車 陽 程 爽 田晉鈺 陶 鈺 劉秋員 邢志鵬 竇 志 徐 強 胡雅杰 郭保衛(wèi) 魏海燕 高 輝 張洪程

不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻產(chǎn)量形成特點及其稻米品質(zhì)和經(jīng)濟效益差異

車 陽 程 爽 田晉鈺 陶 鈺 劉秋員 邢志鵬*竇 志 徐 強 胡雅杰 郭保衛(wèi) 魏海燕 高 輝 張洪程*

揚州大學(xué) / 江蘇省作物栽培生理重點實驗室 / 江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心 / 水稻產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究院, 江蘇揚州 225009

為探明不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻產(chǎn)量、光合物質(zhì)生產(chǎn)、品質(zhì)和經(jīng)濟效益特征及差異, 本研究于2018年和2019年以當?shù)卮硇詢?yōu)質(zhì)水稻南粳9108為材料, 設(shè)置稻蝦(rice crayfish, RC)、稻鱉(rice turtle, RT)、稻鰍(rice loach, RL)、稻鯰魚(rice catfish, RF)、稻錦鯉(rice koi, RK)和稻鴨(rice duck, RD)等6種主流和當?shù)靥厣牡咎锞C合種養(yǎng)模式, 與稻麥兩熟模式下水稻生產(chǎn)(CK)進行對比, 系統(tǒng)研究多種類型稻田綜合種養(yǎng)模式對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成、光合物質(zhì)生產(chǎn)特征、稻米品質(zhì)與經(jīng)濟效益的影響。結(jié)果表明: 與CK相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式水稻產(chǎn)量顯著降低3.66%~7.54%, 其中稻鴨模式減產(chǎn)最少, 稻錦鯉模式減少最多。稻田綜合種養(yǎng)水稻產(chǎn)量降低主要由于穗數(shù)和每穗粒數(shù)的減少導(dǎo)致群體穎花量顯著減少, 并且主要生育時期干物質(zhì)積累量較低和葉面積指數(shù)偏小, 主要生育階段光合勢、群體生長率和凈同化率較低, 導(dǎo)致成熟期干物質(zhì)積累量較少。稻田綜合種養(yǎng)模式較CK顯著降低稻米整精米率2.40%~4.37%, 顯著降低堊白度8.14%~11.14%, 增加直鏈淀粉含量9.35%~13.80%, 降低蛋白質(zhì)含量6.29%~10.01%, 顯著提高食味值評分3.91%~11.69%, 其中稻鯰魚、稻蝦、稻鰍模式在提升稻米食味品質(zhì)上的作用更明顯。稻田綜合種養(yǎng)模式下稻米淀粉RVA譜特征值峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度以及崩解值較對照升高2.75%~12.65%、3.24%~19.63%和2.47%~14.79%、1.67%~5.78%, 消減值降低2.54%~15.15%, 稻米品質(zhì)變優(yōu)。稻田綜合種養(yǎng)模式經(jīng)濟效益較CK提高80.93%~511.52%, 其效益增加主要源于水產(chǎn)(禽)養(yǎng)殖產(chǎn)品增收和稻米優(yōu)質(zhì)加價增收。綜上所述, 稻田綜合種養(yǎng)是一種穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)增效的稻作生產(chǎn)方式。

稻田綜合種養(yǎng); 產(chǎn)量; 光合物質(zhì)生產(chǎn); 品質(zhì); 經(jīng)濟效益

稻田綜合種養(yǎng)是我國生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的典型模式,具有悠久的歷史[1-2]。近年來在國家政策引領(lǐng)、市場導(dǎo)向和種養(yǎng)技術(shù)快速發(fā)展的影響下, 稻田綜合種養(yǎng)有了較快的推廣與應(yīng)用, 不僅有效緩解了當前農(nóng)業(yè)用地和養(yǎng)殖用地的矛盾, 而且有效解決了當前稻田集約化生產(chǎn)中的諸多問題, 如氮肥施用量大或過度施用, 氮素等養(yǎng)分利用率低, 養(yǎng)分流失嚴重造成面源污染增加, 生產(chǎn)成本升高而綜合收益低等問題[3-5]。這種種養(yǎng)模式既能產(chǎn)出稻谷供給口糧, 又能產(chǎn)出安全的水產(chǎn)(禽)動物產(chǎn)品滿足多元化消費, 同時具有顯著的生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益[6-7]。

由于各稻區(qū)資源稟賦、市場消費需求、歷史文化等差異, 生產(chǎn)上因地制宜形成了稻蝦、稻魚、稻鰍、稻鱉、稻鴨等多種類型的稻田綜合種養(yǎng)模式, 全國總面積已突破233萬公頃, 占據(jù)水稻種植面積的7%以上[8]。前人關(guān)于不同稻田綜合種養(yǎng)模式綜合效益的評價進行了大量的研究。楊志輝等[9]與佀國涵等[10]研究發(fā)現(xiàn), 采用稻田綜合種養(yǎng)改善了土壤結(jié)構(gòu), 增加了土壤養(yǎng)分, 有效促進了水稻的生長發(fā)育。禹盛苗等[11]發(fā)現(xiàn)與對照相比, 采用稻鴨種養(yǎng)模式提高了水稻產(chǎn)量, 改善了植株的群體質(zhì)量, 葉面積指數(shù)與成穗率以及根系活力等方面得到優(yōu)化。羅衡[12]研究認為采用稻鱉種養(yǎng)模式在水稻生長中后期水體中營養(yǎng)物質(zhì)濃度提升, 土壤中有機質(zhì)、全氮等含量提高, 總生物量積累增加, 產(chǎn)量水平顯著大于對照田。但寇祥明等[13]發(fā)現(xiàn), 采用稻蝦和稻魚等模式在一定程度上影響了水稻分蘗發(fā)生, 使產(chǎn)量有不同程度地降低。在稻米品質(zhì)方面, 王強盛等[14]研究認為采用稻鴨共作改善了稻米的外觀、營養(yǎng)與食味品質(zhì), 尤其以降低堊白最為明顯。陳燦等[15]研究認為稻鰍綜合種養(yǎng)模式能顯著降低稻米堊白, 改善稻米外觀并提高了堿消值與蛋白質(zhì)含量。在經(jīng)濟效益方面, 鄭華斌等[16]與張苗苗等[17]研究發(fā)現(xiàn), 稻田綜合種養(yǎng)相比水稻單作在勞動力及資金上投入增大, 但田間產(chǎn)出相應(yīng)增加, 稻田的綜合經(jīng)濟效益提高, 有利調(diào)動了稻農(nóng)的生產(chǎn)積極性。綜合前人研究, 較為一致地認為稻田綜合種養(yǎng)具有美化稻田環(huán)境, 改善稻米品質(zhì), 提升收益的作用。而關(guān)于不同類型稻田綜合種養(yǎng)模式水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成特征及差異, 經(jīng)濟效益特征及差異, 特別是水稻光合物質(zhì)生產(chǎn)形成特征及差異的研究相對較少, 更缺乏系統(tǒng)的比較研究。因此, 本研究在同一地點集中開展主要類型和地方特色稻田綜合種養(yǎng)模式的試驗研究, 與稻麥兩熟模式水稻生產(chǎn)為對照, 系統(tǒng)比較研究不同類型稻田綜合種養(yǎng)模式產(chǎn)量、光合物質(zhì)生產(chǎn)、品質(zhì)和經(jīng)濟效益的特征及差異。其中稻蝦綜合種養(yǎng)模式在全國范圍內(nèi)應(yīng)用面積最大, 占比達49.67%, 具有強勁的發(fā)展勢頭, 小龍蝦市場熱銷; 稻鴨綜合種養(yǎng)模式是典型的傳統(tǒng)模式, 發(fā)展較為成熟, 具有田間工程簡單, 易于推廣復(fù)制等特點; 稻鱉、稻鰍和稻錦鯉綜合種養(yǎng)模式具有較強的市場潛力, 可滿足多元化消費需求。稻鯰魚綜合種養(yǎng)模式是當?shù)靥厣? 并且鯰魚活動量大,較容易存活, 對水稻生長具有良好的促進作用。本試驗旨在為不同類型稻田綜合種養(yǎng)模式集成創(chuàng)新水稻提質(zhì)豐產(chǎn)增效栽培技術(shù)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

