一稻兩鴨共作對(duì)稻田土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)的影響

梁開(kāi)明，章家恩*，林田安，全國(guó)明，羅明珠，趙本良

1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶亞熱帶生態(tài)研究所，廣東 廣州 510642；2. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，廣東 廣州 510640；3. 農(nóng)業(yè)部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；4. 廣東省高等學(xué)校農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642

一稻兩鴨共作對(duì)稻田土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)的影響

梁開(kāi)明1,2，章家恩1,3,4*，林田安1,3,4，全國(guó)明1,3,4，羅明珠1,3,4，趙本良1,3,4

1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)熱帶亞熱帶生態(tài)研究所，廣東 廣州 510642；2. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，廣東 廣州 510640；3. 農(nóng)業(yè)部華南熱帶農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642；4. 廣東省高等學(xué)校農(nóng)業(yè)生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510642

鴨稻共作是有效減少化肥和農(nóng)藥施用的重要技術(shù)，對(duì)稻田土壤養(yǎng)分消耗具有一定的緩沖和調(diào)控作用。但在鴨稻共作有機(jī)生產(chǎn)模式中，外源性化肥投入的缺乏常常成為水稻高產(chǎn)的限制因素。為更好地解決有機(jī)種植中土壤養(yǎng)分供應(yīng)的問(wèn)題，對(duì)常規(guī)鴨稻共作進(jìn)行了調(diào)整，建立了2種“一稻兩鴨”共作生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。通過(guò)田間試驗(yàn)對(duì)常規(guī)稻作、常規(guī)鴨稻共作、一稻兩鴨輪養(yǎng)及一稻兩鴨套養(yǎng)4種種植模式下的土壤養(yǎng)分進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：相對(duì)于常規(guī)稻作，3種鴨稻共作模式均能在一定程度上提高土壤全鉀、全氮的含量，同時(shí)減小堿解氮的消耗。與比生產(chǎn)前期相比，生產(chǎn)結(jié)束后常規(guī)水稻種植模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量有所下降，而3種鴨稻共作模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量比生產(chǎn)前期均有不同程度的增加。4種種植模式下土壤全磷含量在生產(chǎn)結(jié)束后均有不同程度的下降，然而一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式下土壤全磷含量的降低程度低于常規(guī)稻作。早稻生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式下的土壤全磷含量比常規(guī)稻作分別高出13.53%和11.01%。與常規(guī)鴨稻共作模式相比，一稻兩鴨輪養(yǎng)和套養(yǎng)模式增加了全氮以及全鉀有機(jī)物的積累，同時(shí)減緩了堿解氮、速效磷、速效鉀含量的下降。晚稻生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)模式下土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的含量分別比常規(guī)鴨稻共作模式高出3.7%，10.39%和7.59%。產(chǎn)量測(cè)定結(jié)果表明，早稻時(shí)期一稻兩鴨套養(yǎng)模式下的水稻產(chǎn)量比常規(guī)鴨稻共作模式高12.90%，晚稻時(shí)期則比常規(guī)鴨稻共作高12.19%。一稻兩鴨共作模式中，由于兩批鴨子的存在，其排便和中耕作用幾乎貫穿于水稻的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，因此培肥效果與常規(guī)鴨稻共作相比有了進(jìn)一步的提高，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分循環(huán)利用起到了更好的促進(jìn)作用。

鴨稻共作；一稻兩鴨；土壤養(yǎng)分；養(yǎng)分消長(zhǎng)

