紀(jì) 力，邵文奇，陳富平，董青君，章安康

（江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇淮安 223001）

0 引言

常規(guī)水稻種植模式中化學(xué)性物質(zhì)的長(zhǎng)期使用，帶來(lái)了稻田病蟲草害的防治難題，也污染了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，降低了農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。稻鴨共作種養(yǎng)是以水田為基礎(chǔ)、種稻為中心、家鴨田間網(wǎng)養(yǎng)為特點(diǎn)的一種環(huán)保、生態(tài)、高效、綜合的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，具有可改善稻田土壤質(zhì)量、降低水稻種植成本、提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、減少農(nóng)藥化肥使用、降低環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)[1-3]。目前稻鴨共養(yǎng)種植的配套技術(shù)已經(jīng)比較成熟，如宜選用分蘗力強(qiáng)、莖稈粗壯、熟期適中的大穗型水稻品種，水稻應(yīng)適當(dāng)稀植，以便于鴨子在田間穿行活動(dòng)[4-7]；稻田放養(yǎng)鴨150～180只/hm2效果較好，既能為稻田提供較好的增肥、除草、除蟲效果，也能較大限度降低鴨子活動(dòng)對(duì)水稻植株造成的破壞作用[6-8]。同時(shí)，稻鴨共養(yǎng)對(duì)稻田土壤性狀、稻田生態(tài)環(huán)境、稻米產(chǎn)量及品質(zhì)等方面的影響也得到了較多研究，宋廣鵬等[8]研究表明長(zhǎng)期稻鴨能有效地改良土壤緊實(shí)度，調(diào)節(jié)土壤酸堿度，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)積累；禹盛苗等[9]研究表明稻鴨種養(yǎng)模式使土壤容重降低2.38%，土壤氧化還原電位提高31.7%，土壤有機(jī)質(zhì)提高2.04 g/kg，能有效改善土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤肥力水平；劉欣等[10]、張錦等[11]研究都表明稻鴨共養(yǎng)能夠刺激水稻生長(zhǎng)、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)、控制病蟲草害和改善稻田環(huán)境；張為強(qiáng)等[12]研究分析了稻鴨共作對(duì)稻米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，認(rèn)為從總體上看稻鴨共養(yǎng)能夠顯著提升稻米品質(zhì)，但水稻產(chǎn)量差異性不明顯；梁玉剛等[13]則認(rèn)為稻鴨共育雖能顯著增加穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等，但因?yàn)橛行氲慕档退緦?shí)際產(chǎn)量是減少的。前人研究表明稻鴨共養(yǎng)種植具有較好的生態(tài)環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，但其研究結(jié)果也存在諸多不同之處。不同地區(qū)的氣候、土壤、主栽水稻品種、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等存在較大差異，需要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況來(lái)具體研究并評(píng)價(jià)稻鴨共養(yǎng)對(duì)土壤性狀、稻米產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。筆者在長(zhǎng)江下游沿淮地區(qū)特定的稻鴨共養(yǎng)模式下，研究稻鴨共養(yǎng)的連續(xù)多年實(shí)施對(duì)稻田土壤性狀、水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期得到對(duì)稻鴨共養(yǎng)模式的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，并以此為依據(jù)對(duì)稻鴨共養(yǎng)技術(shù)模式進(jìn)行修正完善，為其在生產(chǎn)中順利推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)于2010—2019年在淮安市三河稻麥種植基地進(jìn)行，實(shí)施地交通便利，水利條件優(yōu)良，農(nóng)業(yè)種植水平較高。地處江蘇淮安，屬北溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，兼有南北氣候特征，年平均氣溫14.1～14.8℃，年日照時(shí)數(shù)在2100～2400 h，無(wú)霜期210～225天，年降水量900～1000 mm，土壤類型為黃棕壤土類，輪茬作物為小麥。土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)含量25.2 g/kg，全氮1.44 g/kg，速效磷17.1 mg/kg，速效鉀117.1 mg/kg。灌溉水理化性質(zhì)：pH 7.3，氯化物0.40 mg/L，化學(xué)需氧量28 mg/L，灌溉水等級(jí)為清潔。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水稻品種為常規(guī)粳稻‘南粳9108’，鴨子品種選用大型肉蛋兼用型高郵麻鴨。設(shè)置稻鴨共養(yǎng)模式田(RD)和常規(guī)高產(chǎn)模式田(CK)2個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，選擇連片平整稻田，用田埂隔出面積為3335 m2的6個(gè)小區(qū)。水稻秧苗6月初育苗并于6月底機(jī)插入田，10月下旬成熟收獲，輪作作物為同一品種小麥，水稻及小麥秸稈均在收割時(shí)粉碎全量還田，于2010—2019年連續(xù)10年實(shí)施。

