稻鸭共作对稻田氮素变化及土壤微生物的影响

通过田间试验研究稻鸭共作生态系统中土壤与田面水全N、无机N的动态变化及水稻吸N的规律和土壤微生物数量的变化规律.结果表明,(1)与常规稻作相比,稻鸭共作稻田土壤、田面水全N含量略有提高,土壤、田面水NH 4含量和水稻含N量显著提高,而土壤、田面水NO-3含量无明显变化;(2)稻鸭共作极显著提高了水稻总吸N量,高于常规稻作17.8%;相关分析显示,水稻吸N量与NH 4含量呈一元二次方程式关系,达到显著或极显著相关.(3)与常规稻作相比,稻鸭共作能显著提高土壤微生物数量,其中细菌数最多,放线菌次之,真菌最少.     

稻鸭共作下水稻植株的壮秆效应及生理特性

通过田间小区对比试验,分析了稻鸭共作下水稻植株的壮秆效应及其相关生理特性.结果表明：由于鸭子在稻田的活动使水稻植株形态发生了明显变化,植株碳水化合物含量、植株碳氮比、茎秆干物质输出率都明显增加,茎秆基部节间长度比对照缩短2.88%,茎粗增加64.90%,茎秆强度和抗倒伏指数也分别提高了11.78%和10.95%;稻鸭共作提高了水稻深层根系比例和根系活力,黑根比例降低了16.63%.因此,稻鸭共作对水稻植株有壮秆效应,提高了植株的抗逆性,有利于水稻稳产高产.     

稻鸭共作对稻米品质的影响

稻鸭共作技术是中国传统农业的精华.作为一种可持续的水稻生态种养模式,稻鸭共作对水稻生长、病虫草害防治、生物多样性和稻田环境的改善具有明显的作用,然而目前还没有关于稻鸭共作对稻米品质影响的报道.因此,于2005年在华南农业大学增城教学科研基地进行了田间试验,共设计稻鸭共作、混水处理和常规稻作3个处理,研究其对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质、营养品质和微量元素含量的影响效应.结果表明:稻鸭共作技术能够提高整精米率,减少垩白,增加粒宽,降低米粒长宽比值,同时促进稻米蛋白质和氨基酸含量的下降,Mn元素含量上升,但对出糙率、精米率、胶稠度和直链淀粉含量没有显著影响.说明稻鸭共作可在一定程度上改善稻米品质,为水稻的优质生产提供了一条较好的生态技术途径.     

养鸭数量对CH4排放的影响

探讨不同养鸭数量对稻田甲烷(CH4)排放的影响,为确定稻鸭共育模式中最佳养鸭数量提供环境学支撑.运用静止箱原位采样技术测定了不同养鸭数量的稻田甲烷排放通量、稻田土壤化学性质、产甲烷细菌种群数量以及水层溶解氧含量.结果表明,不同养鸭数量稻田水层溶解氧含量间差异显著(p＜0.01),养鸭数量越多,溶解氧含量越高.20只鸭/667m2 稻田的水层溶解氧含量最大,与对照比,早稻增加了2.2%～68.7%,晚稻增加了11.07%～110.77%;养鸭稻田土壤还原物质含量减少,产甲烷细菌数量下降.不同养鸭数量的稻田甲烷排放量之间差异显著,养鸭数量越多,甲烷排放量越少,与对照比,早稻减少了18.22%～28.13%,晚稻减少了17.73%～34.44%.相关分析表明,甲烷排放通量与水层溶解氧含量呈极显著负相关(p＜0.001),与土壤还原物质含量及产甲烷细菌数量呈显著正相关(p＜0.01).因此,稻鸭共育减排甲烷的主要原因是养鸭提高了水体和土壤中溶解氧含量,增加养鸭数量促进甲烷减排.     

