不同稻田种养模式对水稻生长、二化螟及杂草的影响

罗雨聪 王忍 张印 廖欣 汤伟 钟康裕 黄璜 陈灿

（湖南农业大学，长沙 410000；第一作者：1183610086@qq.com；*通讯作者：hh863@126.com；CC973@126.com）

水稻是我国的主要粮食作物之一。当前，在追求水稻稳产高产的同时，也遇到不少挑战，主要表现在稻田土壤肥力降低、农作物面源污染严重，以及稻米品质不高等方面[1-2]。在水稻种植过程中大量使用化学肥料和杀虫剂时，易使土壤结块，土壤养分含量减少，进而引起土壤肥力下降[3]。研究证明，稻田生态种养在提高稻米品质的同时，可以保证水稻稳产，并减少30%左右的肥料用量[4]和40%左右的农药用量[5]，是实现“化肥农药零增长”目标的重要途径。前人关于稻田生态种养模式对水稻群体生长特性和病虫草害的影响已有不少研究[6-7]，但就稻蛙共生对水稻群体生长特性和病虫草害的影响研究较少。鉴于此，本研究重点探讨了“稻-黑斑蛙”“稻-牛蛙”“稻-鱼”三种生态种养模式对水稻群体生长特性和病虫草害的影响，以期为稻田绿色生态防控提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况和试验材料

试验于2021 年6—10 月在湖南省长沙县路口镇明月村（28°41′N,113°23′E）开展。试验点常年种植水稻，前茬作物为油菜，水稻品种为Y 两优800；供试动物为美国牛蛙、黑斑蛙及鲫鱼。

1.2 试验设计

试验采取随机区组设计，设4 个处理：DY，“稻-鱼”共作；DW，“稻-黑斑蛙”共生；DNW，“稻-牛蛙”共生；CK，水稻单作。全生育期不喷农药，不除草。每个处理3 次重复，小区面积60 m2。5 月23 日播种，6 月20日移栽，9 月30 日收获水稻，收获前15 d 收养殖的动物。插秧规格23 cm×23 cm，每丛2 株基本苗。7 月10日放养动物，DNW 处理放养108 只完全变态的牛蛙，每只体质量平均150 g；DY 处理放养30 条鲫鱼，每条体质量平均15 g；DW 处理放养450 只完全变态的黑斑蛙，每只体质量平均10 g。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 水稻地上部干物质量

在水稻的分蘖期、孕穗期、齐穗期和成熟期，每个小区分别采取3 点取样法，设置3 个点位，根据分蘖数，每个点位连根拔起3 丛水稻样品，清洗干净，放入装有水的桶中带回实验室，分离根、茎、叶、穗并用信封分装好，于105 ℃杀青30 min 后在80 ℃条件烘干至恒质量，称重，记录地上部干物质量。

1.3.2 产量及产量构成

采取3 点取样法，每个小区设置3 个点位，根据分蘖数每个点位收获3 丛水稻进行考种，记录结实率、千粒重等数据并计算理论产量；每个点位割1 m2的水稻，用机器脱粒后太阳底下晒干，再用仪器测定谷物含水量，计算水稻实际产量。

1.3.3 水稻叶面积指数（LAI）

采取3 点取样法，分别在水稻分蘖期、孕穗期、齐穗期，每个小区设置3 个点位，根据分蘖数，每个点位连根拔起3 丛水稻，清洗干净，放入装有水的桶中带回实验室，使用Li-3000C 型便携式叶面积测定仪（美国）测定水稻叶面积指数。

1.3.4 水稻病虫害

水稻病虫害调查参照文献[8]。在放养蛙、鱼10 d 后每隔5 d 调查二化螟危害株率（凡属二化螟危害的枯心、枯鞘、死孕穗、白穗等均为危害株）；采取平行跳跃式取样，每小区3 点取样，每点10 丛，计数其中的被害株；连根拔取30 丛稻内的全部被害株，剥查其中的幼虫数量，同时调查20 丛稻的分蘖数或有效穗数，统计虫口密度（百丛虫量或者每667 m2虫量）。防效（%）=（对照区虫量-防治区虫量）/对照区虫量×100。

杂草调查采用3 点取样法，每个小区取3 个点位，每点取样面积1 m2（1 m×1 m）。在水稻插秧后40 d 调查1 次杂草种类、株数、干物质量[9]。杂草密度为每m2杂草株（分蘖）数；防效（%）=（a-b）/a×100，a、b 分别为CK、DY（或DW、DNW）稻田的杂草密度、干物质量。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010 整理数据和制表，使用SPSS 20.0 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻叶面积指数的影响