CK種植方法：按當(dāng)?shù)亓?xí)慣種植方式，統(tǒng)一肥水管理，水稻栽插行距株距為25 cm×12 cm。施肥方法：總施肥量為氮肥（純N）為200 kg/hm，N:P2O5:K2O為1:0.5:0.8。鉀肥和磷肥一次性作基肥施用，氮肥按5:3:2比例分別在基肥、分蘗期和孕穗期施用。

RD種植方法：需對(duì)田埂加寬加高，并設(shè)置鐵絲圍網(wǎng)，田頭設(shè)鴨棚，水稻栽插行距株距為25 cm×15 cm。水稻秧苗栽插入田10天后放入經(jīng)過(guò)防疫、訓(xùn)水的15天左右鴨苗，按照180只/hm2進(jìn)行鴨子投放，每天傍晚投喂一次綠色飼料（如玉米），水稻穗期時(shí)將鴨子取出至其他場(chǎng)地繼續(xù)培育。施肥方法：稻鴨田為綠色生態(tài)種養(yǎng)模式，基肥施用菜籽餅(1500 kg/hm2)和有機(jī)肥(750 kg/hm2)，穗肥施用有機(jī)肥(750 kg/hm2)。后期一般不使用農(nóng)藥，如需要時(shí)則選擇綠色生態(tài)農(nóng)藥。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

2019年于水稻成熟期分別采取0～10、10～20 cm耕層土壤樣品，風(fēng)干后磨樣，按照NY/T 391—2013檢測(cè)依據(jù)對(duì)土壤性狀指標(biāo)（包括土壤酸堿度、容重、有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量等）及重金屬含量（包括鎘、汞、砷、鉛、鉻、銅等）進(jìn)行檢測(cè)。每個(gè)處理選擇長(zhǎng)勢(shì)一致水稻測(cè)量稻穗長(zhǎng)度及質(zhì)量，考察水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)性狀并計(jì)算產(chǎn)量；稻谷收獲后風(fēng)干儲(chǔ)藏后按照NY/T 419—2014測(cè)定品質(zhì)性狀（包括糙米率、精米率、堊白粒率、堊白度、蛋白質(zhì)含量、賴氨酸含量、直鏈淀粉含量、膠稠度、糊化溫度等）、重金屬含量及農(nóng)藥殘留等。使用Excel 2010和SPSS Statistics 21統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計(jì)分析，不同處理的差異顯著性用T檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)土壤性狀的影響

經(jīng)過(guò)連續(xù)多年稻鴨共養(yǎng)種植后，在水稻成熟期對(duì)2種種植方法的稻田土壤進(jìn)行檢測(cè)（表1）。與常規(guī)水稻高產(chǎn)種植田相比，稻鴨共養(yǎng)模式能有效降低土壤容重，尤其是表層土壤比常規(guī)田降低5.65%，差異性達(dá)顯著水平（P＜0.05，下同），土壤酸堿度也有所改善，但差異不顯著。多年稻鴨共養(yǎng)后10～20 cm耕層土壤中的有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量分別增加了2.34%、4.74%、3.79%和4.77%，0～10 cm耕層土壤則分別增加了8.71%、14.29%、9.68%和8.34%，較10～20 cm耕層土壤養(yǎng)分提高更為顯著。結(jié)果表明，多年稻鴨共養(yǎng)種植后土壤物理結(jié)構(gòu)得到了明顯改善，土壤通透性和酸堿度都得到了有效調(diào)節(jié)，同時(shí)增加了土壤有機(jī)質(zhì)積累，提升了土壤肥力水平，有利于減少化肥施用量。另外，稻鴨共養(yǎng)種植模式對(duì)不同耕層中的作用效果也存在差異性，對(duì)耕層上部土壤的影響更為明顯。