稻鸭共作对水稻条纹叶枯病发生规律的影响

由灰飞虱传毒危害的水稻条纹叶枯病是近年来在我国部分稻作区严重发生的病毒病害.作为稻作生产生态实践模式之一的稻鸭共作技术对稻田病虫草具有显著的控制效应,然而目前还没有关于稻鸭共作对灰飞虱和条纹叶枯病影响的报道.因此,于2004～2005年在南京农业大学东台试验场进行了田间实验,共设计了4个处理,分别为常规稻作区（不养鸭、施药）、稻鸭共作区（养鸭、不施药）和秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作区（秧田覆盖防虫网、栽后稻田养鸭、不施药）和对照区（不养鸭、不施药）.结果表明：稻鸭共作以及秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对灰飞虱有显著的控制效应,因此也显著降低了两处理在水稻整个生长期间条纹叶枯病的发病率;稻鸭共作处理对条纹叶枯病的综合防效为79.44﹪,略高于常规稻作78.82﹪的防效,而秧田期覆盖防虫网、栽后大田稻鸭共作处理对稻田灰飞虱和条纹叶枯病的防治效果最好,对条纹叶枯病的防效超过94.01﹪.总之,通过以上试验结果可知,稻鸭共作尤其是秧田期覆盖防虫网、栽后稻鸭共作处理为防治条纹叶枯病提供了一条安全高效的生态控制途径.     

鸭稻共作对水稻生理特性的影响

为探讨鸭稻共作对水稻某些生理特性的影响,本研究设计了不同的鸭稻共作处理区,研究了鸭子活动对水稻植株的某些生理学特性的影响.结果表明,鸭稻共作能降低叶片的质膜透性、丙二醛含量和脯氨酸含量,提高超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的活性及可溶性糖含量.说明鸭稻共作方式对提高水稻植株的抗性、延缓叶片衰老以及对水稻的生长发育均具有积极作用.     

稻鸭共作及其它控草措施对稻田杂草群落的影响

运用群落生态学方法研究了稻鸭共作、人工除草、化学除草3种控草措施对稻田杂草群落特征的影响及其对田间杂草的控制作用.结果表明,稻鸭共作显著降低了田间杂草的发生密度,对稻田主要杂草鸭舌草(Monochoriavaginalis)、异型莎草(Cyperusdifformis)、矮慈姑(Sagittariapygmaea)的防效均达到95%以上,总体控草效果显著优于化学除草和人工除草.稻鸭共作使稻田杂草群落的物种丰富度及Shannon-Wiener多样性指数略有降低,但Pielou均匀度指数显著提高,表明群落物种组成有了很大的改变,降低了原来优势杂草的发生危害.在不同控草措施作用下,稻田杂草群落的结构组成也发生了一定的变化,稻鸭共作区群落组成为陌上菜(Linderniaprocumbens)+异型莎草+水虱草(Fimbristylismiliacea),Whittaker群落指数显著高于化学除草、人工除草及对照区,表明稻鸭共作对田间杂草群落结构影响较大.从Sorensen群落相似性指数及以其为距离测度指标的聚类分析结果中也可得到同样的结论.     

稻鸭共作系统中主要捕食性天敌的结构及多样性

为了探明稻鸭共作模式对稻田天敌群落的影响,设置稻鸭共作区、常规稻作区和空白区3个处理的田间小区试验,对早稻生长期间稻田主要捕食性天敌群落的结构及多样性特征进行了研究.结果表明:3个处理区主要捕食性天敌的优势种类均为园蛛科、微蛛科、狼蛛科和肖蛸科蜘蛛;稻鸭共作区中园蛛科、微蛛科和狼蛛科的优势度指数高于其他两个处理;在整个调查期间,常规稻作区、稻鸭共作区主要捕食性天敌的总数分别比空白区低1.7%和14.9%;除个别观测时段外,稻鸭共作区主要捕食性天敌的多样性指数均低于其他两个处理,但并不显著;多样性指数的减少以放鸭下田初期较为明显,随水稻的生长,多样性指数呈现持续上升的趋势.     

长期稻鸭共作对稻田杂草群落组成及物种多样性的影响

2000~2003年连续4年研究了稻鸭共作条件下田间杂草群落的特征及其动态变化规律。结果表明,在长期稻鸭共作条件下,田间杂草密度逐年降低,下降趋势符合阻滞模型y=k+a·e^bx,模型参数b反映了杂草种群的下降速率。在稻田6种主要杂草中,水虱草(Fimbristylis miliaceae)、陌上菜(Lindernia procumbens)、丁香蓼(Ludwigia prostrata)种群数量降低较快,鸭舌草(Monochoria vaginalis)、异型莎草(Cyperus difformis)次之,稗(Echinochloa crusgalli)最慢。稻鸭共作使稻田杂草群落的物种多样性持续降低,群落均匀度提高,群落相似性与稻鸭共作前相比逐年降低。说明稻鸭共作改变了田间杂草的群落结构,有利于限制杂草的发生危害。随着稻鸭共作的连年进行,对田间杂草的控制效果逐渐上升,4年后达99%以上。稻鸭共作是稻田替代化学除草的一种非常有效的生物、生态控草措施,具有显著的经济和生态效益。     