供試材料為優(yōu)質(zhì)水稻遲熟中粳南粳9108。于2018—2019年, 在揚州大學(xué)校外試驗基地江蘇省泰州市姜堰區(qū)沈高鎮(zhèn)試驗基地進行, 該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候, 光照充足, 雨水充沛, 土壤為潴育型水稻土, 質(zhì)地黏性。0~20 cm土壤含有機質(zhì)含量31.72~40.13 g kg–1、全氮1.96~2.34 g kg–1、速效鉀163.02~175.26 mg kg–1、速效磷6.25~7.02 mg kg–1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置稻蝦(rice crayfish, RC)、稻鴨(rice duck, RD)、稻鱉(rice turtle, RT)、稻鰍(rice loach, RL)、稻鯰魚(rice catfish, RF)和稻錦鯉(rice koi, RK)六種稻田綜合種養(yǎng)模式, 同時設(shè)置稻麥兩熟模式下水稻精確定量栽培為對照(CK)。根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《SC/T 1135.1-2017稻漁綜合種養(yǎng)技術(shù)規(guī)范通則》要求及不同稻田綜合種養(yǎng)模式需求, 對稻蝦、稻鱉、稻鰍和稻錦鯉4種稻田綜合模式進行田間工程改造, 開挖養(yǎng)殖溝, 溝深1.5 m, 其中稻錦鯉溝深0.8 m。稻鯰魚綜合種養(yǎng)模式不進行稻田改造, 將稻田的進排水渠作為暫養(yǎng)區(qū)。稻鴨綜合種養(yǎng)模式不進行稻田改造, 稻田邊建立鴨舍。各稻田綜合種養(yǎng)模式的防逃等其他設(shè)施按高標準要求進行。對照田前茬小麥品種為鎮(zhèn)麥88, 產(chǎn)量為7.32 t hm–2。

各模式水稻均采用盤式塑料軟盤播種, 旱育壯秧, 于5月20日播種, 6月7日機插。機插行株距30 cm×10 cm, 基本苗為133.4×104hm–2。各模式處理下定5個點, 各點30 m2, 各小區(qū)于栽后定苗至每穴4株苗。

稻田綜合種養(yǎng)模式總施氮量為226.5 kg hm–2, 基肥施商品有機肥2250 kg hm–2(氮含量1%)和復(fù)合肥(氮含量28%) 300 kg hm–2, 計純氮106.5 kg hm–2; 分蘗肥分2次等量施用, 間隔7 d, 各施尿素56.25 kg hm–2, 計純氮51.75 kg hm–2; 穗肥施用復(fù)合肥(氮含量15%) 225 kg hm–2和75 kg hm–2尿素, 計純氮68.25 kg hm–2。對照田總施氮量為311.25 kg hm–2, 基肥施復(fù)合肥(氮含量28%) 375 kg hm–2, 純氮105 kg hm–2; 分蘗肥施用2次, 間隔7 d, 分別用150 kg hm–2和112.5 kg hm–2尿素, 計純氮120.75 kg hm–2; 穗肥施用復(fù)合肥(氮含量15%) 225 kg hm–2和112.5 kg hm–2尿素, 計純氮86.3 kg hm–2。

各模式均于水稻返青后放苗(雛)。稻蝦模式每公頃放5~10 g 每只的克氏原螯蝦450 kg; 稻泥鰍模式每公頃放3~5 cm每尾的臺灣紅90,000尾; 稻鯰魚每公頃投150~200 g每尾的革胡子鯰魚苗4500尾。稻錦鯉每公頃放150~200 g每尾的魚苗1200尾, 稻鱉模式每公頃放350~400 g每只的中華鱉苗750只, 上述模式根據(jù)各水稻生育階段植株高度保持田面以上10~30 cm水深, 至成熟前10 d田面落水。稻鴨每公頃放高郵雛鴨270只, 稻田水分管理在兼顧鴨生長的情況下參照對照以當?shù)厮靖弋a(chǎn)栽培要求統(tǒng)一進行。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期每小區(qū)普查100穴, 計算每公頃有效穗數(shù); 各小區(qū)按平均有效穗數(shù)取10穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實率; 取各處理實粒樣本(稻谷)進行千粒重稱重, 各重復(fù)3次, 誤差在0.05 g以內(nèi)。成熟期各小區(qū)去除邊行確定10 m2, 收割測產(chǎn), 以14.5%含水量折算實際產(chǎn)量。

1.3.2 干物質(zhì)重 各小區(qū)分別于栽后25 d、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期, 根據(jù)平均莖蘗數(shù)取代表性植株5穴, 采用比重法進行葉面積指數(shù)測定, 樣本于105℃下殺青30 min, 80℃下烘干至恒重后, 測定干物質(zhì)積累量。

1.3.3 稻米品質(zhì) 各小區(qū)水稻收獲后進行脫粒, 自然曬干至含水量14%以下, 采用NP-4350型風(fēng)選機進行風(fēng)選, 按照國標《GB/T17891-2017優(yōu)質(zhì)稻谷》進行稻米的糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度等的測定。采用半微量凱氏定氮法測定稻米蛋白質(zhì)含量, 采用碘藍比色法測定稻米直鏈淀粉含量。食味值及相關(guān)指標采用米飯食味儀(STA1A, 日本佐竹公司生產(chǎn)), 自動測定米飯的硬度、外觀、平衡度等相關(guān)指標及綜合評分值。

1.3.4 淀粉RVA特征譜 稻米淀粉黏滯特性采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super 3型RVA快速黏度分析儀測定, 采用配套軟件TWC進行分析測定。稱取含水量為12%的待測米粉樣品3.00 g, 置于與儀器配套的樣品桶中, 加蒸餾水25 mL, 攪動混勻, 使樣品分散。使樣品于50℃保持1 min, 以11.84℃ min–1的速度上升至95℃ (3.8 min)保持2.5 min, 再以11.84℃ min–1的速度下降至50℃并保持1.4 min。攪拌器的轉(zhuǎn)動速度在起始10 s內(nèi)為960轉(zhuǎn) min–1, 之后保持在160轉(zhuǎn) min–1。用配套軟件TCW分析RVA譜特征參數(shù)。稻米RVA譜特性用最高黏度、熱漿黏度、最終黏度3個一級參數(shù)和崩解值(最高黏度與熱漿黏度之差)、消減值(最終黏度與最高黏度之差) 2個二級參數(shù)表示, 單位為cP (centiPoise)。

