稻鴨、稻雞種養模式對土壤化學性質及稻米品質的影響

摘要：為研究稻鴨、稻雞2種模式對土壤化學性質及稻米品質的影響，設置稻鴨（RD）、稻雞（RC）2種生態種養模式，以水稻單作為對照（CK）進行大田試驗，分析不同處理對土壤養分含量、土壤酶活性及稻米品質等指標參數的影響。結果表明，RC處理的土壤全氮含量較RD處理高17.65%（Plt;0.05），土壤全鉀含量分別較CK、RD處理高9.58%、8.68%（Plt;0.05），但RC、RD處理的土壤全磷含量均顯著低于CK。RC處理的土壤堿解氮、速效磷含量在分蘗期、齊穗期均顯著高于CK，其孕穗期的土壤過氧化氫酶活性較CK高13.89%（Plt;0.05），齊穗期的土壤蔗糖酶活性較CK高65.52%（Plt;0.05）。RD處理各時期的土壤pH值均高于CK，并在齊穗期達到顯著差異，其成熟期的土壤有機質含量分別較RC處理、CK高11.36%、9.15%（Plt;0.05）。RC、RD處理的稻米蛋白質含量分別較CK高0.63、0.90百分點（Plt;0.05）。綜上，與水稻單作處理相比，稻雞生態種養模式更有利于增加土壤養分，提高共生期間的土壤酶活性；稻鴨模式有利于增加土壤有機質，提高共生期間的土壤pH值；稻鴨、稻雞2種種養模式均有利于提高稻米的蛋白質含量。

關鍵詞：生態種養模式；土壤養分；土壤酶；稻米品質

中圖分類號：S157.4+32；S181" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）04-0126-06

收稿日期：2023-04-07

基金項目：湖南省農業農村廳項目（編號：2020-22）。

作者簡介：王 忍（1992—），男，湖南邵陽人，碩士，主要從事稻田生態種養研究。E-mail：773513225@qq.com。

通信作者：黃 璜，博士，教授，主要從事農田綜合種養研究，E-mail：hh863@126.com；陳 燦，博士，副教授，主要從事農田生態種養研究，E-mail：cc973@126.com。

我國水稻種植面積居世界第2位，2021年約為3 000萬hm2［1］。在水稻生產中，化肥和農藥的大量使用，帶來了嚴重的農業面源污染，因而產生“農殘”“土壤退化”等問題，危害人類健康和生態環境［2-3］。我國畜禽養殖業發展迅速，但畜禽糞便帶來的環境污染問題日益凸顯［4］。稻田生態種養是種植業和養殖業有機結合的一種生產模式，既能有效利用畜禽糞便中富含的營養元素、減輕畜禽糞便的污染問題，又能通過養殖動物來防控水稻病蟲草害，從而達到節肥減藥、改良土壤、提升稻米品質的目的。養殖動物排泄物中豐富的有機物和營養元素有利于改善土壤結構，增加土壤肥力，為微生物的活動提供附著場所和營養物質，進而提高土壤酶活性［5］。在稻田生態種養模式下，農藥化肥的減量使用和養殖動物持續向稻田施用有機肥，有利于減少環境污染［6］。目前對稻田生態種養的研究多見于稻鴨、稻魚、稻蝦模式，研究其對水稻產量、植株特性、土壤理化性質、病蟲草害防治、稻米品質、溫室氣體排放等方面的影響。由于不同生態種養模式的稻田環境條件、養殖動物的規格和數量差異大，相關研究多為某種生態種養模式與常規種植的對比研究，而對多種生態種養模式同時進行比較研究的較少。本試驗通過對田間工程簡單、技術要求低的稻鴨、稻雞2種種養模式進行研究，探究其對土壤化學性質及稻米品質的影響，以期為稻田生態種養的進一步推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年5—10月在湖南省長沙縣路口鎮國際稻作發展論壇示范基地（ 113°29′48″E，28°40′38″N）進行，土壤類型為紅黃泥，前茬作物為綠肥油菜。土壤基礎養分含量如下：全氮含量 0.57 g/kg，全磷含量0.56 g/kg，全鉀含量9.20 g/kg，有機質含量18.66 g/kg，速效磷含量7.60 mg/kg，速效鉀含量63.33 mg/kg，pH值5.78，堿解氮含量21.93 mg/kg。供試水稻品種為雜交稻Y兩優800（全生育期130 d），供試雞為青腳黃麻雞，供試鴨為綠頭野鴨。