表1 2種類型稻田不同深度耕層土壤理化性狀

2.2 對(duì)水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響

2.2.1 對(duì)水稻產(chǎn)量的影響 與常規(guī)水稻高產(chǎn)種植田相比，稻鴨共養(yǎng)模式顯著提高了水稻穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，每穗可以增加13.1粒稻谷（提高11.3%），結(jié)實(shí)率和千粒重分別提高了2.9%和3.2%，有利于形成大穗（表2）。圖1也表明稻鴨共養(yǎng)模式可以增加稻穗長(zhǎng)度和稻穗質(zhì)量，其中長(zhǎng)度大于14.0 cm的稻穗比例為46.2%，質(zhì)量大于3.0 g的稻穗比例為48.9%，明顯高于常規(guī)田的32.5%和26.7%，與常規(guī)田相比，稻鴨田的單穗平均長(zhǎng)度和單穗平均質(zhì)量分別增加了6.0%和18.1%。但為便于鴨子在田間穿行，為鴨子活動(dòng)提供空間，稻鴨共養(yǎng)稻田的水稻栽插密度較之常規(guī)稻田大幅下降，受到栽插密度以及鴨子活動(dòng)破壞的影響，稻鴨田的有效穗數(shù)顯著低于常規(guī)田，減少幅度達(dá)到32.8%，使最終水稻產(chǎn)量降低16.4%。結(jié)果表明，稻鴨共養(yǎng)種植可以促使形成大穗，提高穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等性狀，但有效穗的減少使水稻產(chǎn)量較常規(guī)種植田顯著降低。

圖1 收獲期2種稻田的穗型比較

表2 2種類型稻田對(duì)水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

2.2.2 對(duì)稻米品質(zhì)的影響 經(jīng)過(guò)連年稻鴨共養(yǎng)后，田間環(huán)境、外源養(yǎng)分供應(yīng)、水稻群體結(jié)構(gòu)等發(fā)生了較大變化，使稻米品質(zhì)得到了明顯的改善（表3）。從加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)來(lái)看，稻鴨田稻米的糙米率和精米率分別提高了4.8%和3.6%，堊白粒率和堊白度分別下降了11.0%和18.3%，與常規(guī)田相比均達(dá)差異顯著水平。蛋白質(zhì)作為稻米主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源，是衡量稻米品質(zhì)重要指標(biāo)之一，稻鴨田稻米的蛋白質(zhì)含量提高了7.5%，顯著優(yōu)于常規(guī)田，賴氨酸含量稍有下降，但沒(méi)有達(dá)到差異顯著水平，從營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)來(lái)看，稻鴨田稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)得到了一定改善。稻米中直鏈淀粉含量和膠稠度是衡量稻米蒸煮品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，稻鴨共養(yǎng)種植可以提高稻米直鏈淀粉含量，提高膠稠度，但與常規(guī)種植稻米差異不顯著，所以稻鴨田稻米的食味品質(zhì)可以得到一些改善，但并不明顯。

表3 2種稻田類型對(duì)稻米品質(zhì)的影響

2.3 對(duì)土壤及稻米質(zhì)量安全的影響

對(duì)稻鴨田0～20 cm耕層土壤取樣，檢測(cè)其重金屬含量（表4），土壤中鎘、汞、砷、鉛、鉻和銅等元素含量均未超標(biāo)，符合NY/T 391—2013《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量》和NY/T 1054—2013《綠色食品產(chǎn)地環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)規(guī)范》的相關(guān)要求，土壤質(zhì)量?jī)?yōu)良，適宜發(fā)展綠色水稻種植。由于鴨稻共養(yǎng)種植少用或不用化學(xué)肥料農(nóng)藥，經(jīng)檢測(cè)，其稻鴨田所產(chǎn)稻米的鉛、鎘、砷、汞等重金屬元素均未超標(biāo)，未檢出樂(lè)果等農(nóng)藥殘留，符合NY/T 419—2014《綠色食品稻米》和NY/T 393—2013《綠色食品農(nóng)藥使用準(zhǔn)則》的綠色大米標(biāo)準(zhǔn)要求，其稻米衛(wèi)生質(zhì)量?jī)?yōu)于常規(guī)稻作。