1.4 數(shù)據(jù)計算及統(tǒng)計分析

群體穎花量(×104hm–2) = 穗數(shù)×穗粒數(shù)。

結(jié)實期葉面積衰減率(LAI d–1) = |LAI2?LAI1| (t2?t1)–1。式中, LAI1和LAI2為抽穗期和成熟期2次測定的葉面積指數(shù), t1和t2為前后2次測定的時間。

群體生長率[g (m2d)–1] = (W2?W1) (t2?t1)–1。式中, W1和W2為前后2次測定的干物質(zhì)量, t1和t2為前后2次測定的時間。

凈同化率[g (m2d)–1] = [(ln LAI2?ln LAI1) (LAI2? LAI1)–1] × (W2?W1) (t2?t1)–1。式中, W1和W2為前后2次測定的干物質(zhì)量, t1和t2為前后2次測定的時間, LAI1和LAI2為前后2次測定的葉面積指數(shù)。

采用Microsoft Excel 2013進行數(shù)據(jù)錄入計算, 用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表1可知, 2年間水稻產(chǎn)量均表現(xiàn)為CK>稻鴨>稻鯰魚>稻鱉>稻蝦>稻鰍>稻錦鯉。與對照相比, 水稻產(chǎn)量在稻蝦模式下降低4.95%~5.80%, 在稻錦鯉模式下降低7.11%~7.54%, 在稻鱉模式下降低4.71%~4.80%, 在稻鰍模式下降低5.23%~6.60%, 在稻鯰魚模式下降低4.34%~4.98%, 在稻鴨模式下降低3.66%~4.02%。稻錦鯉、稻鱉、稻蝦、稻鰍4種模式稻田開挖養(yǎng)殖溝比例在10%左右, 將產(chǎn)量進行折算, 4種模式的水稻產(chǎn)量也均超過了7500 kg hm–2。

表1 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平上差異顯著。

Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level; RC: rice crayfish; RT: rice turtle; RL: rice loach; RF: rice catfish; RK: rice koi; RD: rice duck.

水稻產(chǎn)量構(gòu)成上, 6種稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻的結(jié)實率均高于CK, 差異不顯著; 千粒重較CK顯著提高3.49%~5.84%; 群體穎花量較CK顯著降低8.76%~16.09%。進一步分析水稻群體穎花量構(gòu)成發(fā)現(xiàn), 與CK相比, 6種稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻的穗數(shù)和每穗粒數(shù)均顯著降低3.66%~7.54%和4.95%~9.34%。說明稻田綜合種養(yǎng)模式水稻產(chǎn)量降低與其穗數(shù)和每穗粒數(shù)減少導(dǎo)致群體穎花量顯著降低關(guān)系密切。各稻田綜合種養(yǎng)模式間水稻的結(jié)實率和千粒重?zé)o顯著差異, 群體穎花量表現(xiàn)為稻鴨最高, 稻錦鯉最低, 稻鯰魚、稻鱉、稻蝦、稻鰍模式居中。稻鴨模式下水稻的穗數(shù)和每穗粒數(shù)均高于其他模式, 其中每穗粒數(shù)于6種稻田綜合種養(yǎng)模式間差異不顯著。說明稻田綜合種養(yǎng)模式間水稻產(chǎn)量差異形成的原因可能主要由于穗數(shù)的不同。

2.2 葉面積指數(shù)及葉面積衰減率

由表2可知, 稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻在栽后25 d、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期的葉面積指數(shù)均顯著低于CK。6種稻田綜合種養(yǎng)模式在栽后 25 d、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期的葉面積指數(shù)分別比CK降低3.5%~9.6%、3.3%~8.6%、1.6%~8.0%和4.1%~11.3%。各稻田綜合種養(yǎng)模式間相比, 稻鴨模式下的水稻葉面積指數(shù)最高、稻錦鯉最低, 其他模式居中。CK處理從抽穗至成熟期的葉面積衰減率大于6種稻田種養(yǎng)模式, 衰減幅度提高1.5%~ 6.7%。稻田綜合種養(yǎng)模式間, 稻鴨各主要時期的葉面積指數(shù)和抽穗至成熟期葉面積衰減率均高于其他綜合種養(yǎng)模式。抽穗期稻鴨和稻鯰魚模式的葉面積指數(shù)差異不顯著, 顯著高于其他模式, 成熟期稻錦鯉的葉面積指數(shù)顯著低于其他稻田綜合種養(yǎng)模式。

表2 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻主要生育時期葉面積指數(shù)及葉面積衰減率

縮略詞同表1。標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Abbreviations are the same those given in Table 1. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level.

2.3 干物質(zhì)積累

由表3可知, CK處理下水稻各主要生育時期干物質(zhì)積累量均顯著高于稻田綜合種養(yǎng)模式, 并隨生育進程的推進干物質(zhì)積累之間的差異呈增大趨勢。與CK相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式水稻干物質(zhì)積累量栽后25 d、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期分別降低了5.77%~10.58%、6.90%~12.01%、5.15%~11.53%和5.51%~13.22%。稻田綜合種養(yǎng)模式水稻的收獲指數(shù)顯著高于CK處理6.64%~13.22%。稻田綜合種養(yǎng)模式間, 稻鴨模式下水稻各主要生育時期干物質(zhì)積累量高于其他模式, 且差異隨生育進程推遲呈增大趨勢, 拔節(jié)期、抽穗期和成熟期差異顯著。在抽穗期和成熟期2年數(shù)據(jù)均表現(xiàn)為稻鴨>稻鯰魚>稻鱉>稻蝦>稻鰍>稻錦鯉。稻田綜合種養(yǎng)模式間水稻收獲指數(shù)無顯著差異。

2.4 各主要生育階段干物質(zhì)積累量及其比例

由表4可知, 播種至拔節(jié)、拔節(jié)至抽穗、抽穗至成熟階段水稻干物質(zhì)積累量均表現(xiàn)為CK顯著高于6種稻田綜合種養(yǎng)模式, 其中稻田綜合種養(yǎng)模式水稻拔節(jié)到抽穗期的干物質(zhì)積累量降低了4.26%~12.65%, 抽穗到成熟期降低了6.07%~15.35%。稻田綜合種養(yǎng)模式間, 在抽穗到成熟階段干物質(zhì)積累量上表現(xiàn)為稻鴨>稻鯰魚>稻鱉>稻蝦>稻鰍>稻錦鯉, 拔節(jié)至抽穗和抽穗至成熟階段稻鴨模式水稻干物質(zhì)積累量顯著大于其他處理。積累比例上, 播種至拔節(jié)階段稻鴨模式最低, 其他處理年度間規(guī)律不明顯; 拔節(jié)至抽穗階段CK和稻鱉模式相對較低, 其他處理年度間規(guī)律不明顯; 抽穗到成熟階段, CK處理最高, 稻鴨其次, 稻鯰魚第三, 稻錦鯉最低, 稻蝦和稻鱉年度間規(guī)律不明顯。

表3 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻主要生育時期干物質(zhì)積累量和收獲指數(shù)

縮略詞同表1。標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Abbreviations are the same as those given in Table 1. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level.

表4 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻各主要生育階段干物質(zhì)積累量及比例

縮略詞同表1。標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Abbreviations are the same as those given in Table 1. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level.

