宁夏低洼盐碱地稻渔共作试验研究

石 伟，杨 涓，杨玲霞，邱小琮

（1.银川市水产技术推广服务中心，银川 750001；2.宁夏大学，a.生命科学学院；b.农学院，银川 750021）

盐碱土是目前世界上广泛存在和分布的一种土地资源，严重影响农作物的正常生长发育，制约农业的发展，是目前世界上最严峻的环境问题之一［1，2］。宁夏的盐碱土主要广泛分布在北部引黄灌区，盐渍化土壤面积最高达24.06 万hm2，占现有耕地面积的48.93%，且多为中低产田或撂荒地。宁夏北部地区干旱少雨，蒸发强烈，地势平坦低洼，是西北平原上的汇水和聚盐地区，盐渍化严重，直接影响宁夏的农业和粮食生产安全，因此改良和利用这些盐碱地资源对于改善宁夏的生态环境、促进西北地区粮食安全生产以及农业可持续发展具有重要的意义［3-6］。针对盐碱地的开发、改良及利用，国内外学者提出了许多措施，其中在盐碱地种植水稻成为一系列措施中的重要组成部分［7-9］。

2017 年，中央1 号文件提出了“推进稻田综合种养和低洼盐碱地养殖”［10］。稻渔共作是一种绿色高效循环农业模式，可实现农业减排增效，以其“以渔促稻、稳粮增效、质量安全、生态环保”的优势得到广泛认可，成为近年来生态农业持续发展的杰出代表之一［11，12］。宁夏素有“塞上江南、鱼米之乡”的美誉，依靠引黄灌区独特的气候和地理位置优势，形成了水稻、渔业等各具特色的优势产业，在低洼的盐碱地区进行稻渔共作，可将宁夏的2 个特色优势产业很好地结合，通过推进水稻种植与水产养殖综合协调发展，实现农民增收、农业增效，符合生态农业、循环现代化农业、高效农业的特点和可持续发展的要求，同时对实现盐碱地改良利用、维护国家粮食安全具有重要的意义。本研究在前人研究基础上，开展低洼盐碱地的稻渔共作试验，从水稻生长发育、产量等方面来探讨盐碱地的稻渔共作效应，旨在为盐碱地稻渔共作生产条件下水稻安全优质高产栽培与调控提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点设在宁夏引黄灌区贺兰县常信乡光明村的银川科海生物技术有限公司养殖基地的盐碱地。按照稻渔工程对稻田实施工程化改造，建设宽沟深槽，环沟宽5.0 m，深1.5 m。按照工程化循环水养殖系统建设配套的进排水渠、场区水、电、路、绿化等基础设施。

试验田块6 块，2 块田为普通水稻田（单作水稻，CK），另外4 块田设置稻-蟹（大眼幼体）、稻-鱼（鲤）2 种不同稻渔种养模式，测定相应的水稻农艺性状和土壤指标，对盐碱地稻渔种养模式进行分析研究。表1 为稻渔田块及水沟面积。

表1 稻渔田块及水沟面积

1.2 稻渔种养模式设计

种植水稻品种为D10 号，稻田采用旱直播，外埂围防逃膜护栏，进排水设防逃网。放养的水产动物分别为大眼幼体、鲤。水稻播种及水产动物苗种放养情况见表2。

表2 稻渔共作模式

1.3 指标测定

测定水稻分蘖数、叶面积、地上部干物质量、产量等指标及土壤pH。

2 结果与分析

2.1 低洼盐碱地稻渔共作对水稻及水产动物产量的影响

表3 为稻渔共作试验结束后水稻产量及水产动物收获情况。不同模式下水稻产量存在一些差异。稻-蟹、稻-鱼共作和单作水稻的平均产量分别为7 109、7 262、6 843 kg/hm2，稻-蟹、稻-鱼共作水稻产量比单作水稻分别增加3.9%和6.1%。由此可知，稻渔共作有利于促进水稻产量提高。

