葛永虎 黃飛 肖大康 聶璽斌 楊朔 丁紫娟 李錦濤 郜紅建 葉新新 梅軍 章葉飛 侯俊*

（1 仙桃市農(nóng)業(yè)技術推廣中心，湖北 仙桃 433000；2 長江大學農(nóng)學院/濕地生態(tài)與農(nóng)業(yè)利用教育部工程研究中心，湖北 荊州 434025；3 安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，合肥 230036；4 中墾錦繡華農(nóng)武漢科技有限公司，武漢 430070；第一作者：geyonghu1983@163.com；*通訊作者：houjungoodluck1@163.com）

稻蝦[水稻（Oryza sativa）-克氏原螯蝦（Procambarus clarkii）]共作模式在我國長江中下游地區(qū)發(fā)展迅速。在稻田生態(tài)系統(tǒng)中引入克氏原螯蝦，不僅能夠大幅提高水、肥和能量的利用率，還能增強稻田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及抗外界沖擊的能力[1]。小龍蝦的糞便可以作為田間的肥料，提高稻田土壤的氮磷鉀等養(yǎng)分含量[2]，其在田間通過捕捉害蟲及蟲卵從而降低水稻病蟲害，例如降低二化螟的發(fā)生[3]。然而，該模式依然存在很多問題，尤其是氮肥用問題最為突出，氮肥既影響水稻的正常生長同時也會影響水質(zhì)。水稻插秧后7～14 d，小龍蝦進田，該期間的水質(zhì)特征對小龍蝦生長很重要[4]。傳統(tǒng)稻蝦共作施肥采用“一次基肥，然后若干次追肥”模式，該模式存在施肥次數(shù)多、費工費時、肥料利用率低等缺點。此外，追肥通常是農(nóng)田撒施尿素，氮肥施入稻田后在脲酶作用下迅速水解，產(chǎn)生大量氨揮發(fā)至空氣中并增加了水體的氨氮濃度[5]，造成環(huán)境污染同時也危害小龍蝦的生長?？梢姡瑐鹘y(tǒng)稻蝦共作施肥方式和肥料種類難以滿足高效現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，需要探討適宜的氮肥種類和施肥方式。緩/控施肥養(yǎng)分釋放緩慢，能夠在水稻全生育期提供氮素，同時也可以減少氨揮發(fā)等損失，進而降低水中的氮素含量[6-7]。有機無機復混肥將有機肥的緩效、長效作用與無機肥的速效作用相結(jié)合，優(yōu)勢互補，養(yǎng)分全面，均衡持久[8]。為此，本研究基于糧食安全和小龍蝦生長為突破口，探討復混肥、緩釋復混肥和有機無機復混肥對水稻生長和田面水水質(zhì)的影響，為稻蝦共作模式的提質(zhì)高效提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2019 年6 月至10 月在湖北省仙桃市彭場鎮(zhèn)挖溝村（30°17′N，113°28′E）進行。試驗點所在區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，光能充足、熱量豐富、無霜期長，太陽年輻射總量為104～110 Cal/cm2，年日照時數(shù)1 800～2 000 h，年平均氣溫 6.6 ℃～15.9 ℃，年無霜期242～263 d，年降水 1 100～1 300 mm，4—10 月降水量占全年的80%、太陽輻射占全年的75%、≥10 ℃的積溫為全年的80%。水熱同步與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季一致，該氣候條件適宜多種農(nóng)作物生長發(fā)育。此外，地表水、地下水資源豐富，適宜養(yǎng)殖。土壤類型為中粘壤質(zhì)地的水稻土和潮土，耕作層土壤基本性狀為：pH 值6.27，土壤全氮1.26 g/kg、全磷0.51 g/kg、全鉀9.51 g/kg、堿解氮78.61 mg/kg、速效磷 20.75 mg/kg、速效鉀 95.51 mg/kg、有機質(zhì)22.31 g/kg。

1.2 試驗設計

本研究共設4個施肥處理：CF，基施復混肥并追施尿素；CRF，緩釋復混肥作基肥一次性施用；OF，基施有機無機復混肥并追施尿素；CK，不施氮（表1）。每個處理3 次重復，小區(qū)面積160 m2。CF 和OF 所用復混肥（N-P2O5-K2O,15-15-15）和有機復混肥（有機質(zhì)≥40%；N-P2O5-K2O，18-10-12）由中化化肥有限公司生產(chǎn)，CRF 所用緩釋肥復混肥（N-P2O5-K2O，11-7-7）由控釋尿素（N，43%）、過磷酸鈣（P2O5，12%）和氯化鉀（K2O，60%）按比例配制。除CK 不施氮外，其他處理的氮、磷、鉀總養(yǎng)分相同，N 180 kg/hm2、P2O5120 kg/ hm2和 K2O 120 kg/hm2。CF 和 OF 均作為基肥在水稻移栽前1 d 施入，總氮量70%作為基肥，其余30%以尿素作為分蘗肥（移栽后7～15 d）；CRF 則一次性施用。行株距25 cm×20 cm。各處理所需補足的磷肥和鉀肥分別采用單質(zhì)肥過磷酸鈣（P2O5，12%）和氯化鉀（K2O，60%）全部作基肥施入。水稻品種為錦214（蝦稻1 號），由中墾錦繡華農(nóng)武漢科技有限公司提供。

