稻田里的“小绿毯”:浮萍居然是土壤“改良师”?

稻田是重要的人工湿地,具有发展水稻生产、季节性蓄水防洪、水质净化、生物多样性保护等多种功能。在广袤的田野中,水稻田总是呈现出一片生机勃勃的景象。除了绿油油的水稻,你是否注意到了漂浮在水面上的那些绿色小家伙——浮萍?(图1)别看它们个头小,它们在水稻田里可有着大作用!今天,就让我们一起走进水稻田,揭开浮萍的神秘面纱,探索它们的奇妙世界。
图1 稻田里的浮萍
一、浮萍是什么?
浮萍(Lemna minor L.)是浮萍科(Lemnaceae)的小型漂浮水生植物。其叶片呈圆形或卵形,正面绿色,背面浅黄色、绿白色或紫色,形似迷你小圆盘(图2),漂浮于水面,其下方的小气囊是漂浮的关键。浮萍喜温湿环境,常生于池塘、沟渠、缓慢流动的溪流和稻田中,繁殖力和适应力极强。它主要通过无性繁殖,母体叶片分裂产生新子体,在适宜条件下繁殖迅速,能高效吸收水中的氮、磷等营养物质,快速覆盖水体表面。
图2 浮萍(左:正面;中:反面;右:根须)
二、浮萍在水稻田里的“超能力”
(一)水质的“清洁工”
浮萍是稻田水体的“生态清洁工”,能吸收未被利用的氮、磷等营养物质,累积重金属,减缓农业面源污染。如果稻田中营养物质和重金属等有害物质积累过多,会导致水体浑浊、富营养化,进而引发藻类等植物疯长,影响水稻生长。而个体虽小、数量众多的浮萍通过吸收这些物质,能净化稻田水质,抑制藻类和杂草生长,改善水体透明度和溶解氧浓度,为水稻生长发育创造良好条件(图3)。
图3 浮萍较多的稻田水质更清澈、青苔更少
(二)生物的“小家园”
浮萍还为众多稻田小型生物提供了开阔有趣的“小家园”。许多小型水生昆虫、甲壳类动物和两栖动物会藏在数量繁多的浮萍叶片下躲避天敌、寻觅食物、生存繁衍。同时,浮萍增加了水体表面积,为微生物附着和生长提供了空间,帮助分解稻田富余的有机物和转化营养物质,促进了水稻田生态系统中物质循环和能量流动。此外,在稻渔共生的稻田中,浮萍还是淡水小龙虾和草食性鱼类的优质天然饲料。
(三)土壤的“改良师”
稻田浮萍完成生命周期后,会变成天然的有机肥料,增加土壤有机质和氮含量,使得土壤肥沃且疏松。在浮萍分解过程中,其释放的腐殖质不仅能提升土壤的保水性和通气性,还能为水稻的生长发育提供养分,利于提高水稻产量,改善稻米品质。
(四)稻田的“守护者”
浮萍在水稻早期生长阶段可覆盖水面,形成流淌的物理屏障,降低水温,减少稻田水分蒸发和氨挥发,缓解干旱缺水等不利状况,增加土壤氮素留存。浮萍还能通过降低水下光照强度,吸收水体营养,抑制稻田杂草的种子萌发和养分利用,控减化学农药使用,改善稻田环境条件。
三、浮萍也会“调皮捣蛋”
尽管稻田浮萍有诸多益处,但有时它们也会“使坏”。当浮萍过度繁殖,覆盖整个稻田水面时,会阻碍水稻与外界的气体交换,进而影响水稻的光合作用和呼吸作用及根系活力。同时,浮萍的大量繁殖生长还与水稻争夺光照、养分和空间资源,对水稻的生长发育造成影响,甚至导致水稻产量下降。
四、怎么和浮萍“友好相处”?
既然浮萍有利也有弊,那我们该怎么和它们“友好相处”呢?
(一)物理管理措施
在浮萍生长初期,人工打捞可有效减少其数量,控制其覆盖面积,但工作量较大。实践中,可通过调节稻田水流速度和方向,将较多数量的浮萍汇聚到特定区域,便于集中处理。
(二)生态管理措施
通过合理设计水稻田生态系统结构,如增加水生生物多样性、构建生态沟渠等,以增强生态系统的稳定性,维持生态平衡,避免浮萍滋生。还可利用浮萍的天敌,如浮萍螺、浮萍甲等,通过它们取食浮萍来控减其数量。
(三)化学管理措施
必要时可使用对水稻安全的专用除草剂来控制浮萍繁殖生长,但需注意除草剂可能对稻田生态环境产生一定的影响。
浮萍在稻田中发挥着重要作用。它们是水质的“清洁工”,能够净化水体;是生物的“小家园”,为众多小型生物提供栖息之所;是土壤的“改良师”,通过自身分解改善土壤理化性状与提高土壤肥力;更是稻田的“守护者”,通过形成物理屏障缓解干旱缺水状况,减少氮损失,抑制杂草生长。然而,浮萍过量繁殖和过度生长也会给水稻生长发育带来负面影响。因此,我们可以通过综合运用物理、生态和化学等多种管理措施,调控稻田浮萍基数,使浮萍与水稻和稻田其他生物和谐共处,充分发挥其正向的生态功效,从而推动稻田生态系统绿色可持续发展。
参考文献:
[1]高晓钰, 曹特, 倪乐意, 张霄林, 丑庆川. 基于人工培养的浮萍快速无性繁殖营养条件研究. 水生生物学报, 2022, 46(7): 1097-1104.
[2]朱彤, 张敏, 尹斌, 姚元林. 稻萍还田和稻田养萍对稻田氨挥发的影响. 中国土壤与肥料, 2024, 12: 36-41.
[3]罗景升. 浮萍伴生对水稻产量和品质的影响. 扬州大学硕士学位论文, 2024.
[4]汪琪, 董鹏, 刘铭, 吴丽, 邢伟. 浮萍科植物作为受体材料在重(类)金属污染监测中的应用研究进展. 植物科学学报, 2024, 42(6): 815-824.
[5]王丰, 赖彦岑, 唐宗翔, 郑敏敏, 史俊, 顾麦云, 沈健英, 曹林奎, 沙之敏. 浮萍覆盖对稻田杂草群落组成及多样性的影响. 中国生态农业学报, 2021, 29(4): 672-682.
[6]赵轶鹏, 赵新勇, 胡婷婷, 罗景升, 王云霞. 浮萍人工培养和调控及其在稻田生态系统中的作用. 中国农学通报, 2024, 40(22): 72-80.
科学审核:高辉
作者简介
郭彩丽,硕士,南京农业大学实验师。主要负责国家信息农业工程技术中心试验示范基地管理,拥有多年农业生产和示范推广工作经验。近年来,主持或参加国家级、部省级、校级项目和课题11项;以第一作者或主要完成人发表论文19篇,其中SCI论文17篇,获授权发明专利3项,登记软件著作权1项;参与出版《农业农村电子商务》教材1本;作为主要完成人获2020-2021年度神农中华农业科技奖优秀创新团队奖。