稻禽共生对水稻群体生长特性和产量形成的影响

马学虎，马昀君，黄 璜，，陈 灿，，王 忍，张 印，伍世豪，张 泉，张 琴

（1.湖南农业大学 农学院，湖南 长沙 410128；2.湖南省稻田生态种养工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

稻田生态种养是现代生态农业的重要组成部分，指利用生物共生、物质循环等生态学原理，在水稻生产过程中的特定时间段，向经过田间工程改造的稻田投放适宜规格和数量的禽类、两栖类和鱼类等动物，进行种养结合，达到“一水两用、一田多收、粮渔共赢”的效果[1-5]。

研究发现，稻鸭共生可以有效控制水稻无效分蘖[6]，改善稻田土壤养分状况[7]，防控病虫草害[8-9]，优化水稻植株群体结构，改善田间通风透光条件[10]，提高水稻生物量与产量[7]。稻田养鸡是经过长期实践及分析而得出的新型稻田立体种养模式。稻鸡共生可以增加土壤养分[11]，提高水稻抗病能力、产量和经济效益[12]。水稻产量与群体的干物质积累、转运、分配密切相关[13-15]。稻鸭种养模式提高了水稻的根系活力、群体质量、叶面积指数、有效穗数和产量等[16]。戴企平等[17]研究发现，与水稻单作模式相比，稻鸡种养模式能明显提高水稻产量。目前，关于稻禽共生的研究主要集中于单一稻禽共生模式对稻田土壤养分[7，11]、病虫草害[8-9]、水稻生物量和群体质量[6-7，16]及产量[7，12，16]的影响方面，尚未见稻鸭、稻鸡共生模式对水稻生长和产量影响的对比研究，并且前人的研究多是1 a 试验。为此，设置水稻单作、稻鸡共生和稻鸭共生3 个处理，研究稻禽共生对水稻群体生长特性和产量形成的影响，并明确最优的稻田养禽模式，为稻田养禽的推广应用提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地点概况及试验材料

试验分别于2021 年和2022 年5—10 月在湖南省长沙县路口镇明月村科研示范基地（28°40′38′′N、113°29′48′′E）进行。该地属亚热带季风湿润气候，雨热充沛，年平均气温16～18 ℃，无霜期长，土壤较肥沃，以种植双季稻为主。前茬作物为油菜。

供试验水稻品种为杂交稻Y 两优800，鸡为青脚麻鸡，鸭为绿头鸭。

1.2 试验设计

设置水稻单作（CK）、稻鸡共生（RC）和稻鸭共生（RD）3 个处理，每个处理3 次重复，小区面积为100 m2，鸡和鸭的养殖密度分别为900 只/hm2和300只/hm2。小区之间作田埂以单独排灌，稻鸡、稻鸭共生小区四周采用尼龙网包围以防鸡、鸭逃离和敌害进入，并在小区内靠田埂处设置鸡棚和鸭棚供鸡和鸭栖息。

稻鸡、稻鸭共生模式在水稻移栽后10 d 投放鸡苗、鸭苗，围于鸡棚、鸭棚圈养1 d，之后沿鸡棚、鸭棚向田间撒食训鸡、鸭7 d，每天投喂鸡、鸭群体质量10%的饲料，早上投喂30%于田间，傍晚投喂70%于鸡棚和鸭棚处。水稻抽穗后，根据鸡、鸭啄食稻穗情况适时收鸡和鸭。

于5 月14 日育苗，6 月14 日移栽，插秧规格为20 cm×23 cm。3 个处理整田前施基肥，基施复合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）500 kg/hm2，在分蘖期追施复合肥300 kg/hm2，CK 孕穗期追施复合肥200 kg/hm2，RC和RD处理不追孕穗肥。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 株高、叶面积指数与地上各部分器官干质量 分别于分蘖期、孕穗期、齐穗期和成熟期，各小区采用3 点取样法选取3 个点位，根据平均茎蘖数，每个点位连根拔起3丛水稻植株，清洗干净，带回实验室。用皮尺测量株高，随后将水稻茎、叶、穗分开，采用叶面积仪（Li-3000，美国）测量叶面积，计算叶面积指数（LAI），LAI=叶面积×每平方米穴数×10-4。最后将根、茎、叶、穗分别装入信封袋，于105 ℃烘箱中杀青0.5 h，然后80 ℃烘干至恒质量，称质量。

1.3.2 群体生长率、净同化率和光合势 群体生长率、光合势和净同化率[18]的计算公式如下，其中，净同化率的测定采用单位面积水稻干质量的增加与叶面积的变化间接计算得出。

群体生长率=（W2-W1）/（t2-t1）；

光合势=1/2×（L1+L2）×（t2-t1）；

净 同 化 率=（lnLAI2-lnLAI1）×（W2-W1）/［（LAI2-LAI1）×（t2-t1）］。

式中，W1和W2分别为前后2 次测定的单位面积地上部干质量，L1和L2分别为前后2 次测定的单位面积叶面积，LAI1和LAI2分别为前后2次测定的单位面积叶面积指数，t1和t2为前后2次的测定时间。

1.3.3 产量及其构成因素 成熟期，各小区随机选取3 点，每点连续选取10 株水稻测量有效穗数，根据平均有效穗数选代表性植株5 蔸，去除根后带回试验室，脱粒，调查穗粒数、结实率和千粒质量。各小区随机收获3个1 m2样方，脱粒，晒干，称质量，测量含水率，计算13.5%含水率的实际产量。

1.4 数据分析

采用Excel 2010 处理试验数据，使用SPSS 22.0采用LSD法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 稻禽共生对水稻株高、叶面积指数及地上部各器官干质量的影响