目前，針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同需求，全國(guó)各地形成的鴨稻共作技術(shù)在種養(yǎng)結(jié)合模式上已經(jīng)有了明顯延伸和拓展，并在單純的鴨稻共作形式基礎(chǔ)上結(jié)合本地自身的生產(chǎn)特點(diǎn)和區(qū)域特征，形成和開(kāi)創(chuàng)了多種新的經(jīng)營(yíng)模式，如稻魚鴨復(fù)合生態(tài)農(nóng)業(yè)模式（鄭永華等，1997；Cagauan等，2000）、“鴨稻萍共作”模式（甄若宏等，2009）、水稻直播鴨稻共作復(fù)合系統(tǒng)（沈建國(guó)等，2009；Liang等，2014）、免耕稻-鴨復(fù)合系統(tǒng)（甘德欣等，2004）等。針對(duì)水稻生育后期的土壤養(yǎng)分供應(yīng)的問(wèn)題，本研究對(duì)常規(guī)鴨稻共作生產(chǎn)模式進(jìn)行了調(diào)整，建立了兩種“一稻兩鴨”共作生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，并對(duì)這2種新的鴨稻共作模式下的土鑲養(yǎng)分動(dòng)態(tài)進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)，旨在了解2種鴨稻共作模式對(duì)土壤肥力的保持效果，進(jìn)而為鴨稻共作生產(chǎn)的養(yǎng)分優(yōu)化管理與改進(jìn)提供相關(guān)的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2007年3月至2008年12月在廣東省增城市華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)科研基地進(jìn)行?；匚挥趶V州市增城市的西南部，地處低山丘陵區(qū)，屬南亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，光照充足，雨、熱充沛，年平均氣溫21.8 ℃，年無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)335～360 d，年平均降雨量2137 mm，年相對(duì)濕度78%。試驗(yàn)田1年2季種植水稻，每季水稻收獲后耙茬備耕，并使稻草秸稈還田。試驗(yàn)田為赤紅壤發(fā)育而成的水稻土，土壤pH值6.0，堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)107.98 mg·kg-1，速效磷27.59 mg·kg-1，速效鉀25.32 mg·kg-1，全磷0.54 g·kg-1，全氮1.57 g·kg-1，全鉀18.27 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)33.02 g·kg-1。

1.2 供試材料

試驗(yàn)供試水稻品種為勝巴絲苗，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供；供試?guó)喥贩N為地方麻鴨；常規(guī)稻作的供試肥料為緩效復(fù)合肥（有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，氮、磷、鉀比例為20∶5∶10）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

分別于2008年3月和7月進(jìn)行早稻和晚稻試驗(yàn)。選擇地勢(shì)平坦、排灌方便、土壤肥力均勻的田塊進(jìn)行小區(qū)對(duì)比試驗(yàn)，每個(gè)小區(qū)面積為134 m2。共設(shè)置4個(gè)處理，包括（Ⅰ）常規(guī)稻作（CR），按當(dāng)?shù)厮境Ｒ?guī)種植方法進(jìn)行管理，即施用化肥、農(nóng)藥和除草劑；（Ⅱ）常規(guī)鴨稻共作（CD），秧苗移栽返青后放入雛鴨，鴨子與水稻晝夜共棲，直到水稻抽穗時(shí)才收回；（Ⅲ）一稻兩鴨輪養(yǎng)（RP），基肥使用雞糞，秧苗移栽返青后放入第1批雛鴨，鴨稻晝夜共棲。水稻抽穗期趕第1批鴨上田，同時(shí)將第2批小鴨放下田，水稻曬田時(shí)期趕第2批鴨上田；（Ⅵ）一稻兩鴨套養(yǎng)（MP），基肥使用雞糞，秧苗移栽返青后放入第1批雛鴨，鴨子晝夜共棲在稻田中，水稻抽穗期趕第1批鴨上田，在第1批大鴨趕上田的15 d前左右將第2批小鴨放下田，第2批鴨在水稻曬田前10 d左右趕上田。其中，處理Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ在水稻整個(gè)生育期內(nèi)均不施用化肥、農(nóng)藥和除草劑。各個(gè)處理模式的實(shí)施流程如圖1所示，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，小區(qū)的田間排列采取隨機(jī)區(qū)組排列，在各個(gè)小區(qū)之間筑埂隔離。小區(qū)之間的田埂高30 cm、寬60 cm，以滿足田間保水及鴨子棲息的要求。為防止鴨子逃逸和天敵危害，各小區(qū)用尼龍網(wǎng)隔開(kāi)。在進(jìn)行早稻和晚稻試驗(yàn)前，對(duì)所有的試驗(yàn)小區(qū)的田塊進(jìn)行統(tǒng)一整地，耕作方式采用旋耕。早晚稻收獲后各處理下的秸稈均采用就地還田方式處理。