表3 不同种养模式下水稻及水产动物产量

2.2 低洼盐碱地稻渔共作对水稻生长性状的影响

图1 不同种养模式下水稻分蘖数的变化

2.2.1 水稻分蘖数 水稻的分蘖数与水稻光合作用、干物质积累、产量形成等密切相关。由图1 可知，各处理下的水稻分蘖数均呈先逐渐增多后减少的变化规律。在整个生育期内，共作水稻的分蘖数大于单作水稻，说明水产动物的养殖对水稻的分蘖具有一定的促进作用。在抽穗期，各处理下水稻的分蘖数达到峰值，稻-蟹、稻-鱼和单作水稻模式的水稻分蘖峰值分别为 12.38、12.50、11.63 个/穴，在分蘖至抽穗期差异不显著，乳熟期呈显著性差异（P<0.05）。抽穗期后，各处理分蘖数均呈减少的趋势，但单作水稻呈快速下降趋势，其原因在于后期土壤肥力的降低使得作物养分供应不足。

2.2.2 水稻叶面积 叶片是作物光合作用的主要场所，叶面积反映了作物群体的生长状况。孕穗期和灌浆期是影响水稻产量和子粒形成的2 个关键时期。水稻的功能叶片即剑叶、倒二叶、倒三叶对水稻子粒产量的形成具有重要作用，在水稻生殖生长期对提高结实粒数、促进中上部节间的发育、子粒的灌浆以及结实等起重要作用。从表4 可以看出，在对孕穗期和灌浆期水稻上3 张高效功能叶测定表明，稻渔共作水稻的剑叶、倒二叶、倒三叶叶面积均较单作水稻有所增加，从而扩展了水稻的群体绿色光合叶面积。共作水稻的顶三叶叶面积在孕穗期和倒二叶、倒三叶叶面积在灌浆期与单作水稻差异显著（P<0.05）。

表4 不同种养模式下水稻顶三叶叶面积的变化 （单位：cm2）

图2 不同种养模式下水稻地上部干物质量的变化

2.2.3 水稻地上部干物质量 水稻生物量积累是决定和形成稻谷最终产量的根本和先决条件，本研究通过干物质的形式来体现水稻的生物量。由图2 可知，水稻的地上部干物质量随着生育进程的推进而增加。拔节期至抽穗期是水稻群体生物量积累的重要时期，对水稻产量的增加具有一定的促进作用，稻渔共作水稻的地上部干物质积累量在拔节期至齐穗期与单作水稻差异显著（P<0.05），在苗期仅稻-蟹共作与单作水稻差异显著（P<0.05）。与单作水稻相比，稻-蟹共作水稻地上部干物质积累量在苗期至齐穗期分别增长了8.14%、14.1%、8.94%、16.61%、13.91%，稻-鱼共作分别增长了1.74%、10.64%、6.30%、10.63%、8.5%。稻渔共作系统中，养殖动物的残饵及排泄物随养殖水体进入稻田，增加了水体和土壤中的养分含量，其中NH4+可以被水稻直接吸收利用，促进水稻的生长发育，从而促进水稻干物质的积累。

2.3 低洼盐碱地稻渔共作对稻田土壤pH 的影响

pH 是衡量土壤酸碱度的基本标准，土壤酸碱度是影响土壤肥力的重要因素之一，影响着土壤养分的有效性，对作物的生长发育有着重要影响［13］。本试验测定了稻-鱼共作对土壤pH 的影响，结果见图3。从图3 可以看出，稻-鱼共作模式下土壤的pH 随着水稻生育进程的推进逐渐降低，但波动幅度不大，pH 在8.12～8.44，呈碱性。在整个水稻生育期间，稻-鱼的pH 始终低于单作水稻，但两者差异不显著。从苗期至齐穗期，稻-鱼共作模式下土壤的pH降低0.32，降幅3.79%，单作水稻降低0.18，降幅2.13%。可知盐碱地稻渔共作稻田土壤的pH 降幅高于单作水稻。

