徐 濤,劉方平*,倪才英,謝亨旺,蘇 甜,梁 舉,李 娜,田 威

(1.江西省灌溉試驗(yàn)中心站 江西省高效節(jié)水與面源污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330201;2.江西師范大學(xué) 地理與環(huán)境學(xué)院,江西 南昌 330022)

0 引言

近年來,隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)變,稻田生態(tài)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化,由平面向立體、由單層向多層發(fā)展,綜合開發(fā)得到了迅速發(fā)展且內(nèi)容極為豐富[1]。稻鱉共生養(yǎng)殖模式可高效利用農(nóng)業(yè)資源(土地、水、人力等),減少環(huán)境污染,同時(shí)為人們提供綠色高質(zhì)量的食品,是未來農(nóng)業(yè)中綠色有機(jī)可持續(xù)發(fā)展模式的重要組成部分[2]。近幾年稻鱉共生養(yǎng)殖模式在我國已經(jīng)成為大力提倡的生態(tài)種養(yǎng)模式之一,稻鱉共生一方面可以改良稻田的土壤特性,節(jié)省化肥用量；另一方面可以為鱉提供較好的生長環(huán)境[3]。稻鱉共生是一種效益較好的農(nóng)業(yè)生態(tài)循環(huán)生產(chǎn)模式[4],是指在稻田里面開挖暫養(yǎng)池,在暫養(yǎng)池中養(yǎng)殖鱉,在稻田里面種植水稻的一種生態(tài)種養(yǎng)模式。國內(nèi)對稻鱉共生稻田改造和種養(yǎng)技術(shù)的介紹較多,而研究性報(bào)道較少,關(guān)于稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響未見報(bào)道。鑒于此，筆者開展了該方面的大田試驗(yàn)研究，旨在為稻鱉共生科學(xué)種養(yǎng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)在江西省灌溉試驗(yàn)中心站試驗(yàn)研究基地進(jìn)行,該試驗(yàn)基地處于贛撫平原灌區(qū)南昌縣向塘鎮(zhèn),地理位置為東經(jīng)116°00′,北緯28°26′,海拔為22 m。贛撫平原灌區(qū)為典型的亞熱帶濕潤季風(fēng)性氣候區(qū),適于多種農(nóng)作物生長。灌區(qū)年平均氣溫為17.5 ℃,年平均日照時(shí)數(shù)為1720.8 h,年平均蒸發(fā)量為1139 mm,年平均降雨量為1747 mm。但降雨量全年分布不均,4至6月的降雨較多,占全年降雨量的48%；7至9月的降雨較少,僅占全年降雨量的20%。

供試土壤的基礎(chǔ)理化性狀見表1。供試水稻品種為贛晚秈40號(hào)(贛審稻2015048),在江西作中稻種植,其全生育期160.0 d左右,抗稻飛虱。供試鱉為中華鱉,又名水魚、甲魚、團(tuán)魚,是常見的養(yǎng)殖鱉種。

表1 供試土壤的基礎(chǔ)理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)于2019年5～10月進(jìn)行,在稻鱉共生體系中設(shè)置不同的鱉養(yǎng)殖密度處理：D1(4500只/hm2)、D2(6750只/hm2)、D3(9000只/hm2)和D0(0只/hm2，即在稻田不養(yǎng)鱉，作為對照),共4個(gè)處理,每個(gè)處理對應(yīng)小區(qū)面積均為99 m2,在每個(gè)小區(qū)灌水口挖1個(gè)面積為10 m2、深度為80 cm的暫養(yǎng)池,于6月10日投入平均質(zhì)量為300 g的中華鱉,在鱉適應(yīng)環(huán)境后向暫養(yǎng)池投放專用飼料,按照鱉質(zhì)量的2%進(jìn)行投食。施用的肥料為江西省土肥站授權(quán)使用的由木薯沼渣發(fā)酵成的有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)含量為45%,總養(yǎng)分含量為5%),施肥量為15000 kg/hm2,全部用作基肥,于水稻移栽前2 d施肥。

1.3 觀測項(xiàng)目及方法

于水稻成熟收割前,每小區(qū)隨機(jī)取3蔸進(jìn)行考種,每小區(qū)隨機(jī)取3個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)收割面積為6 m2,去雜質(zhì)、曬干后稱重測產(chǎn);于水稻成熟、收獲曬干后,每處理每重復(fù)隨機(jī)取500 g稻谷,在貯藏3個(gè)月后,用于測定稻米品質(zhì)。參照GB/T 17891—1999測定糙米率、精米率、整精米率、粒長、長寬比、堊白粒率、堊白度、膠稠度、直鏈淀粉含量和堿消值。采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作圖；采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)分析；采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行處理間多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻加工品質(zhì)的影響