1.2 試驗設計

試驗設稻鴨（RD）、稻雞（RC）、水稻單作（CK）3個處理，每個處理的小區面積為200 m2，設3次重復，共9個小區。整田前施入基肥，基肥用量為復合肥（N ∶P2O5 ∶K2O=15 ∶15 ∶15）450 kg/hm2，分蘗期再追尿素（含46%N）112.5 kg/hm2，后期不再追肥。稻鴨模式在共生期間保持田間2～3 cm淺水層，稻雞模式采用干濕交替灌溉模式，水稻單作模式的水分管理同當地習慣一致。各處理小區的田埂用塑料膜覆蓋并埋入兩側土壤10 cm，以防肥水串灌。稻鴨、稻雞小區沿田埂每隔3 m設置1根高1 m的竹竿，再用80 cm高的尼龍網作圍網，以防養殖動物逃逸。在稻鴨、稻雞小區進水口處沿邊搭建長、寬、高各為1 m的鴨棚、雞舍。按照稻鴨、稻雞模式養殖動物的常用規格和密度（稻鴨模式為240～300羽/hm2，稻魚雞模式為900～1 200羽/hm2），在水稻移栽返青后（移栽后10 d）投放規格為0.5 kg的鴨苗、雞苗。每天投喂鴨群、雞群體質量10%的飼料，早上投喂30%于田間，傍晚投喂70%棚舍處。于2021年5月22日播種，6月21日移栽，水稻栽培株行距為20 cm×25 cm，每穴2苗，8月30日（水稻齊穗期）收鴨、雞，9月25日收水稻。

1.3 測定項目及方法

（1）土壤養分的測定。分別于試驗處理前（施用基肥前），水稻分蘗期（分蘗追肥前）、孕穗期、齊穗期、成熟期，在每個小區采用5點取樣法采集 0～20 cm耕層土壤樣品，混合風干后磨樣，過篩分裝備用。土壤pH值用2.5 ∶1水土比浸提法測定；土壤全氮、全磷含量采用濃硫酸消煮-流動分析儀法測定；土壤全鉀含量采用濃硫酸消煮-火焰光度法測定；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法測定；土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定；土壤速效磷含量采用0.05 mol/L HCl-0.025 mol/L（1/2 H2SO4）可見分光光度計法測定；速效鉀含量采用NH4OAc浸提-火焰光度法測定。

（2）土壤酶活性的測定。土壤脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；土壤蔗糖酶活性采用硫代硫酸鈉滴定法測定。

（3）稻米品質的測定。測產后的稻谷避光干燥存放3個月，稻米碾磨品質（包括糙米率、精米率和整精米率）的測定采用礱谷機和精米機，外觀品質（包括堊白粒率、米粒長寬比）的測定采用萬深 SC-E 大米外觀品質檢測和分析配套系統掃描，蒸煮品質（堿消值、糊化溫度、峰值黏度、最終黏度、崩解值）的測定采用快速黏度測定儀，直鏈淀粉含量的測定采用碘比色法，營養品質（蛋白質含量）的測定采用濃硫酸消煮-流動分析儀法。

1.4 統計分析

數據統計與處理用Excel 2010，數據分析用SPSS 25.0，顯著性檢驗運用最小顯著法（Duncan’s），用Excel 2010進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 稻鴨、稻雞模式對土壤養分含量的影響

2.1.1 土壤全量養分 由表1可知，與試驗前相比，試驗處理后RC處理的土壤全氮、全磷、全鉀含量分別升高5.26%、26.79%、14.35%，其他各處理的土壤全氮含量均有所降低。RC處理的土壤全氮含量較RD處理高17.65%（Plt;0.05），土壤全鉀含量分別較CK、RD處理高9.58%、8.68%（Plt;0.05）。

各生態種養處理的土壤全氮含量與CK無顯著差異，土壤全磷含量均顯著低于CK。

2.1.2 土壤堿解氮 表2顯示，RC處理的土壤堿解氮含量在水稻分蘗期、孕穗期、齊穗期均高于其他各處理，且分蘗期和齊穗期達顯著水平，分別較CK高15.52%、3.99%。RD處理的土壤堿解氮含量在水稻分蘗期、孕穗期、齊穗期均顯著低于CK。在水稻成熟期，RD處理的土壤堿解氮含量為 36.87 mg/kg，分別較RC處理、CK高18.36%、19.24%（Plt;0.05）。

2.1.3 土壤速效磷 表3顯示，RC處理的土壤速效磷含量在各時期均高于RD處理，且在水稻分蘗期、齊穗期均顯著高于RD處理、CK，分別較CK高10.37%、58.05%。RC、RD處理的土壤速效磷含量在水稻孕穗期、成熟期顯著低于CK，在成熟期分別較CK降低29.32%、30.92%（Plt;0.05）。

2.1.4 土壤速效鉀 由表4可知，RC、RD處理的土壤速效鉀含量在水稻分蘗期和成熟期無顯著差異，但分別較CK降低8.16%、12.25%和20.69%、20.69%（Plt;0.05）。RD處理齊穗期的土壤速效鉀含量較RC處理高27.27%（Plt;0.05），各處理孕穗期的土壤速效鉀含量間無顯著差異。

