湖南再生稻研究

粟紹軍 王素華 吳立群 談發(fā)俊 陳廣明 喬傲遠(yuǎn) 毛遠(yuǎn)利

（1湖南省常德市鼎城區(qū)謝家鋪鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，常德 415000；2湖南省作物研究所，長沙 410125；3湖南金健種業(yè)科技有限公司，長沙 410125；4 常德創(chuàng)蔬種業(yè)有限公司，常德 415000；5 湖南省永州市祁陽市科技和工業(yè)信息化局，永州 426100；6 常德浩能農(nóng)業(yè)科技有限公司，常德 415000）

再生稻在中國有著悠久的種植歷史，可以追溯到1700 年前。人們觀察到水稻收割后，稻樁上存活的休眠芽在適宜的水分、養(yǎng)分和溫度等環(huán)境條件下，會(huì)萌發(fā)出再生蘗，進(jìn)而抽穗、成熟，長成新一茬水稻。在以雙季稻為主的復(fù)種輪作制度中，再生稻兩熟制是我國南方稻區(qū)（主要指一季稻熱量有余而雙季稻熱量又不足的地區(qū)）提高復(fù)種指數(shù)，增加單位面積產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收入的有效措施[1]。與雙季稻相比，再生稻既節(jié)省了勞動(dòng)力成本，又減少了藥、肥、水等投入，而且米質(zhì)更好。發(fā)展再生稻是穩(wěn)定糧食種植面積、降低水稻生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)、提高水稻綜合效益的良策。近年來，隨著再生稻品種的推廣及配套技術(shù)的完善，再生季稻谷產(chǎn)量穩(wěn)定增長，收益顯著提高，部分新型經(jīng)營主體主動(dòng)將蓄養(yǎng)再生稻發(fā)展成“水稻一種兩收”新模式。

1 湖南省再生稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

1949 年后，湖南省有關(guān)部門組織力量初步調(diào)查了全省各地的主要耕作制度，再生稻制度為當(dāng)時(shí)9種主要耕作制度之一，中稻-再生稻在濱湖南縣播種面積占70%以上[2]。“八五”期間，湖南省農(nóng)業(yè)主管部門下決心改革耕作制度，大力發(fā)展中稻-再生稻，建立高效能轉(zhuǎn)化的水稻生產(chǎn)系統(tǒng)[3]。此時(shí)，越來越多的人意識(shí)到以增產(chǎn)增收為目標(biāo)，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)是提高本省水稻產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力的重要途徑，而中稻蓄留再生稻正好解決了早稻僵苗不發(fā)，晚稻品質(zhì)不優(yōu)的問題[4]。“九五”期間，湖南省已經(jīng)明確了早秈稻結(jié)構(gòu)調(diào)整的重點(diǎn)：全省早秈稻面積壓縮到133.33 萬hm2，擴(kuò)大中稻或中稻-再生稻面積13.33萬hm2[5]。2000 年后在勞動(dòng)力、農(nóng)資成本快速上漲背景下，雙季稻種植效益低，“雙改單”現(xiàn)象嚴(yán)重，如何提高農(nóng)民種糧積極性、保證糧食產(chǎn)量是當(dāng)?shù)卣媾R的難題。近幾年，湖南省委省政府高度重視并大力引導(dǎo)再生稻的發(fā)展，2015 年湖南省再生稻種植面積僅1.3 萬hm2，2017 年發(fā)展到了14.0 萬hm2[6]，2018-2020 年穩(wěn)定在26.6 萬hm2[7]，2021 年回落至15.4 萬hm2[8]。2022 年湖南省政府工作報(bào)告提出，加大對(duì)水稻主產(chǎn)區(qū)支持力度，讓農(nóng)民種糧有收益、主產(chǎn)區(qū)抓糧有動(dòng)力。再生稻一茬收獲兩回，成本低、效益高，推廣再生稻種植，提高糧食產(chǎn)量成為湖南省2022 年在兩會(huì)中的重要提案[8]。2023 年湖南省委一號(hào)文件提到，發(fā)展再生稻20 萬hm2（300 萬畝），把再生稻生產(chǎn)確立為糧食生產(chǎn)的約束性指標(biāo)之一。

近年來，湖南省農(nóng)業(yè)行政主管部門聯(lián)合各農(nóng)業(yè)科研院校積極開展再生稻示范推廣工作，制定了湖南再生稻品種篩選規(guī)范，選出Y 兩優(yōu)9918、甬優(yōu)4149 等主推品種[9]，集成了“四防一增”豐產(chǎn)提質(zhì)增效技術(shù)體系[7]，有效地促進(jìn)了全省一季稻區(qū)域再生稻的發(fā)展，為穩(wěn)糧增收發(fā)揮了積極作用。

2 湖南再生稻的研究回顧

湖南省關(guān)于再生稻的研究報(bào)道最早的是1953年文致中[10]提到要注意頭谷收割的時(shí)間，禾蔸留樁要得當(dāng)，稻田保持淺灌，再生稻收割要適時(shí)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，湖南再生稻的研究有了長足進(jìn)展，以下將從再生稻品種選擇、播種要求、施肥管理、留樁高度、激素調(diào)控、機(jī)械收獲方面進(jìn)行回顧。