1.4 試驗(yàn)內(nèi)容和測(cè)定方法

1.4.1 試驗(yàn)內(nèi)容

試驗(yàn)分別在早稻和晚稻期間進(jìn)行，測(cè)定內(nèi)容包括土壤有機(jī)質(zhì)（Soil Organic Matter, SOM）、全氮（Total N, TN）、全磷（Total P, TP）、全鉀（Total K, TK）、堿解氮（Alkali-hydrolysis N, AN）、速效磷（Available P, AP）、速效鉀（Available K, AK）的含量。早稻期間分別于4月18日、6月12日、7月4日和7月21日取樣測(cè)定；晚稻期間分別于10月1日、10月21日、11月10日和11月29日取樣測(cè)定。

1.4.2 樣品采集和分析方法

每個(gè)小區(qū)以5點(diǎn)取樣法采集表層15 cm深的土柱，土壤養(yǎng)分含量參照鮑士旦主編的《土壤農(nóng)化分析》方法進(jìn)行測(cè)定（鮑士旦，2002）。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法（外加熱法）；土壤全氮采用凱氏定氮法；土壤全磷采用HClO4-H2SO4法；土壤全鉀采用NaOH熔融-火焰光度法；土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法；土壤速效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3法；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提，火焰光度法測(cè)定。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件（SPSS 12.0 for Windows, Chicago, USA）軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。不同處理之間多重比較采用Duncan新復(fù)極差法。

圖1 各實(shí)驗(yàn)處理模式的實(shí)施流程Fig. 1 The flow diagram of different treatments

圖2 不同處理下土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.2 The seasonal variations of soil organic materials in different treatments. Data are means±SD

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)態(tài)變化

圖2表明，3種鴨稻共作模式下的土壤有機(jī)質(zhì)含量在早、晚稻生產(chǎn)結(jié)束后均高于常規(guī)稻作，其中在早稻生產(chǎn)結(jié)束后（7月21日），一稻兩鴨套養(yǎng)模式下的土壤有機(jī)質(zhì)含量比常規(guī)稻作高出17.08%，比常規(guī)鴨稻共作模式高7.77%。一稻兩鴨輪養(yǎng)模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量比常規(guī)稻作處理高11.33%，比常規(guī)鴨稻共作模式高2.47%（圖2A），2種一稻兩鴨共作處理模式之間的有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著差異（p＞0.05）。晚稻收獲時(shí)3種鴨稻共作模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量與常規(guī)稻作模式均存在顯著差異（p＜0.05）。其中一稻兩鴨輪養(yǎng)模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量比常規(guī)鴨稻共作高3.60%，而一稻兩鴨套養(yǎng)模式則比常規(guī)鴨稻共作高出9.63%（圖2B）。

2.2 土壤全氮、全磷和全鉀含量的動(dòng)態(tài)變化

圖3A表明，各模式下的土壤全氮含量均呈不同程度增加。早稻前期（4月18日），3種鴨稻共作模式下土壤全氮含量低于常規(guī)稻作，然而晚稻生產(chǎn)結(jié)束后（11月29日）土壤全氮含量為一稻兩鴨套養(yǎng)＞一稻兩鴨輪養(yǎng)＞常規(guī)鴨稻共作＞常規(guī)稻作。常規(guī)稻作區(qū)土壤全磷含量在早稻生產(chǎn)前期略高于一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式，但早稻生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)區(qū)的土壤全磷含

量比常規(guī)稻作分別高出13.53%和11.01%，比常規(guī)鴨稻共作分別高出14.9%和12.5%。晚稻生產(chǎn)結(jié)束后（11月29日），一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)區(qū)的土壤全磷含量比常規(guī)鴨稻共作分別高出5.3%和9.5%（圖3B）。以上結(jié)果表明，一稻兩鴨共作模式對(duì)提高土壤全磷含量的效果優(yōu)于常規(guī)鴨稻模式，且在一稻兩鴨共作兩種模式之間，一稻兩鴨套養(yǎng)處理的效果要優(yōu)于一稻兩鴨輪養(yǎng)處理。圖3C表明，早稻生產(chǎn)前期，常規(guī)稻作區(qū)的土壤全鉀含量顯著高于其他3種種植模式（p＜0.05），但早稻生產(chǎn)結(jié)束后，3種不同模式的鴨稻共作模式下土壤全鉀含量與常規(guī)稻作區(qū)無(wú)顯著差異（p＞0.05）。晚稻生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤全鉀含量顯著高于常規(guī)稻作（p＜0.05）。與4月18日相比，11月29日3種鴨稻共作模式的土壤全鉀含量均有所上升，其中一稻兩鴨套養(yǎng)模式上升了11.03%，一稻兩鴨輪養(yǎng)模式上升了9.40%，常規(guī)鴨稻共作模式上升了7.32%，而常規(guī)稻作模式卻基本不變，表明鴨稻共作對(duì)提高土壤鉀素含量的變化有一定的緩沖和促進(jìn)作用，而且一稻兩鴨共作對(duì)土壤鉀素的提升能力均高于常規(guī)鴨稻共作。

