磷是生物必需的營養(yǎng)元素之一。它是構(gòu)成生物分子如磷脂、核酸、蛋白質(zhì)、多糖的重要組成成分，而且還以多種途徑參與光合作用的光合磷酸化和碳同化等重要過程，在細胞生理生化中起重要作用(Hanrahanetal．，2005)。磷循環(huán)是生態(tài)系統(tǒng)最基本的功能之一。磷的循環(huán)路徑和效率對提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力起著重要作用。“稻鴨共生”生態(tài)系統(tǒng)是充分利用共生互利、生態(tài)位和食物鏈等生態(tài)學(xué)原理，以稻作水田為條件，以種稻為中心，家鴨田間網(wǎng)養(yǎng)的自然與人工相配合的稻田種養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)，是對中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)稻田養(yǎng)鴨的繼承與發(fā)展。該系統(tǒng)以鴨子捕食害蟲代替農(nóng)藥、以鴨子踩食雜草代替除草劑、以鴨子糞便作為有機肥料代替部分化肥、以鴨子不間斷的活動產(chǎn)生中耕混水效果來刺激水稻生長，實現(xiàn)以田養(yǎng)鴨，以鴨促稻，以鴨護稻，使鴨和水稻共棲生長。“稻鴨共生”生態(tài)系統(tǒng)磷循環(huán)不同于常規(guī)的稻田生態(tài)系統(tǒng)，磷素是發(fā)生在水稻-鴨-土壤界面下的循環(huán)。鴨是該系統(tǒng)一個“流動”磷庫，其周轉(zhuǎn)一般以鴨與水稻田“共生”的時間為周期。因施肥制度、飼料、灌溉水等田間管理因素影響，該循環(huán)同時受人為的補給和控制。目前，國內(nèi)有關(guān)“稻鴨共生”的研究主要集中在對溫室氣體的影響效果及機理(Fuetal．，2001;Huangetal．，2005;李成芳等，2008a;Yuanetal．，2009)、病蟲草害的控制效果及機理(劉小燕等，2004;楊志平等，2004;魏守輝等，2005;禹盛苗等，2008)、水體生態(tài)系統(tǒng)(汪金平等，2006;李成芳等，2008b;全國明等，2008a;汪金平等，2009a)、水稻(禹盛苗等，2005;章家恩等，2007;全國明等，2008b)、土壤性質(zhì)(楊志輝等，2004;章家恩等，2004;李成芳等，2008c，2008d，2009a;展茗等，2008)等方面。李成芳等(2009b)研究了稻鴨共作系統(tǒng)稻田P的動態(tài)變化及轉(zhuǎn)化規(guī)律，及其對環(huán)境的影響。然而從生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)元素循環(huán)的角度尚未見到“稻鴨共生”生態(tài)系統(tǒng)P循環(huán)的研究報道。本文以開展的田間試驗，采用投入產(chǎn)出法(input-outputanalysis，IOA)，研究P在“稻鴨共生”生態(tài)系統(tǒng)中流動和轉(zhuǎn)化，分析系統(tǒng)P的輸入輸出及循環(huán)情況，旨在為完善稻田的P肥管理、科學(xué)組裝和協(xié)調(diào)食物鏈各環(huán)節(jié)使物質(zhì)產(chǎn)投結(jié)構(gòu)更合理、促進稻鴨技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地點和自然條件

本研究于2010年5—10月在湖南省瀏陽市北圣鎮(zhèn)烏龍村一肥力均勻的稻田自然丘塊上進行，該地區(qū)具有亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的活動積溫5000～5800℃，無霜期260～310d，年降雨量1200～1700mm，種植制度為“早稻-晚稻-冬閑”。土壤類型為第四紀紅色粘土發(fā)育的紅黃泥水稻土，土壤有機質(zhì)14.1g?kg－1，全氮1.53g?kg－1，全磷0.55g?kg－1，土壤容重1.02g?cm－3。

1.2試驗材料

早稻品種為“湘早秈24”，晚稻品種為“岳優(yōu)9113”，鴨品種為“江南一號”水鴨。鴨飼料為國雄8549肉仔鴨中后期配合飼料，主要原料組成為玉米、豆粕、棉粕、菜粕、豆油、洗米糠、大米蛋白粉、食鹽、碳酸鈣、磷酸氫鈣、酶制劑、賴氨酸和蛋氨酸等。

1.3試驗設(shè)計與栽培管理

1.3.1試驗田地設(shè)置

2010年5月1日自然丘塊進水泡田，泡田3d后，進行機械旋地。然后將此自然丘田分成6個面積均等的小區(qū)(四周留有保護行)，小區(qū)面積為18m×12m。各小區(qū)四周均用長為6m，厚為30mm，高為35cm的硬質(zhì)塑料薄板鏈接隔開，塑料薄板地下深埋20cm，田面上留15cm，以防止0～20cm耕層土壤及各小區(qū)間肥水竄流。各小區(qū)均留有一可控制的進水口和排水口，田面水深可根據(jù)塑料薄板上的刻度來控制。自然丘田四周用泥巴砌成田埂，埂高30cm，并設(shè)有一個進水口和出水口。作物早稻收獲后(早稻收割時留10cm的殘茬)，稻田立刻進水泡田，泡田2d后，采用小型旋耕機對試驗田各小區(qū)進行旋耕，不改變試驗田地設(shè)置。

