再生稻栽培中氮素養(yǎng)分管理研究進(jìn)展

鄒家龍 甘國渝 張旭 陳鳳 李繼福

摘? ?要? ?近年來，再生稻因其省工、節(jié)肥和品質(zhì)優(yōu)在長江流域迅速發(fā)展，不僅能提高稻田復(fù)種指數(shù)、增加糧食產(chǎn)量，還能促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收?？茖W(xué)施肥是保證再生稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施，尤其是氮肥施用。從再生稻氮肥施用效應(yīng)、再生稻氮肥用量與施用方式、再生稻對(duì)氮肥的吸收利用等方面綜述國內(nèi)外再生稻氮肥施用研究進(jìn)展，并根據(jù)再生稻生長和養(yǎng)分需求規(guī)律提出肥料施用要與農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝相結(jié)合，以推動(dòng)再生稻施肥技術(shù)輕簡化、高效化。

關(guān)鍵詞? ?再生稻;氮素營養(yǎng);氮肥施用;產(chǎn)量;氮素吸收

中圖分類號(hào)：S511? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C? ? DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.25.008

再生稻是指頭季收獲后利用稻茬上存活的休眠芽，采取一定的栽培管理措施使之萌發(fā)為再生蘗，進(jìn)而抽穗、開花、結(jié)實(shí)，再收獲一季水稻的種植模式[1-4]。再生稻產(chǎn)量可達(dá)頭季稻產(chǎn)量的30%～60%，有利于增加總產(chǎn)和促進(jìn)農(nóng)民增收，綜合效益明顯。統(tǒng)計(jì)表明，我國有340萬公頃單季稻田適合推廣再生稻，湖北、四川、重慶、江西等地的再生稻種植規(guī)模逐年擴(kuò)大[5]。種植再生稻對(duì)于農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化意義重大，不僅能夠提高復(fù)種指數(shù)，穩(wěn)定水稻產(chǎn)量，消除水稻單季追求超高產(chǎn)的壓力和風(fēng)險(xiǎn)，還是恢復(fù)和擴(kuò)大三熟制種植模式的關(guān)鍵，具有良好應(yīng)用前景。

1 再生稻氮肥施用效應(yīng)

水稻產(chǎn)量的形成是光合產(chǎn)物生產(chǎn)、分配和積累的過程，植株?duì)I養(yǎng)水平是影響稻谷產(chǎn)量的主要因素，尤其氮素營養(yǎng)對(duì)水稻葉片光合作用、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響最為顯著[6-9]。水稻-再生稻種植模式下，頭季稻和再生稻對(duì)氮素（N）的吸收量分別可達(dá)135～205 kg/hm2和64～136 kg/hm2，遠(yuǎn)高于其他礦質(zhì)元素[10-12]。頭季稻的產(chǎn)量與其光合產(chǎn)物量或干物質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，與傳統(tǒng)一季中稻相似;15N同位素示蹤研究表明頭季稻的氮素累積量在生長后期易受到再生稻施肥影響，促芽氮肥投入可延長頭季稻葉片的光合作用，增加稻樁和腋芽中的氮素吸收量[6，13-14]。對(duì)于再生稻，施用促芽氮肥和促苗氮肥能夠增強(qiáng)根系對(duì)水分、養(yǎng)分的吸收，提高再生稻的有效穗數(shù)，并綜合提高再生稻葉片凈光合速率30%～40%[3，15];另一方面，當(dāng)前再生稻的氮肥施用總量約為頭季稻的80%，但其產(chǎn)量達(dá)不到頭季稻的80%，氮肥利用率僅為頭季稻的45.6%～77.0%。因此，優(yōu)化氮肥施用從而提高再生稻產(chǎn)量和氮肥吸收利用率，確保其在農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面的競爭力至關(guān)重要。

