为阐明鸭排泄物在根区表层分布对水稻生长和释放甲烷的影响,以黄华占和麻鸭排泄物为材料,采用隔离根区的方式进行了水稻培养的室内试验,设计了三个排泄物施加位置处理包括近根部施加排泄物(NR)、远根部施加排泄物(FR)、内外同时施加排泄物(NFR)和不添加排泄物的对照(CK),测定了水稻株高、生物量、根系活力、叶绿素含量和甲烷排放量等指标的变化.结果表明,24天后,NR、FR和NFR处理中水稻株高相比对照显著增加了11％、17％和16％,FR和NFR处理的日均株高增长量比对照增加了46％和35％,水稻基部施加鸭排泄物有助于株高的增长.与对照相比,NFR、FR处理的地上部分生物量显著增加了19％和20％,排泄物处理NFR、FR、NR中的根系生物量相比对照显著升高了40％、80％和42％,不同位置施加鸭排泄物造成了水稻地上部分和根系生物量的显著变化.FR处理的根冠比相比对照显著升高了45％.NFR、FR和NR处理中的地上植株含水率均没有显著差异.相比对照,施加鸭排泄物的处理FR、NFR中水稻叶片的叶绿素含量显著提高了5.5％和8.0％,施加排泄物处理NFR中水稻根系活力显著高于对照67％,排泄物的施加有利于水稻生长.NR和FR处理的甲烷排放通量在第24天和对照相比显著降低了59％和47％,总之,在根区不同位置施加鸭排泄物对水稻生长和甲烷排放特性有显著的影响.

鸭稻共作中存在多种影响水稻生长和稻田微生境的生物行为.为阐明鸭子振动土壤对水稻地上部的影响,采用定量振动装置,设计了9 s(SV9)、39 s (SV39)、90 s (SV90)和0s(对照)4个强度对水稻施加机械振动刺激.结果表明:振动21天后,高强度振动处理SV90显著降低了叶表面积和叶绿素含量,中等强度振动处理SV39显著提高水稻叶片的可溶性蛋白含量;SV9、SV39和SV90的植株N含量比对照增加了20％、16％和12％;Mg含量上升了25％、20％和11％,Ca含量上升了24％、15％和8％;低强度处理SV9显著增加了叶片SOD活性;低强度处理SV9和中等强度处理SV39显著均提高了叶片POD活性和CAT活性;高强度处理SV90导致叶片丙二醛含量显著升高;低强度处理SV9提高了速效氮和速效磷含量;土壤振动改变了水稻地上部形态和生理特征,研究结果可为设计调控水稻生长的机械刺激装置提供技术参数.

为探明有机稻鸭共作对不同深度耕层土壤理化性状和细菌群落的影响,采用田间实验,研究了有机稻鸭共作(12年)和转型期稻鸭共作(3年)田在0～6、6～13和13 ～ 20 cm土层的理化性状和细菌群落结构变化规律.结果 表明:有机稻鸭共作12年后,0～6和6～13 cm土壤理化性状得到较大程度改善,但13 ～ 20 cm层改变较小;与转型期稻鸭共作相比,有机稻鸭共作显著改变了细菌群落组成,使不同耕层土壤具有了更高比例的共同细菌门;同时还提高了各耕层土壤细菌群落的丰富度和多样性,减小了各耕层土壤细菌群落结构分布差异性,这在0～6 cm层土壤中表现尤为明显,使细菌群落结构整体朝着更加稳定方向发展;相关分析表明,pH值、土壤容重、全氮和硝态氮是影响有机稻鸭共作后土壤细菌群落空间分布的重要因子.综合来看,有机稻鸭共作主要通过改变土壤理化性状来影响细菌群落的空间分布,是促进农业可持续发展的一种重要模式.