2.5 光合勢、群體生長率及凈同化率

由表5可知, CK處理水稻主要生育階段光合勢、群體生長率和凈同化率均高于稻田綜合種養(yǎng)模式, 其中群體生長率和凈同化率差異顯著。抽穗至成熟階段, 水稻光合勢、群體生長率和凈同化率均表現(xiàn)為CK>稻鴨>稻鯰魚>稻鱉>稻蝦>稻鰍>稻錦鯉。與CK相比, 抽穗至成熟階段稻田綜合種養(yǎng)模式光合勢降低1.98%~8.86%, 群體生長率降低6.07%~15.93%, 凈同化率降低3.30%~7.25%。稻田綜合種養(yǎng)模式間, 稻鴨光合勢較大, 與CK無顯著差異; 稻錦鯉和稻鰍顯著小于其他模式。群體生長率和凈同化率方面, 稻鴨最高, 但顯著小于CK, 稻錦鯉和稻鰍小于其他模式, 部分處理間差異顯著, 年度間規(guī)律不明顯。

2.6 加工及外觀品質(zhì)

由表6可知, 與CK相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻糙米率顯著降低2.03%~3.33%, 精米率降低2.20%~4.17%, 整精米率顯著降低2.40%~4.37%, 加工品質(zhì)變差。其中, 稻田綜合種養(yǎng)模式間的糙米率和精米率差異不顯著, 而整精米率以稻蝦和稻鯰魚相對較低。

稻田綜合種養(yǎng)模式較CK分別降低堊白粒率和堊白度7.87%~10.19%和8.14%~11.14%, 差異顯著, 外觀品質(zhì)變優(yōu)(表6)。稻田綜合種養(yǎng)模式間,稻蝦和稻鯰魚的堊白粒率和堊白度較低, 與稻鴨等模式差異顯著, 說明稻田綜合種養(yǎng)有利于稻米外觀品質(zhì)的改善, 并且稻鯰魚與稻蝦模式下稻米外觀品質(zhì)更優(yōu)。

2.7 食味營養(yǎng)品質(zhì)與食味值

由表7可知, 與CK相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式水稻的直鏈淀粉含量方面顯著增加9.35%~13.80%, 蛋白質(zhì)含量顯著降低6.29%~10.01%。與稻鱉、稻錦鯉、稻鴨模式相比, 稻鯰魚、稻蝦、稻鰍模式下稻米直鏈淀粉含量顯著增加, 蛋白質(zhì)含量顯著降低。與CK處理相比, 稻田綜合種養(yǎng)稻米食味值顯著提高3.91%~11.69%, 外觀提高4.17%~18.06%, 硬度降低1.61%~11.29%, 黏度、平衡度分別提高4.23%~21.13%和2.74%~19.44%。稻鯰魚、稻蝦和稻鰍模式稻米食味值顯著高于稻鱉、稻錦鯉和稻鴨。

表5 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻主要生育階段光合勢、群體生長率及凈同化率

縮略詞同表1。標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Abbreviations are the same as those given in Table 1. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level.

表6 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻加工和外觀品質(zhì)

標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level; RC: rice crayfish; RT: rice turtle; RL: rice loach; RF: rice catfish; RK: rice koi; RD: rice duck; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; CP: chalkiness percentage; CD: chalkiness degree.

表7 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和食味值

標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level. RC: rice crayfish; RT: rice turtle; RL: rice loach; RF: rice catfish; RK: rice koi; RD: rice duck; AC: amylose content; PC: protein content.

2.8 稻米淀粉RVA譜特征

與CK處理相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式下稻米淀粉峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度分別顯著提高2.75%~12.65%、3.24%~19.63%和2.47%~14.79%, 崩解值提高1.67%~5.78%, 消減值顯著降低2.54%~ 15.15%, 糊化溫度差異不顯著(表8)。說明稻田綜合種養(yǎng)模式下稻米蒸煮食味品質(zhì)呈變優(yōu)趨勢。年度間稻米淀粉峰值黏度均表現(xiàn)為稻鯰魚>稻蝦>稻鰍>稻鱉>稻錦鯉>稻鴨, 崩解值均表現(xiàn)為稻鰍>稻錦鯉>稻鱉>稻蝦>稻鯰魚>稻鴨, 消減值表現(xiàn)為稻蝦、稻鯰魚、稻鴨大于稻鱉、稻鰍、稻錦鯉的趨勢。

2.9 經(jīng)濟效益

由表9可知, 稻田綜合種養(yǎng)模式經(jīng)濟效益高于CK, 表現(xiàn)為稻鱉>稻蝦>稻鯰魚>稻鰍>稻鴨>稻錦鯉>CK。與CK相比, 稻鱉、稻蝦、稻鯰魚、稻鰍、稻鴨和稻錦鯉經(jīng)濟效益, 分別提高511.52%、429.73%、223.41%、192.76%、126.43%和80.93%。稻田綜合種養(yǎng)模式投入品消耗明顯大于CK, 其成本增加主要來源于水產(chǎn)(禽)苗種費、飼料費、田間設(shè)施工程建設(shè)、田間管理勞工費等, 在化肥農(nóng)藥方面由于使用量及使用次數(shù)的減少使其相對CK投入降低。與對照相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式下稻米收益更高, 同時水產(chǎn)(禽)也可產(chǎn)生額外產(chǎn)值。產(chǎn)投比上, 稻田綜合種養(yǎng)模式較CK提高了14.30%~98.89%, 表現(xiàn)為稻蝦>稻鱉>稻鯰魚>稻鴨>稻鰍>稻錦鯉>CK。

表8 不同稻田綜合種養(yǎng)模式下稻米淀粉RVA譜特征值

縮略詞同表1。標記不同小寫字母的數(shù)值在5%水平差異顯著。

Abbreviations are the same as those given in Table 1. Values followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level.

表9 不同稻田綜合種養(yǎng)模式的經(jīng)濟效益

對照稻谷價格2.6元 kg–1, 稻田綜合種養(yǎng)模式下稻谷價格4元 kg–1, 共生品市場出售價(2年市場價均值): 蝦38元 kg–1, 錦鯉30元 kg–1, 鱉160元 kg–1, 泥鰍20元 kg–1, 鯰魚10元 kg–1, 鴨50元只–1; 產(chǎn)量(2年均值): 蝦2100 kg hm–2, 鯰魚3675 kg hm–2, 鱉675 kg hm–2, 錦鯉750 kg hm–2, 泥鰍4200 kg hm–2, 鴨270只 hm–2, 其他主要包括水電費300元 hm–2, 圍欄等450元 hm–2, 殺蟲燈等338元 hm–2等。

The rice price of CK is 2.6 Yuan kg–1, the rice price of modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields is 4 Yuan kg–1, and the market selling price of aquatic products (poultry) (average market price for 2 years): crayfish 38 Yuan kg–1, koi 30 Yuan kg–1, turtle 160 Yuan kg–1, loach 20 Yuan kg–1, catfish 10 Yuan kg–1, duck 50 Yuan each; Yield (2-year average): crayfish 2100 kg hm–2, catfish 3675 kg hm–2, turtle 675 kg hm–2, koi 750 kg hm–2, loach 4200 kg hm–2, ducks 270 hm–2, Other expenses mainly include water and electricity costs of 300 Yuan hm–2, fences and other 450 Yuan hm–2, and insecticidal lamps of 338 Yuan hm–2. Abbreviations are the same as those given in Table 1.

