稻田養魚模式下減量施氮對雜交中稻產量和氮肥利用率的影響

周興兵劉茂張力蔣鵬張林郭曉藝朱永川熊洪徐富賢*

（1四川省農業科學院水稻高粱研究所/農業部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室/作物生理生態及栽培四川省重點實驗室，四川德陽618000；2四川省合江縣農業局，四川合江 646200；*通訊作者）

水稻作為我國主要的糧食作物，其氮肥消費量占我國氮肥消費總量的30%以上[1]。氮肥的大量施用雖然顯著提高了水稻產量，但同時也導致了氮肥利用率及土壤肥力的下降[2]，我國稻田的當季氮肥利用率僅為20%～30%[3]。據統計，我國每年損失的氮量相當于1 900多萬t的尿素，并因此造成了嚴重的環境污染問題[4]。為此，優化種植模式，減少過量施肥對環境造成的污染顯得尤為重要。加上人們生活水平的提高，對食品安全也提出了更高的要求。稻田養魚作為一種綠色種養模式其推廣面積呈逐年擴大趨勢[5]，目前也已成為提高水稻單產和生態經濟效益的重要技術手段[6]。而四川西南部作為我國特有的冬水田區，為稻田養魚提供了優越的自然條件。在水稻生產中，前人對施氮量和移栽密度方面進行了較多研究[7-12]，但對稻魚互作模式下氮肥的最佳施用量研究較少。為此，2018年筆者所在團隊設置了本試驗，以期為冬水田區稻田養魚高效生產技術的集成提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試雜交中稻品種為蓉18優1015（大穗型）和內6優103（多穗型），由四川省農業科學院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗設計

試驗于2018年在四川省農業科學院水稻高粱研究所瀘縣基地進行，稻田肥力中等偏上、土質均勻。試驗采用裂區設計，以施氮量為主區，水稻品種為副區。氮肥用量設 4 個水平：N0，不施氮；N1，減氮 66.6%，施氮量 45 kg/hm2；N2，減氮 33.3%，施氮量 90 kg/hm2；CK，常規施氮，施氮量135 kg/hm2。磷、鉀肥用量各處理相同，分別為 P2O575 kg/hm2和 K2O 150 kg/hm2，氮、磷、鉀肥全部作底肥一次性施用。小區面積20 m2，3次重復，區組間走道寬80 cm，區組內小區間走道寬35 cm。主區間用田間試驗專用塑料板隔離，塑料板高65 cm，入泥30 cm。試驗區組間四周及稻田四周挖深50 cm、寬60 cm的養魚溝，并在試驗田兩側距田埂2 m處挖面積為5 m×5 m、深1.5 m的魚凼各1個，養魚溝與魚凼互通。

表1 稻田養魚模式下減量施氮對雜交中稻產量和產量構成的影響

水稻移栽后第30 d（水稻分蘗盛期），取出各處理的塑料隔板，以便魚苗進入養魚區活動。每hm2放養鯉魚4 500尾、鯽魚1 500尾、草魚3 000尾。按四川大面積稻田養魚每hm2生產鮮魚2 250～3 000 kg的技術標準飼養。水分管理：投放魚苗前稻田保持3～5 cm水層，投放魚苗后隨著秧苗生長水層從10 cm逐漸加深到20 cm。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 最高苗數

于分蘗盛期，沿小區對角線調查20叢稻株的分蘗數，每3 d調查1次，考察最高苗數。

1.2.2 地上部干物質量

于成熟期每小區取樣5叢，人工脫粒、烘干，計算地上部分植株干物質量。

1.2.3 穗粒結構

于成熟期沿小區對角線調查20叢稻株的總穗數，計算有效穗數；同時取樣5叢用于考察穗粒結構及千粒重。

1.2.4 小區產量

于成熟期實收全部小區，單打單曬，并按標準含水量計算小區產量。

2 結果與分析

2.1 減量施氮對雜交中稻產量的影響

由表1可知，稻田養魚模式下，大穗型品種蓉18優 1015 產量以 N2 處理最高，達 9.22 t/hm2，較 CK、N1處理分別高2.8%和12.2%，與N1處理差異達顯著水平；多穗型品種內6優103產量以CK最高，達9.52 t/hm2，較 N2、N1 處理分別高 5.3%和 20.4%，與 N1 處理差異達顯著水平。說明不管是大穗型品種還是多穗型品種，稻田養魚模式下減氮66.6%均會導致水稻產量顯著下降。同一處理不同類型雜交中稻品種間產量差異較小。