稻鸭共育稻田水体藻类动态变化

稻鸭共育技术作为稻田复合种养模式,是有效控制常规稻作生态污染的重要技术途径.通过对不同时期稻田藻类群落种类、密度、生物量及环境因子进行测定,研究稻鸭共育稻田水体藻类动态变化规律.结果表明,稻田藻类群落包括蓝藻门、绿藻门、硅藻门、裸藻门,隐藻门及甲藻门共6门、38属、108种.随着水稻发育进程,藻类优势种单位生物量增加,前期皆以银灰平裂藻、栅藻等为优势种,后期对照以方鼓藻,灿烂颤藻,短小舟形藻等为优势种,而放鸭区优势种皆是裸藻门,包括绿色裸藻,尖尾裸藻,梭形裸藻等.稻鸭共育稻田水体藻类初期有个适应期,在放鸭后15d左右藻类密度及生物量显著下降,之后开始上升.与常规对照相比,稻鸭共育藻类密度及生物量较低,放鸭对稻田水体生态系统的影响主要体现在放鸭45d以后,表现为水体全P增加,全N减少,藻类多样性下降,优势种发生变化.环境因子与藻类相关分析表明,全磷与裸藻生物及藻类总生物量存在显著正相关,相关系数分别为0.697、0.625,而全N与藻类相关性不显著.     

稻鸭共作系统的稻田氮素渗漏和径流特征

通过田间试验,分析了稻鸭共作（MRD）、常规栽培(MR)和淹灌单作（CK）3种稻作方式的稻田氮素渗漏和径流特征.结果表明：与MR处理相比,稻鸭共作系统稻田渗漏液氮素浓度尤其是NO₃^--N浓度显著减少,与CK处理相比,稻鸭共作稻田渗漏液氮素浓度有增加趋势;MRD处理在施肥7～9 d后,田面水中的NH₄⁺-N和NO₃^--N浓度高于MR处理,由于MRD处理不用搁田且田埂较高,田间排水量显著减少,氮素径流损失反而显著少于MR处理;与MR处理相比,MRD处理增加了鸭粪的氮素投入,减少了氮素渗漏和径流损失,减少了化学氮肥用量,增加了水稻地上部吸氮量;MRD系统的氮素输入总量和氮素输出总量均减少,且减少量基本相等.     

稻鸭共作对稻田营养生态及稻米品质的影响

通过稻、鸭之间的共生互作,共生期不施用任何农药和化肥,进行优质无公害水稻生产。结果表明,稻鸭共作的除草效果达到99．4％以上,病虫害基数明显降低;水体营养物质和溶解氧增大;土壤速效养分有一定提高,但成熟后土壤速效P、速效K较基础肥力有一定降低;植株N、P、K吸收量增加;产量明显提高,构成因素中成穗率、实粒数和结实率增加;稻米的加工品质、外观品质、营养品质及蒸煮品质得到改善,尤以降低垩白率效果最为明显;稻田生态系统综合效益明显提高。     

鸭稻共作生态系统的实践与理论问题探讨

鸭稻共作技术作为一项环保性生态农业技术,现已在亚洲许多国家和我国多个省份得到应用和推广。为了使鸭稻共作技术模式更好地、更科学地推广应用,还有很多实践和理论问题需要加以研究探索和解决,主要包括:(1)水稻品种和鸭子品种的筛选问题;(2)鸭稻共作模式系统的结构优化问题;(3)鸭子的生态学功能过程及其内在机理有关的科学问题;(4)水稻病虫害的综合防治问题;(5)稻田土壤肥力维持问题;(6)田间日常管理问题;(7)鸭子饲料来源问题;(8)稻田鸭子的疫病综合防治问题;(9)鸭稻共作技术模式的标准化问题;(10)鸭稻共作技术模式的经济效益问题。     

稻-鸭农作系统对稻田生物种群的影响

通过田间试验,研究了稻-鸭农作系统对稻田有关生物种群的影响.结果表明：稻鸭共育对稻田相关昆虫、杂草、病原菌等有害生物的发生和危害及天敌数量具有较大影响.与不养鸭相比,稻鸭共育后12 d和42 d, 水稻基部害虫飞虱及叶蝉的数量平均减少64.8%和78.5%;稻鸭共育后15 d和45 d,稻田杂草平均减少67.7%和98.1%;水稻分蘖高峰期和齐穗期的纹枯病病情指数分别降低了40.4%和62.0%.稻鸭共育还增加了稻田害虫天敌蜘蛛的数量,抑制了水稻害虫的危害.     