3 討論

3.1 產(chǎn)量

關(guān)于稻田綜合種養(yǎng)模式是否能提高水稻產(chǎn)量, 前人已有較多研究。禹盛苗等[18]研究表明, 采用稻鴨綜合種養(yǎng)由于鴨的“役禽”效應(yīng)刺激了水稻的健壯生育, 使稻田后期無效分蘗減少, 穗型增大, 實粒數(shù)與千粒重增加, 使得最終產(chǎn)量較對照增加, 但較常規(guī)高產(chǎn)稻作田產(chǎn)量降低?？芟槊鞯萚13]研究表明, 采用稻蝦、稻鴨、稻魚三種稻田綜合種養(yǎng)模式一定程度上影響了水稻分蘗, 使得產(chǎn)量較對照有不同程度降低, 這與本研究結(jié)果基本一致。Frei和Becker[19]研究發(fā)現(xiàn)稻魚綜合種養(yǎng)中魚類的存在抑制了藻類的生長, 降低了水稻與水生雜草生物間的競爭, 最終提高了水稻的產(chǎn)量。這也被認為是水稻產(chǎn)量得到提高的機制之一[20]。章家恩等[21]研究表明, 采用稻田綜合種養(yǎng)提高了水稻中后期的光合作用效率, 增加了每穗粒數(shù), 使得產(chǎn)量提高。常培恩等[22]研究認為,稻鱉綜合種養(yǎng)由于鱉不間斷的排泄物以及多余餌料為水稻提供了充足的氮素供應(yīng), 有利于有效穗數(shù)及每穗粒數(shù)的增加。本研究中稻田綜合種養(yǎng)模式下水稻產(chǎn)量低于稻麥兩熟模式下水稻產(chǎn)量, 其產(chǎn)量降低的原因是穗數(shù)與每穗粒數(shù)的降低致群體穎花量顯著降低, 其主要生育時期葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量均顯著下降, 主要生育階段光合勢、群體生長率和凈同化率顯著降低。這可能與稻田綜合種養(yǎng)模式要兼顧水產(chǎn)(禽)養(yǎng)殖和生態(tài)安全, 其全生育期肥料投入少于稻麥兩熟模式, 且多采用有機肥代替化肥基施, 減少了水稻干物質(zhì)生產(chǎn)與積累有關(guān)。并且其水分管理不同于稻麥兩熟模式, 長期的淹水、少擱田或不擱田雖有利于水產(chǎn)(禽)養(yǎng)殖, 但不利于水稻生長發(fā)育, 致使水稻成熟期穗數(shù)減少、穗型減小。但稻田綜合種養(yǎng)模式水稻的千粒重更大, 說明稻谷的充實更好, 有利于稻米品質(zhì)改善。試驗中6種稻田綜合種養(yǎng)模式水稻產(chǎn)量均超過了8250 kg hm–2, 多數(shù)模式水稻產(chǎn)量超過9000 kg hm–2, 說明稻田綜合種養(yǎng)模式是可以保持水稻穩(wěn)產(chǎn)的。若進行開挖養(yǎng)殖溝折算來看, 各模式水稻產(chǎn)量也超過了7500 kg hm–2。因此, 筆者認為稻田綜合種養(yǎng)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)稻谷穩(wěn)產(chǎn)的生產(chǎn)方式。試驗周期內(nèi), 稻鴨模式水稻產(chǎn)量較高, 更接近稻麥兩熟模式水稻產(chǎn)量, 可能由于其在水分管理上更接近稻麥兩熟模式下水分管理,并且鴨子在稻田內(nèi)的活動改善了稻田小氣候利于促進水稻生長, 鴨糞留田也可通過多道工序轉(zhuǎn)化供水稻利用, 還可培肥地力, 因而減少了穗數(shù)和每穗粒數(shù)因肥料施用少和偏重養(yǎng)殖水分管理產(chǎn)生的損失, 同時可提高結(jié)實率與千粒重。稻鯰魚模式下不需對稻田進行工程改造, 除魚類排泄物及剩余飼料為水稻生長提供了養(yǎng)分外, 田間觀測到鯰魚在稻田內(nèi)活動量較大, 可提高水體溶氧量并對根系發(fā)育及活力具有促進作用, 利于水稻產(chǎn)量形成。稻蝦、稻錦鯉、稻鱉和稻鰍模式要兼顧水產(chǎn)養(yǎng)殖, 對水稻穗數(shù)和每穗粒數(shù)的影響較大。其中稻錦鯉模式可能由于錦鯉對水分、溫度等環(huán)境條件的變化相對敏感, 稻田需保持一定水位以維持其穩(wěn)定生活環(huán)境, 這樣的水分管理對水稻生長是不利的, 這可能是其產(chǎn)量偏低的原因。

3.2 稻米品質(zhì)

稻米品質(zhì)除受水稻品種遺傳因素調(diào)控外, 其生育過程中的耕作、栽培、生態(tài)等措施均會對稻米品質(zhì)產(chǎn)生較大影響, 稻米品質(zhì)的評價指標主要有加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮與食味品質(zhì)等。其中堊白、整精米率、直鏈淀粉等性狀都易受環(huán)境影響[23]。全國明等[24]研究表明, 采用稻鴨綜合種養(yǎng)相比對照提高了整精米率, 降低了堊白粒率與堊白度, 促進蛋白質(zhì)含量下降, 但對糙米率、精米率等無明顯影響, 在一定程度上改善了稻米品質(zhì)。陳燦等[25]研究表明, 采用稻鰍、稻鱉、稻蛙、稻鴨均顯著較低堊白粒率與堊白度, 同時蛋白質(zhì)含量也不同程度降低。甄若宏等[26]研究表明, 稻鴨共作雖有效改善了稻米的整精米率, 堊白粒率等品質(zhì)性狀, 但RVA譜特征值中崩解值、回復(fù)值改善不明顯。本研究中, 與稻麥兩熟模式相比, 稻田綜合種養(yǎng)模式降低了糙米率、精米率、整精米率, 加工品質(zhì)趨劣; 減少了堊白粒率和堊白度, 外觀品質(zhì)改善; 蛋白質(zhì)含量降低, 營養(yǎng)品質(zhì)下降; 直鏈淀粉含量升高, 米飯外觀變優(yōu), 硬度降低, 黏度和平衡度提升, 綜合食味評分顯著提高。這與前人研究有相似之處, 即稻田綜合種養(yǎng)模式可以優(yōu)化部分稻米品質(zhì)性狀, 特別是在改善稻米外觀品質(zhì)和蒸煮與食味品質(zhì)上研究的結(jié)果基本一致。其中稻鯰魚、稻蝦、稻鰍模式在提升稻米食味評分上的作用更明顯。前人較為一致的研究認為稻米淀粉具有較高的峰值黏度, 較大的崩解值和較低的消減值, 通常認為符合這些特征的稻米食味品質(zhì)較好[27-28]。試驗中, 稻田綜合種養(yǎng)模式稻米淀粉RVA譜特征值峰值黏度高、崩解值大、消減值低, 說明采用稻田綜合種養(yǎng)模式能夠改善了稻米的食味品質(zhì), 與米飯食味值評分趨勢類似。由此來看, 稻田綜合種養(yǎng)是一種能提升稻米品質(zhì)的稻米生產(chǎn)方式, 但仍需要配套栽培技術(shù)的改進, 在保證外觀品質(zhì)和蒸煮與食味品質(zhì)變優(yōu)的情況下, 集成創(chuàng)新協(xié)同提升稻米加工和營養(yǎng)品質(zhì)的栽培技術(shù)。