圖3 不同處理下土壤全氮、全磷和全鉀含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.3 The seasonal variations of soil total K, P, K in different treatments

2.3 土壤有效態(tài)N、P、K含量的動(dòng)態(tài)變化

各處理土壤堿解氮含量在早稻和晚稻生產(chǎn)結(jié)束后均顯著呈下降（圖4A、B）。在早稻和晚稻生產(chǎn)前期，常規(guī)稻作區(qū)的土壤堿解氮含量顯著高于其他模式。生產(chǎn)結(jié)束后，3種不同的鴨稻共作模式下土壤堿解氮含量均高于常規(guī)稻作，其中一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤堿解氮含量在早稻和晚稻生產(chǎn)結(jié)束時(shí)分別比常規(guī)鴨稻共作模式高出3.9%和3.7%。

早稻期間，常規(guī)稻作模式的土壤速效磷含量在大多數(shù)時(shí)段均高于其他3種模式，但生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式的土壤速效磷含量均高于常規(guī)稻作（圖4C）。3種鴨稻共作模式在調(diào)查前期的土壤速效磷含量接近一致，在生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)分別比常規(guī)鴨稻共作高出9.45%和4.13%。在晚稻生產(chǎn)的大多數(shù)時(shí)期，一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤速效磷含量均高于其他3種模式（圖4D）。晚稻生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤速效磷含量比常規(guī)鴨稻共作高10.39%。晚稻生產(chǎn)前期，一稻兩鴨輪養(yǎng)區(qū)的土壤速效磷含量與常規(guī)鴨稻共作模式接近，但在生產(chǎn)中期（11月10日）及生產(chǎn)結(jié)束后分別比常規(guī)鴨稻共作區(qū)高5.39%和4.06%。

早稻期間，常規(guī)稻作區(qū)的土壤速效鉀含量在大部分時(shí)期均高于其他模式（圖4E）。隨著生育期進(jìn)程的推進(jìn)，水稻在孕穗期和灌漿期需鉀量增加，因此，4種植模式下的土壤速效鉀均呈顯著下降的趨勢(shì)，在7月4日，常規(guī)稻作區(qū)的土壤速效鉀含量比常規(guī)鴨稻區(qū)高11.38%，分別比一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)區(qū)高2.4%和9.9%，早稻生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤速效鉀含量高于常規(guī)稻作，但兩處理間差異不顯著（p＞0.05）。晚稻生產(chǎn)中期（10月21日），一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤速效鉀含量比常規(guī)鴨稻共作高6.87%，比一稻兩鴨輪養(yǎng)高出5.39%。生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨套養(yǎng)區(qū)的土壤速效鉀含量比常規(guī)鴨稻共作分別高出7.59%，比常規(guī)稻作分別高出6.32%。一稻兩鴨輪養(yǎng)區(qū)的土壤速效鉀含量在前期低于常規(guī)稻作，而生產(chǎn)結(jié)束后，一稻兩鴨輪養(yǎng)區(qū)的土壤速效鉀含量則略高于常規(guī)稻作（圖4F）。

2.4 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分消長(zhǎng)狀況的影響

由表1得知，由于鴨糞的加入，3種鴨稻共作模式在早稻和晚稻生長(zhǎng)期間均能顯著增加土壤全氮的含量以及減緩?fù)寥缐A解氮含量的降低程度。而2種一稻兩鴨共作模式下，土壤全氮含量的增加幅度均高于常規(guī)鴨稻共作，同時(shí)土壤堿解氮含量的降低程度也低于常規(guī)鴨稻共作。早稻和晚稻期間，4種植模式下的土壤全磷含量在均呈降低趨勢(shì)，但2種一稻兩鴨共作模式下土壤全磷含量的降低程度