图3 不同种养模式下土壤pH 的变化

3 讨论

水稻的分蘖是通过直接影响水稻穗数进而影响水稻产量的重要农艺性状，也是衡量水稻个体健壮发育程度的指标之一，与水稻植株的营养状况密切相关［14］。吴敏芳等［15］通过试验表明，稻鱼共作能够促进水稻分蘖，提高水稻的有效穗数。本研究发现，在分蘖初期，共作水稻与单作水稻的分蘖数差距不大，随着养殖动物的生长及其活动和排泄物，相当于对稻田不间断地施肥，能够为水稻的生长发育提供一些养分，使水稻的分蘖数增加，后期分蘖数减少缓慢，而单作水稻由于后期肥力缺乏，使得植株养分供应不足，导致水稻分蘖数在抽穗期后快速下降。

水稻植株的群体光合生产力也受水稻群体叶面积的影响，水稻植株的剑叶、倒二叶、倒三叶是水稻的功能性叶片，其光合作用所产生的光合同化产物的多少直接影响水稻子粒的灌浆能力［16，17］。在本试验中，共作水稻顶三叶的叶面积在孕穗期和灌浆期均大于单作水稻，使水稻的光合生产力得到明显提高，从而为水稻产量的增加奠定了基础。

水稻的干物质积累量是衡量作物生长光合能力的关键形态学指标，也是水稻子粒产量形成的重要基础。刘贵斌［18］的研究表明，垄作稻鱼共生水稻株高在分蘖期、孕穗期、齐穗期、成熟期均高于单作水稻，并且在孕穗期、齐穗期、成熟期达到极显著差异。本研究结果表明，稻-鱼共作和稻-蟹共作水稻的株高、地上部干物质积累量在水稻苗期至齐穗期较单作水稻均有不同程度的提高。稻渔共作促进了水稻各生育时期地上部干物质的积累，使得水稻的干物质量在拔节至齐穗期均比单作水稻高。这主要是因为养殖水产动物的新陈代谢活动直接促进了土壤中各种微生物的活动，同时其排泄物使土壤中各种养分含量增加，为水稻的正常生长发育提供了充足的养分。

研究表明，稻渔共作对水稻产量具有促进作用［19-21］，其增产机理包括鱼类排泄物的增肥效应、鱼类活动促进土壤矿化作用以及投喂饲料中所流失的或未被鱼类所代谢合成而排出体外的养分也能够被水稻利用，促进水稻的生长［22-24］。本试验结果表明，稻-鱼共作和稻-蟹共作处理下水稻的产量高于单作水稻，分别增产3.9%和6.1%，主要是由于养殖动物的存在使土壤肥效期长，使作物的根系活力在生长后期仍然较旺盛，有利于子粒的成熟，提高水稻产量。稻渔共作稻促进水稻分蘖，提高水稻的有效穗数和叶片的叶面积，利于干物质积累增加，这都为水稻产量的提高奠定了基础。

土壤能够为作物提供其生长所需的水、肥、气、热等，良好的土壤性状有利于作物生长。土壤的物理性状影响作物根的生长及养分吸收，化学性状主要通过其养分含量影响作物生长和产量［25］。研究表明，稻渔共作能够改善土壤的理化性状，降低土壤的pH，提高土壤的有机质、全氮、全磷、铵态氮、速效磷含量等［26］。本研究表明，稻渔共作相较单作水稻，可以降低低洼盐碱地的pH，有利于水稻的生长发育。

4 结论

稻-蟹、稻-鱼共作和单作水稻的平均产量分别为7 109、7 262、6 843 kg/hm2，稻-蟹、稻-鱼共作水稻产量比单作水稻分别增加3.9%和6.1%，稻渔共作有利于促进水稻产量提高。稻渔共作可使水稻的分蘖数增加，使水稻顶三叶的叶面积增加，从而使水稻的光合生产力得到明显提高，促进水稻各生育时期地上部干物质的积累，使得水稻地上部干物质量在拔节至齐穗期均比单作水稻高，从而为水稻产量的增加奠定了基础。稻渔共作相较单作水稻可以降低低洼盐碱地的pH，有利于水稻的生长发育。