3.3 經(jīng)濟效益

多數(shù)研究認為稻田綜合種養(yǎng)通過水產(chǎn)(禽)的養(yǎng)殖可以實現(xiàn)經(jīng)濟效益的顯著提升。Berg[29]認為稻田綜合種養(yǎng)是一種可增收的替代水稻單作的方法。袁偉玲等[30]、劉小燕等[31]研究也表明, 采用稻鴨、稻魚等不同類型稻田綜合種養(yǎng)雖然增加了田間設(shè)施工程、飼養(yǎng)等投入, 但最終產(chǎn)出大于水稻單作, 經(jīng)濟效益得到提高。也有研究認為稻田綜合種養(yǎng)能夠節(jié)約農(nóng)藥化肥成本實現(xiàn)經(jīng)濟效益顯著提升。王華等[32]表明采用稻田綜合種養(yǎng)節(jié)約了化肥農(nóng)藥的用量, 從而降低了生產(chǎn)成本, 使最終收益增加。謝樂強等[33]研究表明, 稻鴨模式下不施農(nóng)藥具有較高的純收入, 且病蟲害與雜草防治效果較好, 是節(jié)本增效的好方法。本研究中, 稻田綜合種養(yǎng)經(jīng)濟效益顯著提高主要源于水產(chǎn)(禽)養(yǎng)殖產(chǎn)品獲得的經(jīng)濟利益, 還有優(yōu)質(zhì)稻米加價出售獲得的經(jīng)濟利益, 生產(chǎn)中選用了商品有機肥和生物農(nóng)藥, 增加了成本投入。稻田綜合種養(yǎng)是勞動密集型產(chǎn)業(yè), 生產(chǎn)中多道生產(chǎn)工序如追肥、投喂、捕撈等尚需投入大量的人工勞動, 無形中增加了成本投入, 特別是隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進, 優(yōu)質(zhì)勞動力更少, 雇工成本更高, 無形中降低了生產(chǎn)效益。因此稻田綜合種養(yǎng)生產(chǎn)急需機械化輕簡化生產(chǎn)技術(shù)的集成創(chuàng)新以節(jié)本增效。但筆者也進行了調(diào)查, 并非所有的稻田綜合種養(yǎng)從業(yè)者能賺到錢, 很大一部分是平收或欠收, 這可能與技術(shù)掌握程度、投入成本高低、市場是否暢銷等關(guān)系密切。試驗中, 稻鱉具有最高的經(jīng)濟效益, 但是鱉的銷售時間長, 當?shù)厥袌鲂枨罅坎]有小龍蝦和鴨大, 因此仍存在如何延長成鱉養(yǎng)殖等問題, 同時受市場行情影響, 也存在是否能賺錢的風(fēng)險。小龍蝦、鰍、鴨、鯰魚在當?shù)赝ǔ＞哂休^好的銷路, 市場接受度較好, 因此“貨架期”易實現(xiàn)較高的經(jīng)濟效益。錦鯉作為觀賞魚類受市場需求的影響更大, 如何能通過營銷手段將錦鯉變成更大的經(jīng)濟利益值得深入探索。因此發(fā)展稻田綜合種養(yǎng)一定要因資源稟賦制宜, 因市場需求制宜方可有增收的前提。試驗中采用了優(yōu)質(zhì)稻米, 稻田綜合種養(yǎng)模式更是改善了部分稻米品質(zhì)性狀, 再加上稻田綜合種養(yǎng)的生態(tài)效應(yīng), 因此稻谷實現(xiàn)了加價銷售和增收。并且試驗地所在家庭農(nóng)場, 開發(fā)稻田綜合種養(yǎng)稻谷, 形成品牌大米, 亦實現(xiàn)進一步增收。

4 結(jié)論

與稻麥兩熟模式下水稻種植相比, 稻田綜合種養(yǎng)模水稻產(chǎn)量下降, 但可實現(xiàn)7500 kg hm–2以上的穩(wěn)產(chǎn)產(chǎn)量, 主要是由于稻田綜合種養(yǎng)減少了穗數(shù)和每穗粒數(shù)致群體穎花量降低, 并且與稻田綜合種養(yǎng)模式水稻主要生育時期干物質(zhì)積累量少、葉面積指數(shù)偏小, 主要生育階段光合勢、群體生長率和凈同化率較低有關(guān); 稻田綜合種養(yǎng)模式稻米加工品質(zhì)趨劣, 外觀品質(zhì)顯著變優(yōu), 營養(yǎng)品質(zhì)降低, 蒸煮與食味品質(zhì)顯著提升, 其中稻鯰魚、稻蝦、稻鰍模式稻米食味品質(zhì)更優(yōu)。同時稻田綜合種養(yǎng)模式能夠明顯增加稻田綜合效益, 其中以稻鱉效益最高, 稻蝦其次。但發(fā)展稻田綜合種養(yǎng)仍需要因資源稟賦制宜, 因市場需求制宜。綜上所述, 稻田綜合種養(yǎng)是一種穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)增效的稻作生產(chǎn)方式。

[1] 唐建軍, 李巍, 呂修濤, 王岳鈞, 丁雪燕, 蔣軍, 湯亞斌, 李堅明, 張金保, 杜軍, 游宇, 李曉東, 李斌, 成永旭, 竇志, 高輝, 陳欣. 中國稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與若干思考. 中國稻米, 2020, 26(5): 1–10.

Tang J J, Li W, Lyu X T, Wang Y J, Ding X Y, Jiang J, Tang Y B, Li J M, Zhang J B, Du J, You Y, Li X D, Li B, Cheng Y X, Dou Z, Gao H, Chen X. Development status and rethinking of the integrated rice–fish system in China., 2020, 26(5): 1–10 (in Chinese with English abstract).

[2] 隆斌慶, 陳燦, 黃璜, 向繼恩. 稻田生態(tài)種養(yǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析. 作物研究, 2017, 31: 607–612

Long B Q, Chen C, Huang H, Xiang J E. Analysis on the deve-lopment status and prospect of ecological breeding in paddy fields., 2017, 31: 607–612 (in Chinese).

[3] 陳丹梅, 袁玲, 黃建國, 冀建華, 侯紅乾, 劉益仁. 長期施肥對南方典型水稻土養(yǎng)分含量及真菌群落的影響. 作物學(xué)報, 2017, 43: 286–295.

Chen D M, Yuan L, Huang J G, Ji J H, Hou H Q, Liu Y R. Influence of long-term fertilizations on nutrients and fungal communities in typical paddy soil of south China., 2017, 43: 286–295 (in Chinese with English abstract).

[4] Matsuyama N, Saigusa M, Sakaiya E, Tamakawa K. Acidification and soil productivity of allophanic andosols affected by heavy application of fertilizers., 2005, 51: 117–123

[5] 曾勇軍, 周慶紅, 呂偉生, 譚雪明, 潘曉華, 石慶華. 土壤酸化對雙季早、晚稻產(chǎn)量的影響. 作物學(xué)報, 2014, 40: 899–907.

Zeng Y J, Zhou Q H, Lyu W S, Tan X M, Pan X H, Shi Q H. Effects of Soil Acidification on the Yield of Double Season Rice.2014, 40: 899–907 (in Chinese with English abstract).