"稻鸭共生"生态系统稻季N、P循环

稻鸭共生是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展。在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究"稻鸭共生"生态系统N、P循环。结果表明:"稻鸭共生"生态系统N、P输出分别为153.50 kg/hm²和59.03 kg/hm²,其中鸭产品N、P输出分别是23.98 kg/hm²和3.10 kg/hm²;"稻鸭共生"系统在目前的N、P养分投入水平下,土壤存在严重的N和P亏缺;鸭子系统N、P输入对系统外饲料投入依赖高,自持能力较差;鸭粪N、P参与当季的稻田养分循环,其循环率分别为10.66%和28.16%。     

鸭稻共作生态农业模式的功能与效益分析

对鸭稻共作生态农业模式的结构、功能和效益进行了综合分析。结果表明,鸭子和水稻可以较好地全天候地同生共长在稻田生态系统中,平均每公顷大约300-375只鸭子。利用鸭子的野性和杂食性在一定程度上可防除病、虫、草害,提高土壤肥力,因而可代替人耕耙田、施肥、施药等,避免了农药和化肥的大量投入;鸭群的活动可刺激和促进水稻的生长发育。利用这种模式可以生产出有机食品或绿色稻米,其经济效益比常规稻作高。鸭稻共作系统的每公顷净收入比常规稻作系统要高出808.5元。若按绿色食品价格高出同类商品市场价格的20%计算,则鸭稻共作系统每公顷比常规稻作系统大约多增加2000元左右的收入。这种模式的推广应用可产生良好的生态-经济-社会效益。     

“双季稻-鸭”共生生态系统稻作季节氮循环

“稻鸭共生”是对我国传统农业稻田养鸭的继承与发展.2010年5-10月在长江流域双季稻主产区湖南布置了稻田养鸭田间试验,以常规稻作为对照,研究了早、晚稻两季“稻鸭共生”生态系统氮(N)循环特征.结果表明:“早稻-鸭”共生系统N输出是239.5 kg· hm-2,其中鸭产品N是12.77 kg·hm-2.“晚稻-鸭”共生系统N输出是338.7 kg· hm-2,其中鸭产品N是23.35 kg· hm-2.在早、晚稻两季,“稻鸭共生”系统在目前的N养分投入水平下,土壤均存在N亏缺;鸭子系统N输入主要来自系统外投入的饲料N;鸭粪N作为系统内被循环利用的养分,早、晚稻两季循环率分别为2.5％和3.5％.两季稻作后,土壤截存的N量是178.6 kg·hm-2.     

不同耕作模式下稻田水中氮磷动态特征及减排潜力

通过微区模拟稻田试验, 研究了夏季施肥免耕、浅耕和深耕3种耕作模式下不同滞水时间稻田排水中氮磷的动态特征及总氮、总磷流失潜能。结果表明:(1)3个耕作处理5 d后的稻田滞排水中TN、NH⁺₄-N、TP和DP 均处于较低的浓度水平, 免耕的田面水中NO^-₃-N浓度较低。(2)不同耕作模式滞水5 d后TN的绝对流失量均处于较低水平。深耕处理的稻田水中TN的流失潜能相对较小。不同耕作模式处理后氮素的相对流失形态与潜能以TN为主。(3)浅耕处理田面水中TP绝对流失量和相对流失潜能最少。不同耕作模式滞水5 d后排水可显著减少田面水中TP流失。不同耕作模式处理田面水中磷素流失形态随时间呈TP与DP交替变化。因此, 从减少田面水中氮磷的绝对流失量出发, 夏季浅耕不失为最佳清洁耕作模式;同时滞水5 d后排水能有效减少田面水中氮磷的流失量, 减少稻田排水对面源污染的影响。