表4 稻鴨田0～20 cm耕層土壤重金屬含量

3 結(jié)論

稻鴨共養(yǎng)是一種“種養(yǎng)結(jié)合、生態(tài)環(huán)?！钡霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提供了動(dòng)植物之間的共生環(huán)境。經(jīng)過(guò)多年規(guī)?；绝喒拆B(yǎng)種植后，化學(xué)肥料農(nóng)藥投入的減少和鴨群在田間的活動(dòng)有效改善了土壤物理性狀，提升了土壤肥力，減輕了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的壓力，同時(shí)能改善水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素并提升稻米品質(zhì)，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)大米。但需注意的是，稻鴨共養(yǎng)模式下水稻種植密度降低使稻田有效穗數(shù)減少，最終造成水稻減產(chǎn)，為糧食安全帶來(lái)隱患，同時(shí)，稻鴨共養(yǎng)種植面積的擴(kuò)大，可能會(huì)造成所產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格下行而影響經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理規(guī)劃種植規(guī)模。

表5 稻鴨田稻米重金屬含量及農(nóng)藥殘留

4 討論

4.1 稻鴨共養(yǎng)種植對(duì)稻田土壤性狀的影響

稻鴨共養(yǎng)是種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)環(huán)保的生產(chǎn)方式，通過(guò)稻鴨之間的共生環(huán)境和互相作用，能夠減少化肥和農(nóng)藥使用，減輕了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境壓力，鴨子在稻田活動(dòng)時(shí)的中耕渾水作用、肥料供應(yīng)作用等也有效改善了土壤的理化性狀[14-15]。連續(xù)10年大田規(guī)?；绝喒拆B(yǎng)種植研究結(jié)果表明，和常規(guī)水稻高產(chǎn)栽培種植相比，稻鴨共養(yǎng)后土壤容重降低5.65%，pH有所下降，土壤結(jié)構(gòu)和通透性得到改善，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量都得到了顯著增加，明顯提升了稻田土壤肥力，這與其他學(xué)者研究結(jié)果一致。張苗苗等[15]對(duì)常規(guī)稻田、轉(zhuǎn)換期稻鴨共作稻田和有機(jī)稻鴨共作稻田的土壤定位監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，有機(jī)稻鴨田在成熟期的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀等養(yǎng)分指標(biāo)遠(yuǎn)高于常規(guī)稻田，朱金明[16]、楊志輝等[17]研究也顯示了同樣的結(jié)果。全國(guó)明等[18]認(rèn)為通過(guò)鴨子在活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的渾水效應(yīng)，能夠降低稻田水體溫度與pH，改善水體理化性質(zhì),同時(shí)通過(guò)鴨子攪動(dòng)勻肥效應(yīng)能提高土壤養(yǎng)分含量。張軍等[19]研究發(fā)現(xiàn)稻鴨共養(yǎng)對(duì)表層土壤養(yǎng)分含量的提升作用相對(duì)于深層土壤更為顯著，本研究也得出了相似結(jié)果，稻鴨田10～20 cm耕層土壤中的有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量比常規(guī)田分別增加了2.34%、4.74%、3.79%和4.77%，而0～10 cm耕層土壤則大幅增加了8.71%、14.29%、9.68%和8.34%，這可能是由于鴨子活動(dòng)的勻肥效應(yīng)及其排泄物釋放更多作用于表層土壤中，但對(duì)更深層土壤的影響效果較為有限有關(guān)。同時(shí)需要注意的是稻鴨共養(yǎng)綠色生產(chǎn)過(guò)程中通常少用或不施用化肥，但氮、磷等養(yǎng)分自持能力較差，對(duì)系統(tǒng)外輸入較為依賴，若外源肥料補(bǔ)充不恰當(dāng)，經(jīng)過(guò)多季鴨稻共養(yǎng)后也會(huì)造成土壤養(yǎng)分下降[17,19]。