[6] 曹湊貴, 江洋, 汪金平, 袁鵬麗, 陳松文. 稻蝦共作模式的“雙刃性”及可持續(xù)發(fā)展策略. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2017, 25: 1245–1253.

Cao C G, Jiang Y, Wang J P, Yuan P L, Chen S W. “Dual character” of rice–crayfish culture and strategies for its sustainable development.2017, 25: 1245–1253 (in Chinese with English abstract).

[7] 朱兆良, 孫波, 楊林章, 張林秀. 我國農(nóng)業(yè)面源污染的控制政策和措施. 科技導(dǎo)報, 2005, 23(4): 47–51.

Zhu Z L, Sun B, Yang L Z, Zhang L X. Policy and countermeasures to control non-point pollution of agriculture in China., 2005, 23(4): 47–51 (in Chinese with English abstract).

[8] 中國稻漁綜合種養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2019). 中國水產(chǎn), 2020, (1): 16–22.

Report on the development of integrated rice and fishery breeding industry in China (2019)., 2020, (1): 16–22 (in Chinese).

[9] 楊志輝, 黃璜, 王華. 稻–鴨復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)稻田土壤質(zhì)量研究. 土壤通報, 2004, 35(2): 22–26.

Yang Z H, Huang H, Wang H. Paddy soil quality of a wetland rice–duck complex ecosystem., 2004, 35(2): 22–26 (in Chinese with English abstract).

[10] 佀國涵, 彭成林, 徐祥玉, 徐大兵, 袁家富, 李金華. 稻蝦共作模式對澇漬稻田土壤理化性狀的影響. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2017, 25: 61–68.

Si G H, Peng C L, Xu X Y, Xu D B, Yuan J F, Li J H. Effect of integrated rice–crayfish farming system on soil physicochemical properties in waterlogged paddy soils., 2017, 25: 61–68 (in Chinese with English abstract).

[11] 禹盛苗, 歐陽由男, 張秋英, 彭鋼, 許德海, 金千瑜. 稻鴨共育復(fù)合系統(tǒng)對水稻生長與產(chǎn)量的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2005, 16: 1252–1256.

Yu S M, Ou-Yang Y N, Zhang Q Y, Peng G, Xu D H, Jin Q Y. Effects of rice–duck farming system ongrowth and its yield., 2005, 16: 1252–1256 (in Chinese with English abstract).

[12] 羅衡. 養(yǎng)殖鱉的引入對稻田水稻生長、產(chǎn)量及土壤微生物群落的影響. 上海海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文, 上海 2017.

Luo H. The Influence of Cultured Turtle Introduction on Rice Growth, Yield and Soil Microbial Community. MS Thesis of Shanghai Ocean University, Shanghai, China, 2017 (in Chinese with English abstract).

[13] 寇祥明, 謝成林, 韓光明, 張家宏, 姚義, 王守紅, 王桂良, 唐鶴軍, 朱凌宇, 徐榮, 畢建花, 吳雷明, 陸佩玲. 3種稻田生態(tài)種養(yǎng)模式對稻米品質(zhì)、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響. 揚州大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2018, 39(3): 70–74.

Kou X M, Xie C L, Han G M, Zhang J H, Yao Y, Wang S H, Wang H L, Tang H J, Zhu L Y, Xu R, Bi J H, Wu L M, Lu P L. The effects of three different ecological farming patterns on rice quality yield and economic benefit.(Nat Sci Edn), 2018, 39(3): 73–77 (in Chinese with English abstract).

[14] 王強盛, 黃丕生, 甄若宏, 荊留明, 唐和寶, 張春陽. 稻鴨共作對稻田營養(yǎng)生態(tài)及稻米品質(zhì)的影響. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2004, 15: 639–645.

Wang Q S, Huang P S, Zhen R H, Jing L M, Tang H B, Zhang C Y. Effect of rice-duck mutualism on nutrition ecology of paddy field and rice quality., 2004, 15: 639–645 (in Chinese with English abstract).

[15] 陳燦, 鄭華斌, 黃璜, 何斌, 龍攀. 稻田養(yǎng)鰍模式對稻米品質(zhì)和經(jīng)濟效益的影響. 中國稻米, 2015, 21(4): 124–127

Chen C, Zheng H B, Huang H, He B, Long P. Effects of rice–loach symbiosis ecosystems on rice quality and economic benefit., 2015, 21(4): 124–127 (in Chinese with English abstract).

[16] 鄭華斌, 扈婷, 陳楊, 黃璜. 稻–野鴨復(fù)合生態(tài)種養(yǎng)技術(shù)水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分析. 作物研究, 2012, 26: 127–130.

Zheng H B, Hu T, Chen Y, Huang H. Analysis of grain yield & economic benefits of rice–mallard complex ecosystem in paddy field., 2012, 26: 127–130 (in Chinese with English abstract).

[17] 張苗苗, 宗良綱, 謝桐洲. 有機稻鴨共作對土壤養(yǎng)分動態(tài)變化和經(jīng)濟效益的影響. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2010, 18: 256–260

Zhang M M, Zong L G, Xie T Z. Effect of integrated organic duck–rice farming on the dynamics of soil nutrient and associated economic benefits., 2010, 18: 256–260 (in Chinese with English abstract).

[18] 禹盛苗, 朱練峰, 歐陽由男, 許佳瑩, 張均華, 許德海, 金千瑜. 稻鴨種養(yǎng)模式對稻田土壤理化性狀、肥力因素及水稻產(chǎn)量的影響. 土壤通報, 2014, 45: 151–156.

Yu S M, Zhu L F, Ou-Yang Y N, Xu J Y, Zhang J H, Xu D H, Jin Q Y. Influence of rice–duck farming system on soil physical properties, fertility factors and yield in paddy fields., 2014, 45: 151–156 (in Chinese with English abstract).

[19] Frei M, Becker K. A greenhouse experiment on growth and yield effects in integrated rice–fish culture., 2005, 244: 119–128

[20] Li K. Rice–fish culture in China: a review, 1988, 71: 173–186.

[21] 章家恩, 許榮寶, 全國明, 趙本良. 鴨稻共作對水稻植株生長性狀與產(chǎn)量性狀的影響. 資源科學(xué), 2011, 33: 1053–1059 (in Chinese with English abstract).

Zhang J E, Xu R B, Quan G M, Zhao B L. Influence of rice–duck integrated farming on rice growth and yield characteristics., 2011, 33: 1053–1059.

[22] 常培恩, 陳燦, 黃璜, 楊飛翔. 稻田養(yǎng)鱉對水稻產(chǎn)量形成及稻米品質(zhì)的影響. 作物研究, 2019, 33: 388–391.

Chang P E, Chen C, Huang H, Yang F F. Effect of raising turtle in paddy field on yield formation and rice quality., 2019, 33(5): 388–391 (in Chinese with English abstract).

[23] 程方民, 鐘連進. 不同氣候生態(tài)條件下稻米品質(zhì)性狀的變異及主要影響因子分析. 中國水稻科學(xué), 2001, 15: 187–191.

Cheng F M, Zhong L J. Variation of rice quality traits under different climate conditions and its main affected factors., 2001, 15: 187–191 (in Chinese with English abstract).

[24] 全國明, 章家恩, 楊軍, 陳瑞, 許榮寶. 稻鴨共作對稻米品質(zhì)的影響. 生態(tài)學(xué)報, 2008, 28: 3475–3483.

