稻田套养不同密度黑斑蛙对水稻产量和土壤肥力的影响初探

李兴华，陈展鹏，蔡正军，邹彩琼，张中南，张文超，丁凤菊

（黄冈市农业科学院，湖北黄冈 438000）

随着人口的增加，中国农业正面临着资源约束加剧和农民增收困难等难题。稻田综合种养是一种将水稻（Oryza sativaL.）种植与水产或水禽动物养殖有机结合的农业生产模式［1］，可有效提高资源利用率和稻田产出效益［2］。稻蛙共作是指稻田经过改造后养殖青蛙并种植水稻，青蛙和水稻在稻田中同生共长，是一种新型的稻田综合种养模式，在中国稻区具有良好的发展态势［3］。稻蛙共作模式中，青蛙的活动可疏松土壤、降低土壤容重、增加土壤孔隙度、打破封固在土壤表面的胶泥层，促进水稻根系呼吸、生长和对土壤养分的吸收［4］。周雪芳等［4］的研究发现，稻田养殖青蛙可显著增加稻田土壤微生物数量和酸性磷酸酶活性，促进稻田土壤中难溶性磷的转化和利用，提高稻田土壤肥力。鲁艳红等［5］的研究表明，青蛙活动可刺激水稻茎秆和茎基部，使水稻生长更健壮。稻田养殖青蛙可显著降低稻米的垩白粒率和直链淀粉含量，改善稻米外观品质［6］，增加糙米N、P、Mg 和Ca 的含量［7］。郭天荣等［7］的研究发现，稻田养殖青蛙会降低水稻有效分蘖数、结实率、穗粒数，造成产量降低23.45%。而谢洪科等［8］的研究则表明，稻田中套养一定密度的青蛙可显著增加水稻的有效分蘖、穗粒数和结实率。

稻蛙共作模式技术基本成熟，发展潜力巨大，是稻田综合种养产业中的一项新产业，值得深入探索。目前，关于稻蛙共作模式的研究主要集中在技术探讨上［3，9，10］，而关于该模式对水稻生长、稻田土壤肥力影响的定性定量研究却较少。本研究在大田条件下，探究稻田套养不同密度青蛙对水稻产量和土壤肥力的影响，为稻蛙共作模式推广应用和可持续发展提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021 年3—11 月在黄冈市农业科学院科研基地（30°27′N，114°5′E）进行，前茬空闲，土壤为沙壤土，地势平坦，排灌方便。0~20 cm 耕层土壤含有机质11.92 g/kg、总氮0.61 g/kg、全磷0.65 g/kg、全钾8.08 g/kg、碱解氮52.60 mg/kg、速效磷10.04 mg/kg、速效钾67.41 mg/kg、pH 6.92。

试验前对稻田进行改造。首先将稻田整理成200 m2（10 m×20 m）的12 个小单元；随后，对每个小单元筑埂、开沟等，技术参数见图1；之后，田埂内用聚乙烯网片设防逃设施，埋入地下0.2 m，地上部分露出1.0~1.2 m；最后，试验地四周用高1.0~1.2 m 彩钢瓦建立防蛇、鼠等设施，彩钢瓦外围插接高2.5~3.0 m 的支撑杆，支撑杆上部用铁丝连接，铁丝上方架设防鸟网。

图1 稻蛙共作模式田间改造技术参数

1.2 试验材料

供试水稻为优质中稻品种鄂中5 号，由湖北省农业科学院粮食作物研究所提供；供试青蛙为黑斑蛙（Pelophylax nigromaculatus）幼体（蝌蚪），购买自当地养殖场。

1.3 试验设计

试验采用单因素试验设计，以不同黑斑蛙投放密度为试验因子，蝌蚪投放量分别为150 万尾/hm2（D1）、225 万尾/hm2（D2）、300 万尾/hm2（D3）和375万尾/hm2（D4），共4 个处理，每个处理重复3 次，共12 个小区，小区面积200 m2（10 m×20 m），随机排列。

1.4 试验管理

试验于2021 年3 月26 日按设计密度投放蝌蚪。蝌蚪养殖期按每万尾蝌蚪投喂500 g/d 蝌蚪专用配合饲料的标准定时投喂。5 月20 日左右80%蝌蚪变态上岸，停止投喂饲料7 d，之后使用含有36%动物蛋白的青蛙专用配合饲料进行饲喂，日投喂量为体重的8%~10%，每天早晚各投喂1 次。9 月底停止投喂饲料，成蛙开始冬眠。