表1 施肥方案 （單位：kg/160 m2）

1.3 數(shù)據(jù)采集

分別于返青分蘗盛期和齊穗期，取代表性植株10叢，剪去根后烘干稱重，分為莖葉和穗兩部分并粉碎。群體生長率[g/（m2·d）]=（w2-w1）/（t2-t1）。式中，w1 和w2 分別為前后兩個生育時期測定的干物質(zhì)量，t1 和t2分別為前后兩個生育時期測定的時間。

基肥施用以后至小龍蝦回田，第 1、3、5、7、9、11、13 d，每天上午9∶00 田面水取樣，測定氨氮、亞硝態(tài)氮等水質(zhì)指標。

水稻成熟期取各小區(qū)1 m2考察實際穗數(shù)，取12叢水稻測定穗粒數(shù)和千粒重。從每個小區(qū)實收5 m2稻株脫粒計產(chǎn)，各小區(qū)單打單收，風干計產(chǎn)。

收獲后分別計算氮肥農(nóng)學效率和氮肥偏生產(chǎn)效率。氮肥農(nóng)學效率=（施氮區(qū)產(chǎn)量－不施氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；氮肥偏生產(chǎn)效率=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量[9-10]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2016 進行計算和基礎處理，采用SPSS 22.0 進行單因素方差分析，其中多重比較借助最小顯著差異法（LSD 法），顯著水平P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對稻蝦田面水氨氮的影響

由表2 可知，CF、CRF 和OF 處理的田面水氨氮含量均高于CK，且隨著時間推進總體呈下降趨勢，在第7 d 最低，其原因是雨水天氣影響，第13 d 后各處理間田面水氨氮含量差異不顯著。除第13 d 外，CF 處理的田面水氨氮含量顯著高于CRF 和OF 處理。CRF 和OF處理在施肥后第1 d、第7 d、第11 d 和第13 d 田面水氨氮含量差異不顯著，第3 d、第5 d 和第9 d 存在顯著差異。從表2 可見，CRF 處理的田面水氨氮濃度最先降低（第 5 d）并且在第 13 d 時要較 CF 和 OF 處理小，這表明該處理氨氮當田埂漏水進入蝦溝造成小龍蝦死亡的風險要較CF 和OF 處理小。

表2 不同處理對稻蝦田面水氨氮的影響 （單位：mg/L）

2.2 不同處理對稻蝦田面水亞硝態(tài)氮的影響

由表3 可知，田面水亞硝態(tài)氮含量CF、CRF 和OF處理在第7 d 最低，而CK 在第7 d 最高，除第7 d 外，CF、CRF 和OF 的田面水亞硝態(tài)氮含量均高于CK。監(jiān)測期內(nèi)，CRF 處理亞硝態(tài)氮濃度僅在施肥后第1 d 顯著高于 CF 和 OF 處理，第 3、7、9 和 11 d 與 CF 和 OF處理差異不顯著，第13 d 顯著低于CF 和OF 處理。結(jié)果表明，CRF 處理的田面水亞硝態(tài)氮濃度降低速度最快，在第13 d 的濃度比CF 和OF 處理顯著要低，這意味著小龍蝦能更快回田，與水稻共生。

表3 不同處理對稻蝦田面水亞硝態(tài)氮的影響 （單位：mg/L）

2.3 不同處理對土壤無機氮含量的影響

由表4 可知，在分蘗期，各處理土壤無機氮含量之間沒有顯著差異，說明在水稻生長前期施用不同種類的氮肥對稻蝦田土壤無機氮的累積影響不大。然而在齊穗期，CRF 處理的土壤銨態(tài)氮顯著高于其他3 種處理，硝態(tài)氮CF、CRF 和OF 處理間沒有顯著差異，但都要高于CK。由此可見，緩釋復混肥在水稻生長后期釋放氮素，有利于水稻生長。