Quan G M, Zhang J E, Yang J, Chen R, Xu R B. Impacts of integrated rice–duck farming system on rice quality., 2008, 28: 3475–3483 (in Chinese with English abstract).

[25] 陳燦, 黃璜, 鄭華斌, 何斌. 稻田不同生態(tài)種養(yǎng)模式對稻米品質(zhì)的影響. 中國稻米, 2015, 21(2): 17–19.

Chen C, Huang H, Zheng H B, He B. Effects of different mode of ecological planting and raising on rice quality., 2015, 21(2): 17–19 (in Chinese with English abstract).

[26] 甄若宏, 王強盛, 何加駿, 周建濤, 鄭建初, 卞新民. 稻鴨共作對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究, 2008, 29: 615–617.

Zhen R H, Wang Q S, He J J, Zhou J T, Zheng J C, Bian X M. Effects of rice–duck integrated farming on rice yield and quality., 2008, 29: 615–617 (in Chinese with English abstract).

[27] 葉全寶, 張洪程, 李華, 霍中洋, 魏海燕, 夏科, 戴其根, 許軻. 施氮水平和栽插密度對粳稻淀粉RVA譜特性的影響. 作物學(xué)報, 2005, 31: 124–130.

Ye Q B, Zhang H C, Li H, Huo Z Y, Wei H Y, Xia K, Dai Q G, Xu K. Effects of amount of nitrogen applied and planting density on RVA profile characteristic ofrice., 2005, 31: 124–130 (in Chinese with English abstract).

[28] 李敏, 張洪程, 李國業(yè), 馬群, 楊雄, 魏海燕. 生育類型與施氮水平對粳稻淀粉RVA譜特性的影響. 作物學(xué)報, 2012, 38: 293–300.

Li M, Zhang H C, Li G Y, Ma Q, Yang X, Wei H Y. Effects of growth-period type and nitrogen application level on the RVA profile characteristics forrice genotypes., 2012, 38: 293–300 (in Chinese with English abstract).

[29] Berg H. Rice monoculture and integrated rice–fish farming in the Mekong Delta, Vietnam—economic and ecological considerations., 2002, 41: 95–107.

[30] 袁偉玲, 曹湊貴, 李成芳, 展茗, 蔡明歷, 汪金平. 稻鴨、稻魚共作生態(tài)系統(tǒng)CH4和N2O溫室效應(yīng)及經(jīng)濟效益評估. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42: 2052–2060.

Yuan W L, Cao C G, Li C F, Zhan M, Cai M, Wang J P. Methane and nitrous oxide emissions from rice–fish and rice–duck complex ecosystems and the evaluation of their economic significance., 2009, 42: 2052–2060 (in Chinese with English abstract).

[31] 劉小燕, 劉大志, 陳艷芬, 黃璜, 鐘蕾, 余建波. 稻–鴨–魚共棲生態(tài)系統(tǒng)中水稻根系特性及經(jīng)濟效益. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2005, 31: 314–316.

Liu X Y, Liu D Z, Chen Y F, Huang H, Zhong L, Yu J B. The Character of rice roots in rice–duck–fish commensalisms ecosystem and its economic benefit.(Nat Sci Edn), 2005, 31: 314–316 (in Chinese with English abstract).

[32] 王華, 黃璜. 濕地稻田養(yǎng)魚、鴨復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)經(jīng)濟效益分析. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2002, 18(1): 71–75.

Wang H, Huang H. Analysis on ecological and economic benefits of complex ecosystem in wetland paddy fields., 2002, 18(1): 71–75 (in Chinese with English abstract).

[33] 謝樂強, 陳仕貴, 黃璜, 廖曉蘭, 羅寬, 童澤霞, 陳文軍. 稻鴨復(fù)合系統(tǒng)的生態(tài)經(jīng)濟效益分析. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, (4): 93–95.

Xie L Q, Chen S G, Huang H, Liao X L, Luo K, Tong Z X, Chen W J. Ecological and economical effect of rice–duck complex system., 2005, (4): 93–95 (in Chinese with English abstract).

Characteristics and differences of rice yield, quality, and economic benefits under different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields

CHE Yang, CHENG Shuang, TIAN Jin-Yu, TAO Yu, LIU Qiou-Yuan, XING Zhi-Peng*, DOU Zhi, XU Qiang, HU Ya-Jie, GUO Bao-Wei, WEI Hai-Yan, GAO Hui, and ZHANG Hong-Cheng*

Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China

To explore the characteristics and differences in yield, photosynthetic matter production, quality and economic benefits of rice under different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields, six modes including rice crayfish (RC), rice turtle (RT), rice loach (RL), rice catfish (RF), rice koi (RK), and rice duck (RD) were arranged using Nanjing 9108 (a high-quality rice variety) as the experimental material in 2018 and 2019. Comparing these modes with rice cultivation under rice–wheat rotation (CK), the effects of different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields on quality, yield and yield component of rice, characteristics of photosynthetic matter production, and economic benefits were systematically investigated in this study. The results showed that, compared with CK, the rice yield of different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields was significantly decreased by 3.66%–7.54%, and the RD mode reduced the least, and the RK mode reduced the most. Compared with CK, the reduction of rice yield in different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields was mainly due to lower dry matter accumulation at maturity stage, which was resulted from the smaller leaf area index, lower photosynthetic potential, crop growth rate, and net assimilation rate in main growth stages; and due to less total number of spikelets, which was caused by significant decreasing in panicle number per hectare and number of spikelets per panicle. Compared with CK, the different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields significantly reduced the head milled rice rate by 2.40%–4.37%, decreased the chalkiness by 8.14%–11.14%, increased the amylose content by 9.35%–13.80%, reduced the protein content by 6.29%–10.01%, and raised the taste value by 3.91%–11.69%. Compared with CK, the peak viscosity, hot viscosity, final viscosity, and breakdown of RVA parameters of rice starch were increased by 2.75%–12.65%, 3.24%–19.63%, 2.47%–14.79%, and 1.67%–5.78%, respectively, while the setback was decreased by 2.54%–15.15%. The economic benefits of different modes of comprehensive planting-breeding in paddy fields were 80.93%–511.52% higher than CK, which was mainly due to the increase in the income of aquatic (poultry) breeding products and the increase in the price of rice quality. In conclusion, comprehensive planting-breeding in paddy fields was an alternative rice planting mode, that could guarantee a stable rice yield, improve rice quality, and increase the comprehensive benefits.

comprehensive planting–breeding in paddy fields; rice yield; characteristics of photosynthetic matter production; quality; economic benefit

10.3724/SP.J.1006.2021.02068

本研究由江蘇省重點研發(fā)計劃項目(BE2018355)，國家重點研發(fā)計劃項目(2018YFD0300804)，國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-01-27), 國家自然科學(xué)基金項目(31801293)和江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項目資助。

This study was supported by the Key Research and Development Program of Jiangsu Province (BE2018355), the National Key Research and Development Program of China (2018YFD0300804), the China Agricultural Research System (CARS-01-27), the National Natural Science Foundation of China (31801293), and the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD).

張洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn; 邢志鵬, E-mail: zpxing@yzu.edu.cn

E-mail: cheyangde@foxmail.com

2020-10-17;

2021-03-19;

2021-03-31.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20210331.1317.006.html