均低于常規(guī)稻作區(qū)以及常規(guī)鴨稻共作區(qū)。早稻期間，4種植模式下的土壤速效磷含量呈上升趨勢(shì)，而2種一稻兩鴨模式下土壤速效磷含量的增加程度均高于常規(guī)鴨稻共作。晚稻期間，4種模式下的土壤速效磷含量均呈降低趨勢(shì)，且各處理間無(wú)顯著差異（p＞0.05）。由于4種模式均采用秸稈還田方式，故土壤全鉀含量在早稻期間均呈上升的趨勢(shì)，而隨著水稻生育進(jìn)程的推進(jìn)，吸肥能力增強(qiáng)，各處理土壤速效鉀含量在早稻和晚稻期間則均呈降低趨勢(shì)。在早稻期間3種鴨稻共作區(qū)的土壤全鉀含量上升程度均比常規(guī)稻作高，同時(shí)土壤速效鉀含量的降低程度也低于常規(guī)稻作。在晚稻期間，3種鴨稻共作模式下土壤全鉀以及土壤速效鉀的降幅低于常規(guī)稻作。常規(guī)稻作區(qū)的土壤有機(jī)質(zhì)含量呈下降趨勢(shì)，而3種鴨稻共作模式在早稻和晚稻均能顯著增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，其中在晚稻期間，2種一稻兩鴨模式下土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加程度均顯著高于常規(guī)鴨稻共作（p＜0.05）。

圖4 不同處理下土壤有效態(tài)N、P、K含量的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Seasonal Variation of soil alkali-hydrolysis N, avaliable P and avaliable K in different treatments

表1 不同處理下土壤養(yǎng)分的消長(zhǎng)狀況Table 1 The gain/loss of soil nutrients in different treatments

2.5 不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

常規(guī)稻作區(qū)水稻產(chǎn)量在早晚兩季均為最高（表2），并在早稻時(shí)期與常規(guī)鴨稻共作之間存在顯著性差異（p＜0.05），晚稻時(shí)期常規(guī)稻作區(qū)水稻產(chǎn)量與常規(guī)鴨稻共作和一稻兩鴨輪養(yǎng)均存在顯著性差異（P＜0.05）。表明在當(dāng)前的養(yǎng)分投入量下，盡管一稻

兩鴨共作模式有一定的增產(chǎn)效果，但施用化肥農(nóng)藥的常規(guī)水稻生產(chǎn)方式對(duì)水稻增產(chǎn)仍然具有優(yōu)勢(shì)。3種鴨稻共作模式之間，一稻兩鴨套養(yǎng)模式的產(chǎn)量在早晚兩造均高于其他兩種鴨稻共作模式，早稻時(shí)期比常規(guī)模式和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式分別高出12.90%和10.57%，晚稻時(shí)期比常規(guī)鴨稻共作模式和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式分別高出12.19%和9.41%，其中與常規(guī)鴨稻共作模式差異顯著（p＜0.05）。

表2 不同種植模式下水稻的產(chǎn)量Table 2 The rice yield in different treatments

3 討論

鴨糞是一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，鮮鴨糞含有機(jī)質(zhì)262 g·kg-1，全氮11.0 g·kg-1，全磷14.0 g·kg-1，全鉀6.2 g·kg-1，而一只鴨日均可產(chǎn)鮮糞0.14 kg（楊志輝等，2004）。此外，鴨稻共作模式下鴨子的踐踏、攪動(dòng)促進(jìn)了稻田水體和土壤與外界的氣體交換，有效增加了土壤和水的氧氣含量，促使土壤有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化以滿足水稻生長(zhǎng)的需要（戴志明等，2004），同時(shí)對(duì)土壤養(yǎng)分性質(zhì)具有一定的調(diào)控、緩沖和促進(jìn)作用（章家恩等，2004）。張苗苗等（2010）研究表明：有機(jī)鴨稻共作田的土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等養(yǎng)分指標(biāo)在整個(gè)水稻生長(zhǎng)期基本能維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在幼穗分化期土壤速效鉀含量高于常規(guī)稻田，在成熟期堿解氮、速效磷和速效鉀含量都高于常規(guī)稻田（張苗苗等，2010）。本研究和上述研究的結(jié)果相似，與常規(guī)水稻栽培模式相比，3種鴨稻共作模式均增加了土壤有機(jī)質(zhì)和全氮的含量，同時(shí)減小了堿解氮的消耗。而與常規(guī)鴨稻共作模式相比，一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)處理增加了土壤全氮、全鉀以及有機(jī)物的積累，同時(shí)降低了堿解氮、速效磷、速效鉀以及土壤全磷的消耗。