2.1.1 株高 由表1 可知，2 a 所有处理水稻株高均在齐穗期、成熟期较高；2022 年，RD 处理各生育时期株高均显著低于CK。成熟期，2 a RC 和RD 处理株高分别较CK 平均降低了3.00 cm 和6.70 cm。说明稻禽共生会降低水稻株高，尤其是稻鸭处理。

表1 不同处理水稻株高Tab.1 Plant height of rice of different treatments cm

2.1.2 叶面积指数 由表2 可知，2 a 所有处理水稻分蘖期至成熟期的叶面积指数均呈先增加后降低的趋势。除2021年分蘖期和成熟期RD处理叶面积指数显著高于CK 外，RC 和RD 处理叶面积指数均较CK降低，尤其是2022年孕穗期、齐穗期和成熟期均达到显著水平，且齐穗期和成熟期RD 处理显著低于RC处理。

表2 不同处理水稻叶面积指数Tab.2 Leaf area index of rice of different treatments

2.1.3 地上部各器官干质量 由图1可知，总体上，2021 年所有处理地上部干质量均无显著差异。2022 年分蘖期所有处理地上部干质量均无显著差异；孕穗期仅RD 处理茎干质量显著低于CK，其他处理间均无显著差异；齐穗期RC 和RD 处理茎、叶干质量均显著低于CK，RC 和RD 处理间无显著差异；成熟期RC 和RD 处理地上部干质量均显著低于CK，RC和RD处理间茎、穗干质量无显著差异，但叶表现为RD处理显著低于RC处理。

图1 不同处理水稻茎、叶及穗干质量Fig 1 Dry matter weight of stem，leaf and panicle of rice of different treatments

2.2 稻禽共生对水稻群体生长的影响

由表3—5 可知，2 a 所有处理水稻群体生长速率在分蘖期—孕穗期和齐穗期—成熟期均无显著差异，在孕穗期—齐穗期达到最大值；RC、RD 处理在孕穗期—齐穗期群体生长速率均低于CK，平均降幅分别为34.58%和33.47%，且在2022 年差异显著。所有处理光合势在孕穗期—齐穗期和齐穗期—成熟期均表现为CK＜RC＜RD，并在2022年达到显著水平。除2021 年分蘖期—孕穗期外，2 a 所有处理净同化率均无显著差异。说明稻禽共生模式降低了孕穗期—齐穗期群体生长速率和光合势，稻禽共生模式中稻鸡模式的群体生长特性优于稻鸭模式。

表3 不同处理水稻群体生长速率Tab.3 Rice population growth rate of different treatments g/d

表4 不同处理水稻光合势Tab.4 Rice photosynthetic potential of different treatments m2·d

表5 不同处理水稻净同化率Tab.5 Net assimilation rate of rice of different treatments g/（m2·d）

2.3 稻禽共生对水稻产量及其构成因素的影响

由图2 可知，2021 年RC 与RD 处理水稻产量均高于CK，增幅分别为9.26%和4.75%，其中RC 处理达到显著水平；2022 年RC 与RD 处理产量均低于CK，但RC 处理与CK 无显著差异。2 a RC 处理产量均高于RD 处理，平均增幅为5.00%。综合来看，RC处理产量优于RD处理。

图2 不同处理水稻产量Fig.2 Rice yield of different treatments

由表6 可知，2021 年所有处理水稻有效穗数均高于CK，穗粒数低于CK，2022 年表现相反，但RC与RD 处理间均无显著差异。2 a RC、RD 处理结实率均高于CK，且在2021 年达到显著水平，较CK 分别提高4.08%、3.82%。2 a RC 处理千粒质量与CK无显著差异，RD 处理2022 年显著低于CK。说明稻禽共生模式对有效穗数和穗粒数的影响规律不稳定，但能有效提高水稻的结实率。

表6 不同处理水稻产量构成因素Tab.6 Rice yield components of different treatments

3 结论与讨论

研究发现，稻鸭共生模式中鸭子在水稻株间的频繁穿梭可刺激水稻提升其抗倒伏能力[19]。本研究发现，2021 年和2022 年RC 和RD 处理水稻株高总体上均低于CK，且2021 年出现了大风天气，导致CK 出现了倒伏现象，而RD 和RC 处理未出现倒伏，说明稻鸭和稻鸡共生降低了水稻的株高，提升了水稻的抗倒伏性，这与前人[20-21]的研究结果一致。稻鸭共生在一定程度上降低了水稻叶面积指数但优化了叶面积分布[22]。本研究发现，2021 和2022 年水稻孕穗期和齐穗期RC处理叶面积指数均高于RD处理，这可能是RC处理产量优于RD处理的原因之一。

研究发现，不同稻田种养模式对水稻产量有不同的影响，如稻鸭共育有增产[16]和稳产[23]效应，稻鱼[24]、稻虾[25]、稻鳖[26]和稻蛙[27]等种养模式均能维持水稻产量，对产量的影响主要表现为提高有效穗数[28]、千粒质量[29]和结实率[30]。本研究发现，稻禽共生对水稻产量的影响与养殖的禽种类有关，2 a稻鸡共生处理结实率和产量均高于稻鸭共生处理。分析其原因，一是生活习性上鸡属于“文静型”，挑食、运动能力较弱，且不能下水活动；鸭属于“粗放型”，食性杂、运动能力强，因此二者对水稻的根、茎、叶及土壤和水体的影响不同；二是管理方式上稻鸡共生属于干湿交替管理，而稻鸭共生则是全程淹水状态，证明干湿交替有利于提高水稻产量，这与前人[31-32]研究结果一致。

综上，稻禽共生模式能降低水稻株高，提高结实率。其中，稻鸡共生模式水稻群体生长特性更优，有利于稳产和增产，具有较高的推广价值。