2.2 減量施氮對雜交中稻產量構成的影響

由表1可以看出，與CK相比，大穗型品種蓉18優1015 N2、N1處理的有效穗數分別減少了 10.1%和6.5%，但差異不顯著；多穗型品種內6優103 N2、N1處理有效穗數分別減少了2.7%和16.4%，與N1處理差異達顯著水平。說明在稻田養魚模式下，大幅減少氮肥用量會造成多穗型雜交稻中稻有效穗數顯著減少。稻田養魚模式下，大穗型品種蓉18優1015 N2、N1處理的結實率分別比CK增加了4.1%和6.0%，差異達顯著水平；多穗型雜交稻品種結實率以N0處理最高，3個施氮處理間的結實率差異不顯著。稻田養魚模式下減量施氮對雜交中稻每穗粒數和千粒重影響不顯著。

2.3 減量施氮對雜交中稻干物質生產的影響

由表2可知，稻田養魚模式下，與不施氮處理相比，施氮處理的干物質量顯著增加；對多穗型品種內6優103來說，CK的干物質量顯著高于N1處理，說明稻田養魚模式下大幅度減少施氮量會導致其干物質顯著降低；對大穗型品種蓉18優1015來說，各施氮處理間干物質量差異不顯著。稻田養魚模式下減量施氮對雜交中稻收獲指數影響不顯著。不同類型雜交中稻品種間的干物質量、收獲指數差異較小。

2.4 減量施氮對雜交中稻最高分蘗和成穗率的影響

由表2還可以看出，稻田養魚模式下，隨施氮量的增加，雜交中稻最高分蘗呈顯著增加的趨勢，成穗率呈下降趨勢。與大穗型雜交中稻品種相比，多穗型雜交中稻品種最高分蘗平均增加了19.5%，成穗率平均降低了8.0%，說明多穗型雜交中稻品種有效穗數的增加主要依靠最高分蘗的增加。

再以表1、表2中的產量相關性狀對產量進行通徑分析，結果（表3）看出，6個產量相關性狀中千粒重（X5）未入選，主要原因是8個試驗處理間千粒重的差異相對較小。其余5個因素中，直接作用以最高苗數（X1）和每穗粒數（X3）較大，間接作用以有效穗數（X2）和干物質量（X6）的正效應較大。表明在稻田養魚條件下，選擇穗粒兼顧型品種，增加苗數進而提高有效穗數、穗粒數和干物質量是其高產的主攻方向。

表2 稻田養魚模式下減量施氮對雜交中稻干物質和最高分蘗的影響

表3 穗粒結構對產量的通徑分析

表4 稻漁模式下減量施氮度雜交中稻氮肥利用率的影響

2.5 減量施氮對雜交中稻氮肥利用率的影響

由表4可知，減量施氮對雜交中稻氮肥農學利用率的影響隨品種類型變化而改變。其中，減量施氮對大穗型雜交中稻氮肥農學利用率影響顯著，與CK相比，N2、N1處理的氮肥農學利用率分別增加了63.2%和45.6%，差異達顯著水平。減量施氮對多穗型雜交中稻氮肥農學利用率影響不顯著。減量施氮對雜交中稻氮肥偏生產力有顯著影響。隨施氮量的增加，雜交中稻氮肥偏生產力呈顯著下降趨勢。與CK相比，N2、N1處理的氮肥偏生產力分別增加了74.6%、48.2%。不同類型雜交中稻品種間氮肥農學利用率、氮肥偏生產力差異較小。

3 小結與討論

有研究表明，在常規栽培模式下，氮肥減量10%和分期施用均比常量施肥明顯提高千粒重，在中高肥力土壤上減氮30%和在中低肥力土壤上減氮10%均對水稻產量沒有明顯影響，而氮素利用率可分別提高13.55個和6.0個百分點[7]。長期減氮30%或減氮50%處理對水稻產量無明顯減低作用，但會降低土壤中有機質含量，增加土壤中速效鉀、堿解氮的含量[8]。這與本研究結果較為一致，同時也驗證了稻魚模式下可使肥料的用量平均減少26.52%，而平均產量仍可比單作產量增加2.98%這一結論的準確性[9]。而養魚稻田由于土壤理化性狀的改善加之魚糞腐解，可使土壤有機質及速效氮、磷、鉀含量增加[6]，剛好彌補了因長期減氮施肥對土壤肥力所帶來的負效應。可見，西南地區冬水田在稻魚模式下水稻減氮33%左右是切實可行的。

綜上所述，在稻田養魚模式下減量施氮有利于雜交中稻氮肥利用率的提高，綜合考慮水稻產量、經濟效益和肥料利用率等方面，減氮量以33%左右為宜，但隨著稻田養魚年限的增加，土壤肥力會有所提高，施氮量則應繼續減少，但減量多少為宜尚待進一步研究。