由表2可知：在稻鱉共生體系中,在4個(gè)處理間糙米率的差異均達(dá)到了顯著水平,其中D1、D2和D3處理的糙米率分別較D0降低了0.20、1.64和1.08個(gè)百分點(diǎn);在精米率方面,只有D1和D2間的差異達(dá)到了顯著水平,而D1、D2和D3與D0間的差異均不顯著;在整精米率方面,在4個(gè)處理間的差異均達(dá)到了顯著水平,D1、D2和D3的整精米率較D0分別升高了0.45、3.08和6.21個(gè)百分點(diǎn)。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米加工品質(zhì)影響較大,3種養(yǎng)殖密度對糙米率和整精米率的影響均分別達(dá)到了顯著降低和顯著升高的效果,但對精米率的影響不大，說明稻鱉共生可以顯著提高稻米的加工品質(zhì)。

表2 不同養(yǎng)殖密度對稻米加工品質(zhì)的影響

2.2 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻外觀品質(zhì)的影響

由表3可知：在稻鱉共生體系中,D1、D2和D3與對照D0間的堊白粒率差異均達(dá)到了顯著水平,D1、D2和D3的堊白粒率較D0分別降低了8.65、8.83和12.65個(gè)百分點(diǎn);在堊白度方面,在4個(gè)處理間的差異均達(dá)到了顯著水平,D1、D2和D3的堊白度分別較D0降低了0.72、1.49和2.38個(gè)百分點(diǎn);在長寬比方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均未達(dá)到顯著水平;在粒長方面,只有D2處理與對照D0間的差異達(dá)到了顯著水平,較D0升高了9.1%。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米外觀品質(zhì)的影響亦較大,3種養(yǎng)殖密度對堊白粒率和堊白度的影響均達(dá)到了顯著降低的效果,且隨著養(yǎng)殖密度的增加,堊白粒率和堊白度均越來越低，說明稻鱉共生可以顯著提高稻米的外觀品質(zhì)。

表3 不同養(yǎng)殖密度對稻米外觀品質(zhì)的影響

2.3 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻蒸煮品質(zhì)的影響

從表4可以看出：在稻鱉共生體系中,D2和D3處理的稻米直鏈淀粉含量與對照D0間的差異均達(dá)到了顯著水平,分別升高了1.30、1.44個(gè)百分點(diǎn);在膠稠度方面,D1、D2和D3處理與D0對照間的差異均達(dá)到了顯著水平,分別降低了2.75%、2.75%和升高了7.34%;在堿消值方面,4個(gè)處理間的差異均未達(dá)到顯著水平。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米蒸煮品質(zhì)的影響較大,隨著養(yǎng)殖密度的增加，直鏈淀粉含量越來越高,而膠稠度呈先降低后升高的趨勢,說明稻鱉共生可以提高稻米的蒸煮品質(zhì),且當(dāng)養(yǎng)殖密度適中時(shí),對蒸煮品質(zhì)的提高效果最佳。

表4 不同養(yǎng)殖密度對稻米蒸煮品質(zhì)的影響

2.4 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻RVA特性的影響

由表5可見：在稻鱉共生體系中,D1、D2和D3的稻米峰值黏度較對照D0分別升高了6.2%、3.8%和0.1%;在4個(gè)處理間熱漿黏度的差異均不顯著,但隨著養(yǎng)殖密度的升高熱漿黏度越來越低;在冷膠黏度方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均達(dá)到了顯著水平,且隨著養(yǎng)殖密度的升高冷膠黏度越來越低,但是在D1、D2和D3處理間差異不顯著;在4個(gè)處理間的崩解值差異均不顯著,但隨著養(yǎng)殖密度的增加崩解值越來越低;在峰值時(shí)間方面,D1、D2和D3與對照D0間的差異均達(dá)到了顯著水平,且隨著養(yǎng)殖密度的增加峰值時(shí)間越來越短,較對照D0分別縮短了3.0%、2.5%和1.5%;在糊化溫度方面,只有D1處理與對照D0間的差異達(dá)到了顯著水平,較D0升高了1.1%。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對稻米的一些RVA特性有較大的影響。

表5 不同養(yǎng)殖密度對稻米R(shí)VA特性的影響

2.5 稻鱉共生體系中養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表6可知：在稻鱉共生體系中,D1、D2與對照D0間的穗長差異均達(dá)到了顯著水平,D1、D2和D3處理的穗長較D0分別增加了5.0%、36.2%和降低了0.3%;在有效穗數(shù)方面,4個(gè)處理間的差異均未達(dá)到顯著水平;在穗粒數(shù)方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均達(dá)到了顯著水平,且在處理間的差異均顯著,D1、D2和D3的穗粒數(shù)較D0分別增加了17.3%、24.0%和0.7%;在結(jié)實(shí)率方面,4個(gè)處理兩兩間的差異均未達(dá)到顯著水平;在千粒重方面,只有D1處理與對照D0間的差異達(dá)到了顯著水平,較D0降低了6.3%;在實(shí)際產(chǎn)量方面,D1、D2和D3處理與對照D0間的差異均達(dá)到了顯著水平,較D0分別升高了8.2%、8.8%和8.9%。以上結(jié)果表明,在稻鱉共生體系中不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響較大,稻鱉共生可以顯著提高水稻的產(chǎn)量,且主要是通過增加穗粒數(shù)提高了產(chǎn)量。