1.3.2試驗設(shè)計

試驗設(shè)2個處理，隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3次。處理Ⅰ(常規(guī)稻作):不放鴨，在水稻的整個生育期間根據(jù)田間病蟲害情況施用農(nóng)藥(早稻為3次;晚稻為4次;殺蟲劑為噻嗪酮和阿維殺蟲單)，施用水田除草劑(早稻2次，晚稻1次;除草劑為芐乙)。處理Ⅱ(稻鴨共生):每小區(qū)均放10只鴨(放鴨數(shù)量以450只?hm－2為標準)，在水稻的整個生育期間不施用農(nóng)藥和除草劑。

1.3.3田間管理

本研究早稻移栽時間是5月10日，收獲時間是7月24日;晚稻移栽時間是7月27日，收獲時間是10月31日。早、晚稻插植密度均為24cm×24cm。早、晚稻移栽前各處理小區(qū)均施入基肥，早稻基肥為復(fù)合肥(N-P2O5-K2O:15-4-6)，施用量為600kg?hm－2;晚稻基肥為復(fù)合肥(N-P2O5-K2O:21-9-10)，施用量為375kg?hm－2。早、晚稻均在移栽7d后追N肥(尿素，含氮量為45%)，施用量為112.5kg?hm－2。稻田灌溉水來自附近的自然水塘。各處理田面水均維持在10cm，當(dāng)田面水降至5cm時稻田灌水。水稻齊穗期以后稻田不再灌溉。稻鴨共生小區(qū)四周用高100cm的尼綸絲網(wǎng)做成圍欄，以防鴨子外逃;并在小區(qū)角落放置一鴨棚，以便鴨子休憩和喂食，同時防止鴨飼料進入稻田土壤和水體。鴨放養(yǎng)期間根據(jù)田間餌料情況酌情補飼料。早稻移栽24d后即6月4日，稻鴨共生每小區(qū)均放入鴨齡為22d，體重為250g的鴨子。晚稻移栽10d后即8月7日，稻鴨共生每小區(qū)均放入鴨齡為30d，體重為300g的鴨子。早、晚稻均在齊穗期收鴨。因試驗?zāi)甓?—6月湖南遭遇低溫自然災(zāi)害，故本研究早稻放鴨時間以田間試驗秧苗的生長情況適時作了調(diào)整。

1.4樣品的采集與測定方法

在4月30日和11月1日，依據(jù)S形5點采樣法用內(nèi)徑20mm的土鉆，采集耕層土壤，混勻風(fēng)干，備用;用環(huán)刀法測定耕層土壤容重(BD)，用德國El-ementar公司生產(chǎn)的VarioMaxCN分析儀測定土壤樣品全C和全N，用堿熔-鉬銻抗比色法測定土壤樣品全P(魯如坤，2000)。在早、晚稻收獲期，每重復(fù)小區(qū)隨機取5個1m2樣方測定其水稻植株地上部分(分水稻籽粒和秸稈)和地下部分生物量，植株樣全P采用硫酸-雙氧水消煮-鉬銻抗比色法測定(魯如坤，2000)。每天詳細記錄喂鴨的飼料重量，計算其投入飼料總量，并化驗分析鴨飼料全P養(yǎng)分含量，測定方法同植株樣分析。稻鴨共生期，每隔7d對每小區(qū)的鴨進行隨機采樣，測定每只鴨的日排泄量(在試驗小區(qū)的鴨子身上安裝了收集糞便的裝置，不影響鴨子正常的田間活動)，根據(jù)測定的鴨的日排泄量(包括日鮮糞和日干糞)和測定次數(shù)推算鴨平均的日排泄量，依據(jù)共生天數(shù)計算總排泄量;鴨糞全P養(yǎng)分含量采用硫酸-過氧化氫消煮-釩鉬黃比色法測定(魯如坤，2000)。稻田雜草一般在秧苗移栽后的5d萌發(fā)，禾苗封行時達到生長高峰，稻鴨共生時，雜草即生即食，根本無法持續(xù)生長。放鴨前一天(早稻為6月3日;晚稻為8月6日)，稻鴨共生小區(qū)隨機取5個0.25m2樣方測定田間雜草生物量，雜草樣品全P含量測定方法同植株樣分析。在稻田蟲害發(fā)生的每個時期，以S形5點法，用紗巾網(wǎng)袋收集稻鴨共生小區(qū)水稻植株上的稻飛虱等害蟲(每點收集10株水稻的害蟲，剔除蜘蛛)。害蟲樣于105℃烘24h后，稱重并粉碎過100目篩。害蟲樣全P含量測定方法同植株樣分析。記載水稻整個生育期間灌水次數(shù)。從稻田進水口處定期取灌溉水樣，灌溉水全P含量采用過硫酸鉀氧化-鉬藍比色法測定(魯如坤，2000)。在水稻齊穗期收鴨子，并稱重;并隨機取每小區(qū)的1只鴨放血屠宰，血毛收集，內(nèi)臟除去內(nèi)容物，稱得血、毛、頭、鴨掌、內(nèi)臟、鴨肉、皮、骨、油各部分重量，按部位和重量比例每只鴨采樣100g，樣品于105℃烘24h后粉碎過100目篩。鴨樣品全P含量測定方法同植株樣分析。放鴨前取3只雛鴨，內(nèi)臟除去內(nèi)容物，取整只做樣品烘干，按成鴨的化驗方法進行全P測定分析。土壤P庫的計算，南方稻田土壤耕層厚度取15cm。土壤P庫量為耕層土壤重量與土壤全P含量的乘積。耕層土壤重量為耕層土壤體積與土壤容重的乘積。