土壤磷含量是反映土壤養(yǎng)分質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，對(duì)生產(chǎn)力有著直接影響。若土壤中以收獲物形式消耗的磷元素得不到有效補(bǔ)充，則會(huì)導(dǎo)致土壤磷庫(kù)的嚴(yán)重虧損（Hanrahan等，2005）。中國(guó)南方紅壤和紅壤性水稻土普遍缺磷（陳安磊等，2008；趙慶雷等，2009），因此，需要較高的磷素投入以解決土壤P素的虧缺。而王強(qiáng)盛等（2004）研究表明：常規(guī)鴨稻共作處理下土壤速效磷含量較難滿足水稻生長(zhǎng)發(fā)育的需要，需增施適量的磷肥。本研究表明，一稻兩鴨共作模式在目前的磷養(yǎng)分投入水平下，土壤全磷和速效磷含量在早晚稻生產(chǎn)結(jié)束后高于常規(guī)稻作模式以及常規(guī)鴨稻共作模式，同時(shí)，其下降幅度也小于常規(guī)稻作模式以及常規(guī)鴨稻共作模式，表明在一稻兩鴨共作模式減緩了土壤磷的虧缺。

孕穗期-齊穗期是水稻需鉀最高的時(shí)期，約占整個(gè)生育期吸鉀量的40%，并隨產(chǎn)量提高有所增加（李澤遠(yuǎn)和羅來(lái)和，1998；王強(qiáng)盛，2009；劉麗華等，2011）。本研究表明，盡管4種處理下由于秸稈還田作用，其土壤全鉀含量在早稻期間均有不同程度的提高，但在經(jīng)過(guò)2季種植后各處理下的土壤全鉀和速效鉀含量均有不同程度的降低。其中晚稻期間隨著產(chǎn)量的增加，土壤速效鉀含量的降幅要高于早稻，說(shuō)明晚稻生產(chǎn)相對(duì)需要消耗更多的土壤鉀素。3種鴨稻共作模式下土壤全鉀和土壤速效鉀含量的降低程度相對(duì)低于常規(guī)稻作模式，但土壤全鉀和速效鉀含量相對(duì)于生產(chǎn)早期仍呈較大的消減趨勢(shì)，表明一稻兩鴨共作模式雖然能在一定程度上補(bǔ)充水稻生長(zhǎng)所需的鉀素，但在水稻生長(zhǎng)后期土壤速效鉀含量亦處于下降趨勢(shì)，因此仍存在鉀肥不足問(wèn)題。

與常規(guī)稻作方式相比，鴨稻共作模式下鴨糞肥的長(zhǎng)效緩釋作用可在水稻生長(zhǎng)后期提供有效的營(yíng)養(yǎng)供給。鴨稻共作系統(tǒng)中，鴨糞肥的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)除了來(lái)源于飼料以外，還有一部分來(lái)源于田間的蟲、草、浮游生物等生物飼料。在常規(guī)稻作模式中，田間雜草經(jīng)拔除后被帶到系統(tǒng)外，因此其吸收自土壤的養(yǎng)分隨之流失。而在鴨稻共作模式中，鴨子的覓食不僅減少了雜草對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，而且鴨子過(guò)腹還田以及踩踏所導(dǎo)致的雜草腐爛還田效應(yīng)還有利于增加土壤的有效養(yǎng)分（禹盛苗等，2014）。此外，稻田系統(tǒng)中浮游生物、水稻害蟲、福壽螺等部分的物質(zhì)資源通過(guò)鴨子的過(guò)腹還田最終可轉(zhuǎn)化為作物可吸收的養(yǎng)分資源，這對(duì)稻田系統(tǒng)的養(yǎng)分資源循環(huán)和高效利用具有重要作用。除覓食以外，鴨子在田間的活動(dòng)起到了中耕作用，促進(jìn)了土肥交融轉(zhuǎn)化，并有利于加快微生物對(duì)秸稈的分解而提高土壤養(yǎng)分含量。與常規(guī)鴨稻共作模式相比，一稻兩鴨套養(yǎng)和一稻兩鴨輪養(yǎng)模式增加了土壤養(yǎng)分的積累，同時(shí)使土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量在整個(gè)水稻生長(zhǎng)期處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。在常規(guī)鴨稻共作模式下，水稻抽穗期前由于鴨子在田間活動(dòng)，其排泄物的歸還增加了土壤養(yǎng)分庫(kù)的數(shù)量。然而到抽穗期后，由于鴨子趕上田后而失去了增肥的途徑。而在一稻兩鴨共作模式中，由于兩批鴨子的

