積累量是衡量作物生長光合能力的關鍵形態(tài)學指標，也是水稻子粒產(chǎn)量形成的重要基礎。劉貴斌［18］的研究表明，壟作稻魚共生水稻株高在分蘗期、孕穗期、齊穗期、成熟期均高于單作水稻，并且在孕穗期、齊穗期、成熟期達到極顯著差異。本研究結果表明，稻-魚共作和稻-蟹共作水稻的株高、地上部干物質積累量在水稻苗期至齊穗期較單作水稻均有不同程度的提高。稻漁共作促進了水稻各生育時期地上部干物質的積累，使得水稻的干物質量在拔節(jié)至齊穗期均比單作水稻高。這主要是因為養(yǎng)殖水產(chǎn)動物的新陳代謝活動直接促進了土壤中各種微生物的活動，同時其排泄物使土壤中各種養(yǎng)分含量增加，為水稻的正常生長發(fā)育提供了充足的養(yǎng)分。

研究表明，稻漁共作對水稻產(chǎn)量具有促進作用［19-21］，其增產(chǎn)機理包括魚類排泄物的增肥效應、魚類活動促進土壤礦化作用以及投喂飼料中所流失的或未被魚類所代謝合成而排出體外的養(yǎng)分也能夠被水稻利用，促進水稻的生長［22-24］。本試驗結果表明，稻-魚共作和稻-蟹共作處理下水稻的產(chǎn)量高于單作水稻，分別增產(chǎn)3.9%和6.1%，主要是由于養(yǎng)殖動物的存在使土壤肥效期長，使作物的根系活力在生長后期仍然較旺盛，有利于子粒的成熟，提高水稻產(chǎn)量。稻漁共作稻促進水稻分蘗，提高水稻的有效穗數(shù)和葉片的葉面積，利于干物質積累增加，這都為水稻產(chǎn)量的提高奠定了基礎。

土壤能夠為作物提供其生長所需的水、肥、氣、熱等，良好的土壤性狀有利于作物生長。土壤的物理性狀影響作物根的生長及養(yǎng)分吸收，化學性狀主要通過其養(yǎng)分含量影響作物生長和產(chǎn)量［25］。研究表明，稻漁共作能夠改善土壤的理化性狀，降低土壤的pH，提高土壤的有機質、全氮、全磷、銨態(tài)氮、速效磷含量等［26］。本研究表明，稻漁共作相較單作水稻，可以降低低洼鹽堿地的pH，有利于水稻的生長發(fā)育。

4 結論

稻-蟹、稻-魚共作和單作水稻的平均產(chǎn)量分別為7 109、7 262、6 843 kg/hm2，稻-蟹、稻-魚共作水稻產(chǎn)量比單作水稻分別增加3.9%和6.1%，稻漁共作有利于促進水稻產(chǎn)量提高。稻漁共作可使水稻的分蘗數(shù)增加，使水稻頂三葉的葉面積增加，從而使水稻的光合生產(chǎn)力得到明顯提高，促進水稻各生育時期地上部干物質的積累，使得水稻地上部干物質量在拔節(jié)至齊穗期均比單作水稻高，從而為水稻產(chǎn)量的增加奠定了基礎。稻漁共作相較單作水稻可以降低低洼鹽堿地的pH，有利于水稻的生長發(fā)育。