表6 不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3 討論

3.1 稻鱉共生體系不同養(yǎng)殖密度對水稻稻米品質(zhì)的影響

稻米品質(zhì)的優(yōu)劣主要受品種本身遺傳因素控制和環(huán)境因素的影響[5],稻米品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和RVA特性,外觀品質(zhì)一般是指精米的形狀、堊白性狀、透明度、大小等外表物理特性,其中堊白是指稻米胚乳中白色不透明的部分,是評價(jià)稻米外觀品質(zhì)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)[6]。在諸多稻米品質(zhì)性狀中,出糙率、精米率、粒形等指標(biāo)主要由水稻品種本身的遺傳特性決定,受環(huán)境條件的影響較??；而整精米率、堊白、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量等則易受環(huán)境條件的影響,其中堊白是所有稻米品質(zhì)指標(biāo)中對環(huán)境生態(tài)條件變化反應(yīng)最敏感的性狀[7]。稻米的蒸煮食味品質(zhì)包括崩解值、膠稠度、堿消值及直鏈淀粉含量等多個(gè)指標(biāo)[8]。崩解值和膠稠度與米飯口感相關(guān)[9]。堿消值受氮肥的影響最大,其次是崩解值和膠稠度[10]。在稻田生態(tài)種養(yǎng)中,稻米品質(zhì)的形成機(jī)理復(fù)雜[11],一般認(rèn)為,糙米率、精米率和整精米率與土壤中氮素含量成正比,而堊白度和堊白率與氮素含量成反比,但是過高的氮素含量會(huì)導(dǎo)致精米率和整精米率的下降[12]。相關(guān)研究表明,稻漁綜合種養(yǎng)模式可以有效地提高水稻的產(chǎn)量，并改善稻米的品質(zhì)[13-14]。本研究結(jié)果表明,稻鱉共生可以顯著地提高稻米的加工品質(zhì),主要是能顯著降低糙米率和提高整精米率。寇祥明等[15]的研究發(fā)現(xiàn)，稻鴨、稻蝦、稻魚三種生態(tài)種養(yǎng)模式稻米的整精米率均呈上升趨勢,但對稻米的精米率和粒形無明顯的改善，這與本研究的結(jié)果一致。陳燦等的研究表明,稻鴨、稻鰍、稻蟹等生態(tài)種養(yǎng)模式可以顯著降低稻米的堊白率和堊白度[16-17],這與本研究的結(jié)果一致。本研究結(jié)果表明稻鱉共生可以提高水稻的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),且適中的養(yǎng)殖密度對稻米品質(zhì)的提高效果最佳。

3.2 稻鱉共生體系不同養(yǎng)殖密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

關(guān)于稻鱉共生模式對水稻產(chǎn)量影響的研究很多,趙靜等的研究表明,稻鱉共作系統(tǒng)不僅可以增加水稻的產(chǎn)量,還能夠減少水產(chǎn)動(dòng)物餌料的投喂,節(jié)約養(yǎng)殖成本,增加經(jīng)濟(jì)收入[2]。在稻鱉共作模式中,施用有機(jī)肥作為基肥，在培養(yǎng)浮游生物的同時(shí)增加了稻田有機(jī)質(zhì)和微生物的數(shù)量及類型,有助于土壤無效養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為有效養(yǎng)分；在投放鱉后,鱉的活動(dòng)可以有效地控制雜草及無效分蘗的生長,避免養(yǎng)分的浪費(fèi),有助于有效穗的形成,從而提高產(chǎn)量[18]。楊飛翔等的研究表明,稻鱉共作模式能有效提高水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和實(shí)粒數(shù),并在一定程度上增加灌漿充實(shí)度,使產(chǎn)量增加[19]。本研究發(fā)現(xiàn),稻鱉共生可以顯著地提高水稻的穗粒數(shù)和產(chǎn)量。

4 結(jié)論

稻鱉共生可以改善稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì),在不同養(yǎng)殖密度處理間稻米的加工品質(zhì)差異顯著；隨著養(yǎng)殖密度的增加整精米率顯著升高;養(yǎng)殖密度增加對堊白粒率和堊白度的降低效果顯著;養(yǎng)殖密度適中對稻米蒸煮品質(zhì)的改善效果最佳;不同養(yǎng)殖密度對稻米的一些RVA特性有較大的影響。

稻鱉共生可以顯著地提高水稻產(chǎn)量,增產(chǎn)率達(dá)8.28%～8.97%，主要是因?yàn)樘岣吡怂肓?shù)。