2.1.5 土壤pH值 由圖1可見，RC、RD處理分蘗期的土壤pH值分別較CK高0.18、0.21（Plt;0.05）。各處理孕穗期、成熟期的土壤pH值均表現為RCgt;RDgt;CK，且各處理間無顯著差異。RD處理齊穗期的土壤pH值顯著高于RC處理、CK 0.20、0.14。

2.1.6 土壤有機質 由圖2可見，RC處理分蘗期至齊穗期的土壤有機質含量均高于RD處理、CK，且在分蘗期、齊穗期與CK間的差異達到顯著水平。在孕穗期，各處理的土壤有機質含量無顯著差異。在成熟期，RD處理的土壤有機質含量為26.96 g/kg，

分別較RC處理、CK高11.36%、9.15%（Plt;0.05）。

2.2 稻鴨、稻雞種養模式對土壤酶活性的影響

由表5可知，RD處理分蘗期的土壤過氧化氫酶活性較CK高14.29%（Plt;0.05），RC處理孕穗期的土壤過氧化氫酶活性較CK高13.89%（Plt;0.05），RC處理、RD處理、CK的土壤過氧化氫酶活性在水稻齊穗期和成熟期無顯著差異。RD處理的土壤脲酶活性在水稻各生育時期均高于CK，但RC處理、RD處理、CK在各時期的土壤脲酶活性無顯著差異。RC、RD處理在分蘗期、孕穗期的土壤蔗糖酶活性均低于CK，RC處理齊穗期的土壤蔗糖酶活性較RD處理、CK分別高50.00%、65.52%（Plt;0.05），各處理成熟期的土壤蔗糖酶活性無顯著差異。

2.3 稻鴨、稻雞種養模式對稻米品質的影響

2.3.1 碾磨品質和外觀品質 由表6可知，各處理之間的糙米率無顯著差異，RD處理的精米率、整精米率與CK無顯著差異，但RD處理的精米率較RC處理低1.87百分點（Plt;0.05），整精米率較RC處理高2.78百分點（Plt;0.05）。RC處理稻米的長寬比顯著低于RD處理、CK，RD處理的堊白粒率較CK低3.05百分點（Plt;0.05）。

2.3.2 蒸煮品質和營養品質 表7顯示，各處理稻米的峰值黏度和消解值均無顯著差異，各處理間的稻米崩解值差異均達到顯著水平，RC、RD處理的崩解值分別是CK的1.27、0.58倍。RC處理的稻米最終黏度分別較RD處理、CK降低了17.19%、6.24%（Plt;0.05）。各處理的直鏈淀粉含量表現為CKgt;RCgt;RD，且各處理間無顯著差異。RC、RD處理間的稻米蛋白質含量無顯著差異，但分別較CK高0.63、0.90百分點（Plt;0.05）。

3 討論

3.1 稻雞種養模式更有利于增加土壤養分，提高共生期間的土壤酶活性

稻田生態種養模式對土壤養分含量的提升主要體現在2個方面：一方面，養殖動物在水稻返青后投放至田間，其覓食、踩踏活動能有效控制田間雜草的生長，減少雜草對土壤養分的吸收；另一方面，養殖動物的排泄物及殘留飼料中富含有機質、氮、磷、鉀等營養元素，能持續為稻田土壤增加養分。前人研究發現，稻田養鴨對雜草的防治效果可達90%以上［7］。梁玉剛等研究發現，禾草、莎草和闊葉草在放鴨10 d時呈現明顯降幅，從而大幅減少雜草對土壤養分的吸收［8］。在稻田綜合種養過程中，殘留在土壤中的飼料被微生物分解后， 也可以提高土壤有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀等養分含量［9］。經過測定，投喂的餌料中，稻谷的氮、磷、鉀養分含量分別為1.51%、0.25%、0.44%。在本研究中經過試驗處理后，RC處理的土壤全氮、全磷、全鉀含量均有提升，RC處理的土壤堿解氮、速效磷含量在分蘗期、齊穗期均顯著高于CK，與馬微微等的研究結果［10］一致。可能是因為稻雞模式的放養密度大，其投喂量、 排泄物量也大幅增加，使得土壤養分的積累量、有效性提高。RD處理的土壤堿解氮含量在分蘗期至齊穗期均顯著低于CK，而在成熟期顯著高于CK，其原因可能是稻鴨共生期的淹水環境加上鴨群的渾水活動使表層土壤的養分及鴨糞分解釋放的養分溶于水中，待收鴨后，田面自然落干，水中的養分又進入土壤中。有研究發現，畜禽糞便代替化肥有利于提高土壤酶活性，相比有機肥，生物有機肥能更大程度地刺激細菌增殖，提高土壤過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性［11-12］。本研究顯示，RC處理孕穗期的土壤過氧化氫酶活性、齊穗期的土壤蔗糖酶活性均顯著高于CK。其原因可能是稻田生態種養模式對土壤酶活性的提升主要體現在養殖動物的排泄物為微生物提供了良好的繁衍環境，促進微生物數量增加，使得過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶活性增強，隨著共生時間的延長，養殖動物的食量和排泄量亦增加，使得微生物數量及酶活性與CK的差異增大。這些酶活性的增強有利于提高微生物對排泄物、凋落物、殘留飼料的分解，進而提高土壤養分含量。