在化肥减量化的基础上,探究稻田生态综合种养模式对土壤理化性质及腐殖质的影响.于巢湖流域周边选取4块试验田,进行大规模稻田生态综合种养模式(前期稻虾轮作,后期稻鸭共作)与常规种植模式(闲置、单季水稻种植和双季水稻种植)对比试验,周期2年.结果表明:各模式下的土壤容重、总孔隙度等指标均表现出显著性差异(P<0.05).相比于常规种植模式,稻田生态综合种养模式能有效改良土壤质地,提高砂粒分化率和土壤总孔隙度,降低土壤容重;稻田生态综合种养模式下土壤肥力因子显著增加,腐殖质的活性和腐殖化程度得到提高,同时土壤中胡敏酸的缩合度和分子复杂程度显著降低.稻田生态综合种养模式改善了稻田土壤物理结构及保肥能力,提高了种植经济收入,是值得推广的生态种养模式.

水稻倒伏可降低水稻产量及稻米品质,影响稻作生产的经济效益.为探究生物炭及稻鸭共育结合对水稻茎秆及倒伏性状的影响,本研究设计了生物炭+鸭(CD)、生物炭+不养鸭(CR)、不施生物炭+养鸭(D)及不施生物炭+不养鸭(R)的大田对比试验,分析了水稻茎秆形态结构、解剖结构及力学特征.结果表明:与R处理相比,CD、CR、D水稻的重心高度与节间长度均有所降低,茎粗与节间充实度均有所增加,维管束面积得到了显著提高,第1 节、第2节、第3节的增幅分别为24.15％～35.91％、12.75％～62.19％、4.66％～73.87％,水稻维管束形态也发生了改变;同时,水稻各节间的弯曲力矩及倒伏指数均有所下降,第1节、第2节、第3节、第4节的弯曲力矩下降幅度分别为24.05％～31.65％、24.55％～26.27％、32.28％～37.83％、21.79％～32.37％,第1节、第2节的倒伏指数的下降幅度分别为45.69％～52.04％、38.86％～48.16％,水稻茎秆抗折力也有所增加,第1节、第2节的抗折力增幅分别为19.86％～54.02％、20.62％～39.23％;茎秆抗折力与节间充实度、茎粗呈正相关,与长度呈负相关;各节间倒伏指数与节间充实度呈显著负相关,与节间长度与弯曲力矩呈显著正相关.因此,稻鸭共育下施用生物炭可降低重心高度,提高节间充实度,改变维管束形态,提高水稻的抗倒伏能力.

鸭子品种间的差异对稻鸭共生系统中水稻的生长特性可能有重要影响.为了探究鸭子品种对水稻生长特性的影响,选取水鸭(SY)、洋鸭(YY)和绿头鸭(LTY)3个常见鸭品种作为处理,以水稻常规单作(CK)为对照,采用随机区组设计的方法进行田间小区试验,研究其对水稻根部、茎部、叶部性状及水稻产量的影响.结果 表明:YY和LTY处理虽然在水稻生育前期对水稻根、茎、叶部性状产生了一定负面作用(株高除外),使其性状表现相比CK显著性降低,但YY和LTY处理缓解了根、茎、叶的衰老和退化,使其性状在水稻生育后期显著优于CK,最终通过显著提高水稻有效穗数和结实率显著提高了水稻产量,但显著降低了每穗总粒数,每穗实粒数和千粒重无显著性差异.与CK相比,SY处理仅在齐穗期显著提高了叶干重,在其余时期对其他农艺性状无显著影响.本研究结果可为稻鸭共生系统鸭子品种的搭配提供理论基础.

稻鸭共育是我国农耕文化的重要组成部分,有着悠久的历史和明显的稻作生产优势.稻鸭共育模式历经上千年的发展,逐步由散养、流动放牧、露宿饲养到现代水稻种植与鸭子养殖的配套技术体系,并取得较好的社会、生态和经济效益.本文综述了稻鸭共育模式的概念、发展历史及主要模式,以及稻鸭共育模式下经济效益、水稻产量、生长特性、农田生态环境、水体生态环境、生物多样性和温室气体排放等相关研究,并且从稻鸭共育研究的区域性、实用性、长期性、系统性以及稻鸭品牌建设等方面进行了展望,以期充分挖掘稻鸭共育模式的生产潜力,为农业提质增效和绿色可持续发展提供科学依据.