表4 不同處理對稻蝦田無機氮含量的影響 （單位：mg/kg）

2.4 不同處理對水稻干物質(zhì)積累的影響

由表5 可知，不同處理間水稻干物質(zhì)量在不同時期均有顯著差異。在分蘗期，水稻干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為OF＞CRF＞CF＞CK，CF、CRF 和 OF 處理顯著高于 CK，提高幅度為49.00%～84.86%。在齊穗期，莖葉干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為 OF＞CRF＞CF＞CK，CF、CRF 和 OF 處理比 CK顯著提高16.57%～67.66%；不同處理穗干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為 CRF＞CF＞OF＞CK，CF、CRF 和 OF 處理比 CK 顯著提高12.35%～48.25%。分蘗至齊穗期的群體生長率不同處理間差異顯著，CF、CRF 和OF 處理比CK 顯著提高7.19%～77.09%。由此可見，在水稻生長期內(nèi)，氮肥種類對水稻干物質(zhì)的積累有顯著影響，OF 處理表現(xiàn)最佳，CRF 處理次之。

表5 不同處理對水稻干物質(zhì)的影響

2.5 不同處理對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因子的影響

由表6 可知，CF、CRF 和OF 處理水稻產(chǎn)量要顯著高于CK，增產(chǎn)幅度分別為19.83%、36.91%和21.33%，CRF 處理產(chǎn)量和氮肥利用效率顯著高于CF 和OF 處理，產(chǎn)量分別增加14.26%和12.84%，氮肥農(nóng)學效率分別提高64.86%和54.65%，氮肥偏生產(chǎn)效率分別提高15.00%和13.60%。

表6 不同氮肥品種下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量形成

各處理間水稻穗粒數(shù)和千粒重沒有顯著差異。有效穗數(shù)以CRF 處理最多，CK 最少，CRF 處理顯著高于CK；CF、CRF 和 OF 處理間差異不顯著，但與 CK 相比，分別提高25.55%、44.38%和6.28%?？梢?，相較于其他處理，緩釋復混肥一次性基施對水稻有效穗數(shù)和產(chǎn)量增加有顯著效果，且氮肥農(nóng)學效率和氮肥偏生產(chǎn)效率明顯提高。

3 討論與結(jié)論

在水稻生產(chǎn)中，緩釋復混肥在整地時作為基肥一次性施入，生長過程中不再追肥，不僅可提高氮肥利用效率，還可以有效節(jié)約勞動力成本[11]。本研究中，緩釋復混肥一次性基施處理的產(chǎn)量和氮素利用率最高（表6）。鄭盛華等[12]研究認為，有效穗數(shù)和千粒重是影響不同肥力稻田水稻產(chǎn)量差異的主要因素，本研究中緩釋復混肥一次性基施主要增加了有效穗數(shù)，而千粒重與其他施肥處理相當。施用緩釋復混肥的處理在水稻生長前期土壤無機氮含量與其他施肥處理相似，主要通過后期氮素釋放提供無機氮促進水稻生長（表4）。李方敏[13]等研究表明，緩釋肥一次性基施后，能滿足作物全生育期對養(yǎng)分的需要。彭玉等[14]研究表明，緩釋肥不同于普通尿素，其長肥效期可為水稻產(chǎn)量形成提供充足的物質(zhì)基礎。徐明崗等[15]的研究表明，施用緩釋氮肥能減緩氮素的釋放速率，使氮素養(yǎng)分在稻田中供應持久，促進水稻生長發(fā)育并提高產(chǎn)量。這與本研究的結(jié)果基本一致。

水體中的氨態(tài)氮和亞硝態(tài)氮含量是影響甲殼類動物生長、生存和生理機能的主要限制因素[16]。劉卿君[17]研究表明，蝦稻共作施肥后田面水的氨態(tài)氮先升高，然后逐漸下降。這與本研究結(jié)果相似。此外，本研究中施肥后第13 d 田面水氨氮含量范圍分別為2.33～3.14 mg/L，符合《漁業(yè)水質(zhì)標準》（GB11607-1989），其亞硝態(tài)含量范圍為0.053～0.305 mg/L，這與張丁月等[18]的研究結(jié)果一致。本研究中，緩釋復混肥一次性基施的處理田面水氨氮和亞硝態(tài)氮濃度降低速率最快，最有利于小龍蝦回田。

緩釋復混肥一次性基施不僅輕簡化，而且水稻產(chǎn)量高，達8 139.4 kg/hm2，與施用普通復混肥和有機無機復混肥處理相比，產(chǎn)量分別增加14.26%和12.84%、氮肥農(nóng)學效率分別提高64.86%和54.65%、氮肥偏生產(chǎn)效率分別提高15.00%和13.60%，且田面水氨氮及亞硝態(tài)氮降低速度快，最有利于小龍蝦回田?？梢?，緩釋復混肥一次性基施有利于稻蝦共作的可持續(xù)發(fā)展。