目前，氮肥施用（包括促芽肥和促苗肥）對(duì)再生稻光合效率、產(chǎn)量和氮肥利用率的研究多基于頭季稻人工收獲的理想狀態(tài)，雖能揭示部分內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律，但與生產(chǎn)實(shí)際還存在一定差異[2，12，16-17]。與單季中稻和雙季稻相比，頭季稻人工收割勞動(dòng)強(qiáng)度大、收益低，農(nóng)民積極性不高，而機(jī)械收割對(duì)部分稻樁產(chǎn)生不可避免的碾壓現(xiàn)象，是造成再生稻產(chǎn)量不高的主要原因。頭季機(jī)械收獲后再生稻的養(yǎng)分調(diào)控管理研究還較缺乏，未能引起研究者的足夠重視，而機(jī)械收獲、施肥輕簡化是今后再生稻生產(chǎn)的必然趨勢(shì)，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)試驗(yàn)研究。

項(xiàng)目組連續(xù)三年的田間調(diào)查結(jié)果顯示，頭季稻機(jī)械收獲對(duì)田間和地頭的稻樁碾壓率可達(dá)36%～56%和45%～89%。在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)插秧株行距為16 cm×30 cm時(shí)，每次行走收割6行，其中4行稻樁正常，2行稻樁（占地面積33%）會(huì)因土壤質(zhì)量、含水率等因素遭受不同程度的碾壓，影響再生芽生長。兩年的再生稻氮肥用量（0～255 kg/hm2）田間試驗(yàn)表明，施用促苗氮肥可增加碾壓稻樁的抽芽數(shù)，但隨著氮肥用量的增加，碾壓區(qū)再生稻生育期明顯比非碾壓區(qū)延長8～15 d，尤其在非碾壓區(qū)黃熟時(shí)（10月底至11月初）易遭遇秋后連續(xù)陰雨天氣，導(dǎo)致碾壓區(qū)葉片光合產(chǎn)物和氮素不能及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，氮素滯留于稻草，難以轉(zhuǎn)運(yùn)至籽粒中去，間接影響稻米蛋白質(zhì)含量和品質(zhì)[5]。

田間調(diào)查顯示碾壓區(qū)和非碾壓區(qū)的再生稻在拔節(jié)期和成熟期的生物量、凈光合速率與葉片氮含量間表現(xiàn)出顯著差異（見圖1）。相同氮肥供應(yīng)水平下，再生稻拔節(jié)期，碾壓區(qū)具有較高的葉片氮含量，但凈光合速率和干物質(zhì)量顯著低于非碾壓區(qū);再生稻成熟期，非碾壓區(qū)葉片呈衰退，氮含量和光合作用下降，籽粒灌漿，而碾壓區(qū)葉片仍具有較高的凈光合速率和氮含量，其籽粒氮含量顯著低于非碾壓區(qū)，最終導(dǎo)致再生稻米的品質(zhì)差異。基于以上研究，我們得出一個(gè)結(jié)論，即在相同施肥方式（混施）和水平下，氮素供應(yīng)對(duì)于碾壓區(qū)再生稻存在過量行為，更多的氮素可能用于碾壓修復(fù)的非光合途徑，使得葉片氮和光合產(chǎn)物不能及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)到籽粒，而非碾壓稻株則顯得不足，兩者在養(yǎng)分需求和生育進(jìn)程上存在差異。

2 再生稻氮肥用量與施用方式

頭季稻施用氮肥，能夠縮短頭季稻和再生稻的生育期，增加頭季稻產(chǎn)量，但想要獲得再生稻的高產(chǎn)則需要投入更多的氮肥[10]。前人的研究認(rèn)為，頭季稻和再生稻的氮素吸收量均與促芽、促苗肥的施用量呈正相關(guān)，但再生稻產(chǎn)量隨施氮量的增加呈線性加平臺(tái)的變化[12，18]。徐富賢等[3]通過大量的田間試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，再生稻施用氮肥150 kg/hm2，對(duì)于多數(shù)品種大面積種植均能獲得高產(chǎn);也有施氮量為60～70 kg/hm2即可獲得再生稻高產(chǎn)的研究結(jié)果[6，11]。