由表1 可知，各个处理的叶面积指数随着水稻生育进程的推进逐渐增大，在齐穗期达到最大值。分蘖期CK 的叶面积指数要高于其他处理，孕穗期和齐穗期DW、DNW 处理的叶面积指数高于CK。各个时期DY处理的叶面积指数均低于CK。齐穗期DW 和DNW 处理的叶面积指数分别较CK 增加15.23%和2.54%，DY处理较CK 降低11.13%，差异均不显著；DW 处理的叶面积指数较DY、DNW 处理分别增加29.67%、12.38%，DW 处理与DY 处理差异显著。

表1 不同处理的叶面积指数

2.2 不同处理对水稻干物质量的影响

由表2 可知，随着水稻生长发育进程的推移，各处理水稻地上部干物质量逐渐增加，茎、叶干物质量在齐穗期达到高峰，成熟期茎叶干物质向穗转移，穗的干物质量达到高峰，茎叶干物质量降低。在分蘖期，CK 的茎叶干物质量最高，其次为DY 和DW 处理，DNW 处理最低，且CK 与DNW 处理差异显著。在孕穗期和齐穗期，DW、DY 和DNW 处理的茎干物质量均高于CK，分别高15.63%～7.12%、5.77%～1.29%和32.94%～0.52%，其中在孕穗期，DNW 处理与CK 差异显著；在成熟期，DW 处理茎干物质量较CK 增加6.08%，差异不显著。孕穗期和齐穗期DW、DY 和DNW 处理的叶干物质量均高于CK，分别高33.46%～35.74%、16.02%～4.22%和30.26%～15.36%，但差异不显著。成熟期DW、DNW 处理的叶干物质量均高于CK，分别高4.86%和2.96%，但差异不显著。成熟期CK、DW、DNW 处理的茎、叶干物质量均高于DY 处理，分别高9.66%～14.42%、16.32%～20.34%和4.62%～17.54%，差异不显著。齐穗期穗干物质量以DNW 处理最高，其次是CK 和DY 处理，DW 处理 最 低，DNW 处 理 较CK、DY 和DW 处 理 分 别 高5.10%、15.14%和17.70%，差异不显著；成熟期的穗干物质量以DNW 处理最高，其次是DW 处理和CK，DY处理最低，其中，DNW 和DW 处理比CK 分别高12.10%和3.22%，DNW 处理较DY 处理显著增加18.28%。

表2 不同处理下植株茎、叶和穗群体干物质质量的变化 （单位：g/m2）

2.3 不同处理对二化螟虫口密度和杂草的影响

由图1 可知，二化螟虫口密度各处理整体趋势是先增加后减少，后期又稍有回升。DY 处理的虫口密度暴发高峰期与其他处理相比推迟5 d，虫害高峰期是8月8 日，其他处理是8 月3 日。7 月24 至8 月3 日CK的二化螟虫口密度显著高于其他处理，8 月8 日CK 二化螟虫口密度显著高于DNW 处理；8 月3 日各处理虫口密度表现为DY

图1 不同处理对二化螟虫口密度的影响

由表3 可知，与CK 相比，DY 和DNW 处理的杂草密度较大，防治防效果分别为-119.85%和-1.12%，DW处理的杂草密度最小，防治效果为73.78%。DW 处理的杂草干物质量较CK、DNW 处理显著下降。DW 处理杂草干物质量防效为76.44%；DY 处理杂草干物质量防效为49.43%，与CK 相比差异不显著；DNW 处理的干物质量防效为-25.29%，与CK 相比差异不显著。

表3 不同处理对稻田杂草密度、干物质量及防效的影响

2.4 不同处理对水稻产量的影响

由表4 可知，DNW 处理的千粒重较CK 处理增加0.61 g，DW 和DY 处理较CK 分别降低0.37 g 和1.37 g，但差异均不显著。有效穗数以DW 处理最高，其次为CK 和DWN 处理，DY 处理最低，其中，DW 处理较DY、CK 和DNW 处理分别增加34.38%、18.20%和18.20%，差异显著；DY 处理较CK 降低11.11%，差异显著。每穗粒数以DW 处理最高，其次为DNW 和DY 处理，CK 最低，其中，DW 处理较DY、CK 和DNW 处理分别增加14.93%、12.43%和8.58%，DW 处理与CK 和DY 处理相比差异显著，DNW 处理较CK 增加9.14%。结实率以DNW 处理最高，其次为DY 和DW 处理，CK 最低，DNW 处理较CK、DY 和DNW 处理分别增加3.34%、3.33%和1.74%。理论产量表现为DW>DNW>CK>DY，其中，DW 处理分别比CK、DY 处理高19.20%和31.36%，DNW 处理分别比CK、DY 处理高11.89%和23.31%，差异均显著。实际产量表现为DNW>CK=DW>DY，各处理间差异均不显著，其中，DNW 处理较CK、DW 和DY 处理分别增产6.31%、6.31%和7.59%，DY处理较CK 减产1.19%。