存在，其排便和中耕作用幾乎貫穿于水稻的整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程，這樣便能持續(xù)地為稻田提供鴨糞養(yǎng)分輸入，且能可持續(xù)地在稻田中捕蟲吃草。

4 結(jié)論

整體而言，3種鴨稻共作模式均能提高土壤全鉀、全氮和土壤有機(jī)質(zhì)的含量，同時(shí)減小堿解氮的消耗。而與常規(guī)鴨稻模式相比，2種一稻兩鴨模式增加了土壤全氮、全鉀以及有機(jī)物的積累，同時(shí)能夠減緩堿解氮、速效磷、速效鉀以及全氮含量的下降，因此培肥效果有進(jìn)一步的提高，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)分循環(huán)利用起到了更好的促進(jìn)作用。但今后尚需開(kāi)展長(zhǎng)期定位研究，以獲取更大時(shí)空尺度下鴨稻共作系統(tǒng)中養(yǎng)分輸入及輸出的動(dòng)態(tài)變化、累積效應(yīng)與養(yǎng)分平衡。

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Dynamics of soil nutrients under rice-duck farming system with two-batch-duck raising

LIANG Kaiming1,2, ZHANG Jiaen1,3,4*, LIN Tianan1,3,4, QUAN Guoming1,3,4, LUO Mingzhu1,3,4, ZHAO Benliang1,3,4
1. Institute of Tropical and Subtropical Ecology, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2. Rice Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China; 3. Key Laboratory of Agro-Environment in the Tropics, Ministry of Agriculture P. R. China, Guangzhou 510642, China; 4. Key Laboratory for Agro-ecology and Rural Environment, Guangdong Regular Higher Education Institutions, Guangzhou 510642, China

Rice-duck farming is an organic farming system for the maintenance of soil fertility with duck manure. Such system helps reduce the pollutants induced by chemical fertilizers and pesticides. Nevertheless, the productivity of such organic farming system is frequently limited due to the lack of sufficient chemical fertilizers. In order to supply sufficient soil nutrients, this paper proposes two-batch-duck raising with rice farming, including the rotational pasturing with two-batch-duck raising (RP) and the mixed

rice duck farming system; two-batch-duck raising systems; soil nutrition; dynamics of soil nutrients

S158；X171.1

A

1674-5906（2014）05-0769-08

國(guó)家重大基礎(chǔ)研究（973）計(jì)劃課題（2011CB100406）；國(guó)家自然科學(xué)基金(31300371)；廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2009B020311012；2012A020100003；2012B020310005）；廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（粵農(nóng)[2009]380號(hào)）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2012BAD14B16-4）

梁開(kāi)明(1979年生)，男，助理研究員，博士，從事農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)等方面的研究。E-mail：kaiming-liang@163.com *通信作者：章家恩(1968年生)，男，教授，博士，主要從事生態(tài)學(xué)方面的教學(xué)與科研工作。E-mail：jeanzh@scau.edu.cn

2014-02-28

梁開(kāi)明，章家恩，林田安，全國(guó)明，羅明珠，趙本良. 一稻兩鴨共作對(duì)稻田土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 23(5): 769-776.

LIANG Kaiming, ZHANG Jiaen, LIN Tianan, QUAN Guoming, LUO Mingzhu, ZHAO Benliang. Dynamics of soil nutrients under rice-duck farming system with two-batch-duck raising [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2014, 23(5): 769-776.