试验于2021 年5 月17 日水稻播种育秧，6 月15日移栽，株行距30 cm×40 cm，每穴5 粒谷苗。试验期间不施肥、不打药，其余管理措施按当地常规栽培方式进行。各处理于8 月31 日左右始穗，10 月5 日左右收获。

1.5 测定项目与方法

收获前1 天，每小区选取代表性植株15 穴，测量株高，调查单穴有效穗数，之后取5 穴分穗进行考种，包括穗总粒数、实粒数和千粒重等，并计算结实率。收获时，各小区单收单打，晒干后（13.5%含水量）称取稻谷产量，折算得到单位面积产量。

于10 月12 日（种养后）在种稻区取耕层土壤（0~20 cm，按图1⊕所示位置），带回实验室，风干、过筛，测定pH 及有机质、总氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量。

1.6 数据处理与分析

应用SPSS 20.0 软件对试验数据进行方差分析，采用Duncan’s 多重比较检验处理间差异显著性，数据均以平均值表示。

2 结果与分析

由表1 可知，随着稻田套养黑斑蛙密度的增加，水稻单位面积有效穗数显著增加（P＜0.05），D4 处理比D1 处理增加41.7%。D2、D3 和D4 处理产量之间差异不显著，但均显著高于D1 处理（P＜0.05），其中D4 处理产量最高，比D1 处理增产41.6%。稻田套养不同密度黑斑蛙对水稻总粒数、结实率和千粒重影响不显著，但随着稻田套养黑斑蛙密度的增加，水稻总粒数呈增加趋势，与D1 处理相比，D4 处理增加13.0%。

表1 稻田套养不同密度黑斑蛙对水稻产量及其构成因素的影响

随着稻田套养黑斑蛙密度的增加，稻田土壤pH、有机质含量和各养分含量总体呈上升趋势（表2）。除稻田土壤总氮含量外，稻田套养黑斑蛙密度对稻田土壤pH、有机质含量和其他养分含量影响显著（P＜0.05），其中，D3 处理土壤pH 显著高于D1 和D2 处理（P＜0.05），D4 处理土壤有机质、总磷、总钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著高于D1、D2 和D3 处理（P＜0.05）。

表2 稻田套养不同密度黑斑蛙对土壤肥力的影响

除D1 处理外，与试验前相比（数据见试验地概况），种养一季结束后，稻田土壤pH、有机质、总氮、总磷、碱解氮和速效磷含量均呈增加趋势，增幅为2.3%~89.0%，而总钾和速效钾含量降低，降幅为6.9%~24.4%。

3 小结与讨论

稻田中套养一定密度的青蛙可显著增加水稻的有效分蘖、穗粒数和结实率［8］。本研究发现，随着稻田套养黑斑蛙密度的增加，水稻单位面积有效穗数显著增加（P＜0.05），穗总粒数也呈增加趋势，这与谢洪科等［8］的研究结果一致。本研究条件下，随着稻田套养黑斑蛙密度的增加，水稻产量呈上升趋势（3 463.9~4 904.5 kg/hm2），但该产量远低于鄂中5 号的平均产量6 283.65 kg/hm2（国家水稻数据中心，https：//www.ricedata.cn/variety/varis/604578.htm），主要原因一是稻蛙共作模式需要对稻田进行改造，水沟等占用了水稻种植面积；二是稻蛙共作模式中，为了增加青蛙的通风透气性，水稻插植较稀，致使单位面积有效穗数降低。

稻田养殖青蛙可显著增加稻田土壤酸性磷酸酶活性，促进稻田土壤中难溶性磷的转化和利用，提高稻田土壤肥力［4］。本研究表明，随着稻田套养黑斑蛙密度的增加，稻田土壤pH、有机质含量和氮、磷养分含量均呈上升趋势；与试验前相比，种养一季结束后，稻田土壤pH、有机质、总氮、总磷、碱解氮和速效磷含量均呈增加趋势，增幅为2.3%~89.0%，而总钾和速效钾含量降低，降幅为6.9%~24.4%。以上结果表明，稻蛙共作模式中水稻生产可不施氮肥和磷肥，只需施用适量的钾肥。