湿地是一种独特的生境和重要的土地资源,湿地的功能是多方面的。最近几年来,美国学者Mitsch Willian积极倡导湿地农业(Wetlaculture)新理念,将湿地积累的营养盐作为农作物生长所需的肥料,采用湿地-农业-湿地的轮作方式,研究在不外加施肥的前提下,农作物的生长情况和轮作年限。本研究以此理念为指导,研究湿地开垦为稻田后,不同插植密度对水稻生长和繁殖分配的影响,以及植稻土养分的变化研究。水稻品种为“延粳-30”,采用正常灌溉方式,设置了无施肥试验系列,试验组密度为:13穴/m~2(每试验箱6穴,简称密度6)、18穴/m~2(每试验箱8穴,简称密度8)、27穴/m~2(每试验箱12穴,简称密度12)、34穴/m~2(每试验箱15穴,简称密度15)和45穴/m~2(每试验箱20穴,简称密度20)。观测其生长、发育和产量,同时探究其资源分配策略和密度对植株株高的制约;结合试验田的理化性质,分析了水稻种植与本底土壤的物质消耗状况。取得的主要研究结果如下:(1)对土壤pH、有机质、全氮、铵态氮、全磷和速效磷含量进行分析,探究无施肥状态下水稻种植对土壤各类养分的消耗情况。各插植密度下,土壤pH在水稻拔节孕穗期显著升高,有机质含量在拔节孕穗期显著下降。在密度6、8和12试验组,土壤全氮含量在拔节孕穗期下降后有所回升,但并不能达到插秧前的含量;空白对照、密度15和密度20试验组,土壤全氮的含量一直降低。各插植密度下,土壤铵态氮含量均在拔节孕穗期下降,在收获后上升但与插秧前相比均有下降。各插植密度下,土壤全磷含量均随时间呈现下降趋势,尤其在插秧后到拔节孕穗期这段时间的消耗最为明显。相反,空白试验(无水稻插植)的土壤在室外试验结束后全磷含量有所回升,这可能与生物降解土壤中的植物残体有关。各插植密度下,土壤速效磷含量均有所下降。该结果揭示了水稻种植对土壤各类养分的消耗情况。(2)在无施肥条件下,对不同密度梯度下水稻生长、水稻繁殖构件、植株株高等分别进行时空分布格局及数量动态的统计分析。低密度组比高密度组每穴总抽穗数多和集中抽穗时间较晚。水稻产量随着密度而改变,密度12、15和20试验组产量相近,其中密度为12的试验组产量最高,密度为12试验组水稻的结实率也最高。随着密度增加,植株株高降低,株高与插植密度的关系表现为:密度6组>密度8组>密度12组>密度15组>密度20组。密度为6、8、12试验组水稻用于种子繁殖的生物量分配较其他组织器官多。(3)将收割的水稻进行高度分组,分析了不同高度组水稻的繁殖分配策略。水稻资源分配策略与株高存在显著的依赖关系。水稻分配于种子的生物量比例随着株高先增加后减少,在株高为97.8±5cm时,达到峰值。单因素方差分析结果表明,该品种水稻在82.9cm≤株高≤112.8cm时,用于生殖生长的生物量分配显著大于株高≤82.9cm的试验组。(4)依据《优质稻谷》(GB/T 17891-2017),对收获的水稻糙米率(BR)、不完善粒含量(UGR)、精米率(MR)、整精米率(HR)和含水率(MC)、外观品质等指标的测试结果进行综合评定。水稻植株的株高为82.9cm≤株高≤112.8cm时,稻米品质显著优于其他株高稻米的品质。综合以上研究结果,可以认为27穴/m~2可作为推荐的湿地农业的插植密度,因为此密度下,产量、结实率最高;水稻用于繁殖分配的比例较高;对应水稻品质好的理想水稻株高在此密度下分布频率也较大。