在有機(jī)種植模式中，土壤養(yǎng)分供應(yīng)與作物需求間的矛盾是影響作物產(chǎn)量的技術(shù)瓶頸之一，鴨稻共作生態(tài)農(nóng)業(yè)工程將鴨引入稻田生態(tài)系統(tǒng)中，達(dá)到了資源充分利用的目的。在鴨稻共作系統(tǒng)中，鴨子的糞便是良好的肥料，可作為有機(jī)肥料代替化肥施用而生產(chǎn)出健康的綠色大米，同時(shí)降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的危害(Zhang等，2009；Li等，2012)。鴨稻共作系統(tǒng)中氮、磷、鉀等物質(zhì)元素通過(guò)動(dòng)物-土壤-植物之間的釋放、轉(zhuǎn)化和吸收等過(guò)程進(jìn)行著周轉(zhuǎn)和循環(huán)，對(duì)提高生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力起著重要作用，因此土壤養(yǎng)分的循環(huán)與平衡成為鴨稻共作研究中最為關(guān)注的問(wèn)題之一。從目前相關(guān)研究報(bào)道來(lái)看，與常規(guī)稻田相比，實(shí)行鴨稻共作有利于增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，而且土壤養(yǎng)分在整個(gè)水稻生長(zhǎng)期基本能維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，同時(shí)土壤容重降低，土壤通氣狀況與氧化還原狀況也得到明顯改善（楊志輝等，2004；Li等，2008；張苗苗等，2010）。李成芳等（2008）研究表明，鴨稻共作降低了土壤有機(jī)氮和可溶性總氮量，因此減少了土壤可溶性氮的潛在淋失。此外，沈建凱等研究還表明，鴨稻共作模式改變了活性有機(jī)碳以及速效態(tài)的磷、鉀在水稻根域的相對(duì)富集部位，改善了水稻根表面和根際周圍土壤營(yíng)養(yǎng)狀況，對(duì)水稻根系吸收和利用土壤養(yǎng)分具有促進(jìn)作用（沈建凱等，2010）。但由于在鴨稻共作有機(jī)生產(chǎn)模式中通常少用或不施用化肥，因此若沒(méi)有外源肥料的及時(shí)補(bǔ)充，單純依靠鴨糞還田則往往在水稻抽穗后出現(xiàn)肥力不足現(xiàn)象（章家恩，2013）。張帆等對(duì)鴨稻共作生

態(tài)系統(tǒng)氮、磷養(yǎng)分歸還特征的研究表明：鴨稻共作模式中鴨糞氮、磷參與了當(dāng)季的稻田養(yǎng)分循環(huán)，其中，鴨糞磷在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用方面起重要作用，降低了土壤磷的虧缺量（張帆等，2011）。但在目前大部分有機(jī)種植模式中，在低水平的氮、磷養(yǎng)分投入條件下土壤存在嚴(yán)重氮、磷虧缺，導(dǎo)致鴨稻共作有機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)的氮、磷輸入對(duì)系統(tǒng)外飼料投入的依賴性高。因此，如何在鴨稻共作模式下增強(qiáng)稻田土壤肥力以滿足水稻對(duì)養(yǎng)分的需求，是一個(gè)值得深入研究的問(wèn)題。

pasturing with two-batch-duck raising (MP). The soil nutrients in these two proposed systems were monitored and compared with the ones in conventional rice monocropping (CR) and conventional rice-duck farming system (CD) through filed experiments. Compared with the CR treatment, the results showed that CD, RP and MP treatments led to the increase in the total N and total K contents. In addition, treatments including CD, RP and MP all resulted in less consumption of alkali-hydrolysis N. The soil organic matter (SOM) in these three treatments had different levels of increases after harvesting whereas it decreased in the CR treatment. All four treatments experienced significant reductions in the total P in soil after harvest, of which less reductions were observed in the RP and MP treatments as compared to the CR treatment. Specifically, the total P in the RP and MP treatments post early rice harvest was 13.53% and 11.01% higher than that of CR treatment, respectively. Compared with the CD treatment, both two-batch-duck raising systems led to the increased accumulation of SOM, total nitrogen and total potassium contents, and delayed the reductions in alkali-hydrolysis N, available P, available K, and total P in soil. Compared with the CD treatment, the contents of alkali-hydrolysis N, available P and available K in the MP treatment post harvest were increased by 3.7%, 10.39% and 7.59%, respectively. Besides, the rice yield in MP treatment was increased by 12.90% in the early rice season and 12.19% in the late rice season compared to that of CD treatment. These findings indicate that both the RP treatment and MP treatment outperform the CD treatment on improving soil fertility and nutrient utilization in paddy fields. This should be attributed to the increase in the pasture time in the two proposed systems with more duck feces and the effect of intertillage and muddying during all the growth stages of rice.