4.2 稻鴨共養(yǎng)種植對(duì)水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響

鴨子的田間活動(dòng)能有效控制水稻基部生態(tài)位的害蟲，并且能有效控制水稻無(wú)效分蘗，清除衰老病葉，改善田間通風(fēng)透光條件，從而優(yōu)化水稻大田群體結(jié)構(gòu)[6,9-11,13]，同時(shí)鴨子田間活動(dòng)能起到中耕渾水作用，促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)，提高水稻根系活力，促進(jìn)水稻對(duì)養(yǎng)分的吸收[14-17]，這些促使水稻產(chǎn)量性狀得到明顯改善。章家恩等[20]的相關(guān)研究表明，鴨稻共作有利于水稻地下部根系的發(fā)育，增強(qiáng)葉片光合作用，增加了有效穗數(shù)和成穗率，減少空（癟）粒數(shù)，提高稻穗實(shí)粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，從而提高了水稻產(chǎn)量。王強(qiáng)盛等[21]的研究也表明，稻鴨共養(yǎng)對(duì)水稻具有明顯的壯稈效應(yīng)，對(duì)水稻生長(zhǎng)和群體結(jié)構(gòu)有積極影響，有利于水稻高產(chǎn)的形成。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)田相比，稻鴨共養(yǎng)有利于形成大穗，單穗平均長(zhǎng)度和單穗平均質(zhì)量分別增加了6.0%和18.1%，顯著提高了水稻穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等產(chǎn)量性狀。這與前人研究結(jié)論一致，但不同的是本研究表明稻鴨共養(yǎng)種植對(duì)水稻增產(chǎn)不利。原因可能是前人研究的各個(gè)處理大多采用了相同的水稻栽插密度，但在規(guī)?；绝喒拆B(yǎng)實(shí)際種植中，需考慮到為鴨子提供較為充分的活動(dòng)空間，稻鴨共養(yǎng)田的水稻栽插密度較常規(guī)稻田會(huì)有大幅下降，本研究受到栽插密度下降以及鴨子活動(dòng)的對(duì)水稻植株破壞的影響，稻鴨田的有效穗數(shù)減少幅度達(dá)到32.8%，使水稻產(chǎn)量較常規(guī)田降低16.4%。王強(qiáng)盛等[21]在研究中也提出鴨稻共養(yǎng)需注意水稻種植規(guī)格以及鴨子放養(yǎng)密度等因素，否則也會(huì)對(duì)水稻的生長(zhǎng)和產(chǎn)量造成負(fù)面影響。

稻田生態(tài)環(huán)境的改善以及水稻群體結(jié)構(gòu)的提升對(duì)稻米品質(zhì)產(chǎn)生了積極影響。王強(qiáng)盛等[21]認(rèn)為鴨稻共作使稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及蒸煮品質(zhì)得到改善，其中對(duì)降低堊白率效果最為明顯。全國(guó)明等[18]研究表明稻鴨共作能夠提高整精米率、減少堊白、增加粒寬，但對(duì)精米率、膠稠度和直鏈淀粉含量沒(méi)有顯著影響。本研究結(jié)果與前人結(jié)論基本一致，經(jīng)過(guò)連年稻鴨共養(yǎng)后，與常規(guī)田相比，稻鴨田稻米的糙米率和精米率分別提高了4.8%和3.6%，堊白粒率和堊白度分別下降了11.0%和18.3%，蛋白質(zhì)含量提高了7.5%，直鏈淀粉含量和膠稠度無(wú)明顯變化，稻鴨田稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)得到提高，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有所改善，食味品質(zhì)無(wú)明顯變化。其他學(xué)者研究結(jié)果也表明[13,22-23]，稻鴨共養(yǎng)模式能夠降低田間病蟲害發(fā)生，改善田間通風(fēng)效果，促進(jìn)水稻群體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，同時(shí)鴨子糞便是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥，有助于改善了稻米品質(zhì)。

4.3 稻鴨共養(yǎng)田的土壤及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全情況

鴨稻共養(yǎng)采用綠色生態(tài)種養(yǎng)技術(shù)，生產(chǎn)過(guò)程中多使用綠色農(nóng)藥和有機(jī)肥料，避免使用農(nóng)藥和化學(xué)肥料，所產(chǎn)稻米的衛(wèi)生質(zhì)量通常要優(yōu)于常規(guī)水稻種植方式[1-2]。研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)多年稻鴨種植后稻鴨田0～20 cm耕層土壤中重金屬含量均未超標(biāo)，土壤質(zhì)量?jī)?yōu)良，適宜發(fā)展綠色水稻種植；所產(chǎn)稻米的重金屬元素均未超標(biāo)，也未檢出樂(lè)果等農(nóng)藥殘留，符合綠色大米標(biāo)準(zhǔn)要求，其稻米衛(wèi)生質(zhì)量?jī)?yōu)于常規(guī)稻作。本研究中未對(duì)鴨肉品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，但盧躍紅[24]、黃興國(guó)[25]等研究結(jié)果表明，稻鴨共養(yǎng)能生產(chǎn)出符合無(wú)公害食品標(biāo)準(zhǔn)要求的鴨肉，鴨的肉用性能得到提高，且鴨肉的某些食味得到一定的改善，從而從整體上提高了鴨肉品質(zhì)。