3.2 稻鴨種養模式有利于增加土壤有機質，提高共生期間的土壤pH值

有研究顯示，稻田養鴨能顯著提高土壤有機質含量［13-14］。王華等的研究顯示，鮮鴨糞含水分56.6％、有機質26.2％，鴨排泄的糞便約為 150 g/（羽·d），且分布相對均勻［15］。稻鴨共作期內（約 60 d），排泄在稻田里的糞便可達9 kg/羽左右，如果在667 m2范圍內放養20羽鴨子，相當于在667 m2范圍內追施有機肥180 kg。李妹娟等的研究表明，稻田養鴨通過鴨糞還田較常規稻作更能提高土壤有機質含量7.45%～17.33%［16］。本研究顯示，RD處理成熟期的土壤有機質含量分別較RC處理、CK高11.36%、9.15%（Plt;0.05）。稻雞模式的土壤有機質含量低于稻鴨模式，可能是因為盡管雞群數量大、總排泄量大，但雞群多聚于雞棚處，稻田中的排泄物相對較少，且稻雞模式為干濕交替灌溉模式，雞糞中的氮、磷、鉀等營養元素相比于有機質更容易通過淋溶進入土壤；在稻鴨模式中，鴨糞分布比較均勻，鴨群活動強度大，沉淀在水中的有機質在鴨群的渾水過程中與表層土壤混合，促進稻田表層土壤有機質積累，從而出現稻雞模式更有利于提高土壤養分含量、稻鴨模式有利于提高土壤有機質含量的現象。已有研究表明，稻鴨模式能有效緩解土壤酸化［17］，本研究結果顯示，RD處理各時期的土壤pH值均高于CK，并在分蘗期、齊穗期達到顯著差異。可能是因為鴨群在田間的活動改善了田間通風條件，攪動了泥水，提高了土壤溶解氧含量，有利于還原性物質的分解和土壤中有毒物質的釋放，從而增加了土壤的緩沖容量。

3.3 稻鴨、稻雞種養模式有利于改善稻米的蛋白質含量

稻米品質主要是由環境、基因以及基因與環境互作共同決定的［18-19］。有研究發現，施用氮肥可以在一定程度上改善稻米的加工品質和外觀品質，高溫會降低外觀品質，增加稻米的堊白率、堊白度，灌溉方式會對稻米的外觀品質、加工碾磨品質及食味品質造成不同程度的影響［20］。在諸多稻米品質性狀中，整精米率、堊白粒率、直鏈淀粉含量和蛋白質含量等易受環境條件的影響，其中堊白粒率是所有稻米品質指標中對環境生態條件變化反應最敏感的性狀［21］。在本研究中，RD處理的堊白粒率較CK降低3.05百分點（Plt;0.05），說明稻鴨模式在一定程度上能改善稻米的外觀品質。可能是因為稻鴨模式的淹水環境能減輕水稻抽穗灌漿時的高溫傷害。研究發現，一般峰值黏度較高、崩解值大、最終黏度小、消減值小、糊化溫度低和直鏈淀粉含量低的稻米品質和口感更好［22-23］。本研究顯示，RC處理的崩解值是CK的1.27倍，最終黏度顯著低于CK，說明稻雞模式在一定程度上能改善稻米的蒸煮品質。目前衡量營養品質的指標主要是蛋白質含量，蛋白質含量高的稻米具有很好的營養價值［24］。本試驗結果顯示，RC、RD處理的稻米蛋白質含量分別較CK高0.63、0.90百分點（Plt;0.05），說明稻鴨、稻雞種養模式能提高稻米的營養品質，這可能與共生期內水稻對氮素的吸收有關。

4 結論

綜上所述，稻雞模式更有利于增加土壤養分、提高共生期間的土壤酶活性，稻鴨模式有利于增加土壤有機質、提高共生期間的土壤pH值，稻鴨、稻雞2種種養模式均有利于提高稻米的蛋白質含量。本研究主要的不足之處在于未對種養共生期內水體中的養分含量進行監測，對稻鴨模式速效養分含量變化的解釋缺乏實質性依據，具體有待進一步研究。

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