對(duì)近五年發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)整合分析表明，頭季稻人工收割和稻草不還田條件下，頭季稻和再生稻的氮肥用量為165～225 kg/hm2和80～180 kg/hm2，平均用量分別為184 kg/hm2和113 kg/hm2，再生稻產(chǎn)量平均可達(dá)頭季稻的63.6%，且氮肥生產(chǎn)效率略高于頭季稻水平，但變異系數(shù)較大（見圖2）。在江漢平原連續(xù)三年的氮肥用量比較試驗(yàn)表明，機(jī)械收割和頭季稻草全量還田時(shí)，再生稻氮肥用量為75～90 kg/hm2時(shí)可達(dá)到最高產(chǎn)量，過高施用對(duì)產(chǎn)量和光合效率增加作用不明顯，還會(huì)降低氮肥利用率。

此外，再生稻的促芽肥和促苗肥，可根據(jù)頭季稻抽穗后的植株生長狀況決定施肥量和方式，如通過葉片氮含量、SPAD、NDVI和高光譜信息等來快速診斷[17]，長勢(shì)較好的區(qū)域，應(yīng)減少氮肥投入;而長勢(shì)相對(duì)較差的田塊，應(yīng)適當(dāng)增加氮肥投入。這樣有利于提高肥料的利用率，使促芽肥和促苗肥起到以氮肥調(diào)節(jié)稻株氮素水平的作用。

3 再生稻對(duì)氮肥的吸收利用

再生稻養(yǎng)分利用分為頭季養(yǎng)分的利用和再生季養(yǎng)分的吸收，頭季養(yǎng)分來源于頭季根系吸收、自身光合作用合成，而再生季的養(yǎng)分來源除以上兩種途徑外，還有部分來自頭季收割后稻樁殘留養(yǎng)分的轉(zhuǎn)移。再生芽積累的干物質(zhì)35%～40%來自母體稻轉(zhuǎn)運(yùn)，60%～65%來自本身光合生產(chǎn)[3，18]。頭季稻后期莖稈碳水化合物主要來源于灌漿后多余能量的存儲(chǔ)和葉片的光合作用，它是再生稻賴以生長發(fā)育的物質(zhì)及能量來源，是再生季再生芽萌發(fā)生長的關(guān)鍵。

氮肥在再生稻中的利用已開展了大量研究，包括頭季稻施肥量、施肥方式，再生稻的促芽肥和促苗肥施用等。促芽氮肥和促苗氮肥被認(rèn)為是影響再生季產(chǎn)量的關(guān)鍵，尤其促芽肥被認(rèn)為更重要[2，5]。增施促芽肥可誘導(dǎo)更多的幼穗分化，形成更多一次和二次枝梗，進(jìn)而分化出更多穎花;但過量施用氮肥，植株氮素累積過量，導(dǎo)致碳代謝減弱，非結(jié)構(gòu)性碳積累減少，引起幼穗分化發(fā)育后期沒有足夠的碳水化合物供給，造成穎花退化[19]。王森的研究表明及時(shí)施用促苗肥能補(bǔ)充再生芽中后期的氮含量，獲得較高的氮肥利用率[12]。

頭季收獲時(shí)新生根數(shù)目少，根系活力低，采取措施培育健壯的頭季根系和防止早衰對(duì)提高再生稻產(chǎn)量十分重要，頭季收獲后再生苗迅速萌發(fā)生長，對(duì)養(yǎng)分的需求量增大，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)施肥料。頭季收割后及早施氮肥作提苗肥能提高再生稻植株含氮量，特別是葉片的含氮量，增加植株的養(yǎng)分供應(yīng)，有利于每穗穎花數(shù)的增加，形成大穗。因此，頭季機(jī)收后，促苗氮肥是調(diào)控再生稻后期生長發(fā)育的有效措施。

4 結(jié)語

再生稻是南方稻作區(qū)近年來發(fā)展較快的種植模式，不僅利于提高稻田復(fù)種指數(shù)，還增加了農(nóng)民收益?？茖W(xué)的氮肥管理是再生稻獲得高產(chǎn)的重要措施，尤其在頭季稻機(jī)械收獲后及時(shí)施用促苗肥，可有效補(bǔ)充碾壓苗莊的營養(yǎng)供應(yīng)，從而提高整體收獲指數(shù)和稻米品質(zhì)。

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（責(zé)任編輯：易? 婧）