表4 不同处理水稻产量及产量构成因素

3 讨论与结论

3.1 不同处理对水稻生长的影响

叶面积指数在一定程度上可以代表水稻光合作用的能力，直接影响干物质积累和产量高低。在齐穗期，水稻叶面积指数大，说明水稻整体生长情况良好[9]。孙永健等[10]研究认为，水稻在齐穗期如果具有合适的叶面积指数，可以提高水稻叶面积的光合效率和净光合速率，优化群体结构，进而增加干物质积累，为产量提高打下坚实基础。本研究表明，DW、DY 和DNW 处理的叶面积指数从分蘖期至齐穗期较CK 有显著提高，各时期的叶面积指数又以DW 处理最高。杨文治等[11]研究也表明，水稻产量提高的原因是前期和中期茎、叶等营养器官积累了较多的干物质，致使水稻齐穗后生殖器官获得更多的营养物质，并且茎、叶等贮藏的干物质也能够较多转运至籽粒。在高效的光合作用下，DW和DNW 处理成熟期的叶、穗干物质量均高于CK，分别高4.86%～3.22%、2.96%～12.10%，成熟期地上部干物质量以DNW 处理最高。

3.2 不同处理对二化螟虫口密度和杂草密度的影响

关于稻田生态种养控制稻田病虫草害效果前人已有不少研究。兰国俊等[12]研究表明，稻鸭共作模式可以显著减少水稻卷叶螟和稻飞虱的发生。陈松等[13]研究表明，黑斑蛙能够控制稻田稻飞虱和二化螟等害虫的发生。曹凑贵等[14]研究表明，稻虾共作对稻田病虫草害有较大影响，随着稻虾共作年限的延长，虫害明显减少，特别是二化螟。刘全科等[15]研究表明，稻虾共生对杂草的防治效果达到77%。吕东锋等[16]研究表明，在稻蟹共生模式中，河蟹以杂草种子为食，稻蟹共生在不投喂饲料的情况下对杂草的防治效果可达50%以上，稻蟹共生年限越长，除草效果越明显。本研究表明，DW能够影响水稻整个生育期二化螟的虫口密度，防治效果高达49.60%，二化螟暴发高峰期的防治效果高达74.70%，杂草密度防治效果为73.78%，杂草干物质防治效果为76.44%。究其原因，主要是因为蛙喜欢吃害虫，善跳跃，而二化螟成虫的栖息地在水稻基部[17]，蛙类在田间的活动影响了二化螟和杂草的生长，同时刺激了水稻生长，水深也会抑制杂草种子的萌发。本研究结果表明，DW 处理对水稻前中期二化螟为害有显著影响，对二化螟高峰期的防治效果为43.40%，对水稻整个生育期的防治效果仅为13.40%。牛蛙较黑斑蛙防治效果差，可能与其体型有关，其体型大、不喜跳跃，对田间二化螟的影响较小。基于市场需求，本研究中DY处理选择鲫鱼，鲫鱼是杂食性鱼，对二化螟的防控能力较强，对水稻整个生育期二化螟的防治效果为42.70%，二化螟暴发期的虫害防治效果高达80.00%；DY 处理对杂草防控效果较差。

3.3 不同处理对水稻产量的影响

XIE 等[18]和HU 等[19]研究表明，稻鱼共生模式的水稻产量与CK 相比无显著变化。谢洪科等[20]研究表明，高密度的牛蛙能够一定程度提高水稻产量。以往研究证实，“稻-鸭”[21]、“稻-虾”[22]、“稻-鳖”[23]和“稻-蛙”[24]等稻田生态种养模式均能保持水稻产量稳定。本研究表明，DNW 处理较CK 增产6.31%，DY 处理较CK 减产1.19%，DW 处理与CK 产量基本一致，稻田综合种养达到了稳产甚至增产的目的，这与前人的研究结果一致。

可见，稻田综合种养模式，如“稻-黑斑蛙”共生模式能提高水稻光合作用，减少水稻二化螟为害和杂草发生，达到稳定产量、减少农药使用的目的，可作为一种水稻绿色生产模式推广。