2.1 品種選擇再生稻增產(chǎn)關(guān)鍵在于優(yōu)良再生稻品種的選擇[11]。就再生稻而言，常規(guī)品種的產(chǎn)量明顯低于雜交品種，三系雜交稻的產(chǎn)量低于兩系雜交稻[12]，粳稻雜交稻產(chǎn)量低于秈稻雜交稻[13]。再生稻品種選擇以一季中稻和雙季晚稻為主，早稻較少。徐富賢等[14]將頭季稻及再生稻兩季高產(chǎn)品種的產(chǎn)量構(gòu)成總結(jié)為以下幾點(diǎn)：穗粒數(shù)160～190 粒、葉粒重 比0.0737～0.0827cm2/mg、有效穗數(shù)232.12 萬～249.40萬/hm2、結(jié)實(shí)率81.54%～85.74%、千粒重28.58～30.07g、單穗重4.13～4.43g。另外，離體和活體節(jié)位腋芽再生特性的研究表明，有效穗數(shù)對(duì)再生稻產(chǎn)量起決定作用[15]；頭季稻成熟期根系活力強(qiáng)的品種再生稻產(chǎn)量高[11，16]。為了篩選出適合湖南地區(qū)栽培的再生稻品種，閔軍等[17]通過品比試驗(yàn)從25 個(gè)中晚稻新品種、新雜交稻組合中篩選出1 個(gè)再生能力強(qiáng)、兩季產(chǎn)量高而穩(wěn)的再生稻品種湘中秈3 號(hào)；周奧等[18]通過物候期、再生能力、產(chǎn)量及米質(zhì)口感的比較，篩選出最適合作為再生稻的品種Y 兩優(yōu)9918；張相[19]的研究表明，優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種綠銀占頭季能在8 月15 日前成熟，再生季可在9 月10 日前齊穗，再生季米質(zhì)達(dá)部頒優(yōu)質(zhì)2 級(jí)，兩季產(chǎn)量達(dá)1038.9kg/667m2，可作為優(yōu)質(zhì)再生稻品種推薦在湘北地區(qū)種植。

2.2 播種要求合理的播期是實(shí)現(xiàn)再生稻兩季高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。湖南再生稻播期安排一般遵循幼穗分化避開7-8 月份高溫天氣，頭季稻應(yīng)在8 月15日之前成熟的原則，根據(jù)水稻種植類型及生態(tài)區(qū)域安排播期（表1）。湘西再生稻區(qū)包括湘西自治州、張家界、懷化3 市，該區(qū)域溫光資源條件相對(duì)較差且季節(jié)性干旱明顯，不適宜發(fā)展雙季稻生產(chǎn)，中稻再生稻選擇3 月15-20 日完成播種，確保頭季稻抽穗揚(yáng)花期錯(cuò)開高溫。湘北再生稻區(qū)包括常德、益陽、岳陽3 市，也是湖南省雙季稻主產(chǎn)區(qū)，中稻再生稻播種以3 月15-25 日為宜。湘中再生稻區(qū)包括長沙、株洲、湘潭、婁底、邵陽5 市，多數(shù)地方自然生態(tài)條件適合發(fā)展雙季稻，中稻再生稻播期以3 月15-30 日為宜。湘南再生稻區(qū)包括衡陽、郴州、永州3 市，該區(qū)域農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，部分區(qū)域?qū)儆诟珊底呃?，容易遭遇干旱等氣象?zāi)害危害，不適宜發(fā)展雙季稻生產(chǎn)，中稻再生稻播期以3 月15 日至4 月5日為宜。湘東和湘南地區(qū)由于溫光資源條件較好，可因地制宜發(fā)展早/晚稻再生稻+油菜模式。鄒丹等[20]總結(jié)出湖南不同生育期再生稻品種的適宜播期：生育期較長的品種如甬優(yōu)1538 等作為再生稻種植時(shí)應(yīng)移至湘南地區(qū)，在3 月15 日左右播種；生育期中等的品種如徽兩優(yōu)898和Y兩優(yōu)911等，宜在3 月20 日左右播種；生育期短的品種如泰優(yōu)390 和甬優(yōu)4149 等，可以推遲到3 月20-25 日播種。段里成等[21]通過分析近39 年南方9 省再生稻安全播種期、安全生長期及高溫?zé)岷Φ难葑円?guī)律發(fā)現(xiàn)：在氣候變暖的背景下，再生稻安全播種期提前和安全生長期延長，有利于提高溫光資源的利用效率，但6-9 月份高溫?zé)岷υ龆?，不利于再生稻?yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

表1 湖南省各生態(tài)區(qū)水稻播期

除了播種時(shí)間，播種密度也對(duì)再生稻產(chǎn)量有重要影響。頭季稻和再生稻的產(chǎn)量隨著種植密度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，再生稻頭季的適宜種植密度為22.4 萬～29.1 萬穴/hm2[13]。湘北地區(qū)種植中稻再生稻每hm2移苗18 萬蔸、每蔸定植2 棵苗時(shí)產(chǎn)量水平最高[22]。

2.3 施肥管理合理施肥是再生稻增產(chǎn)的關(guān)鍵措施之一。王敏羽等[23]研制了再生稻專用肥：頭季稻施用免追型緩控釋復(fù)合肥，配方（N-P-K-Zn）為20-16-10-1，推薦用量750kg/hm2，全部作基肥一次性施用；再生季施用普通復(fù)合肥，配方為20-5-10-1，推薦用量450kg/hm2。專用肥的施用可以顯著提高“頭季稻-再生稻”體系稻谷產(chǎn)量，增加地上部養(yǎng)分吸收量，提高肥料利用率，減少施肥次數(shù)，增加經(jīng)濟(jì)效益。王勃然等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，與雙季稻相比，再生稻抑制了水稻分蘗期和幼穗分化期氮素和磷素的積累，促進(jìn)了齊穗期至成熟期莖鞘、葉及植株氮素和磷素的積累量，提高了莖鞘、葉的氮素和磷素轉(zhuǎn)運(yùn)量和轉(zhuǎn)運(yùn)率。湘北地區(qū)在頭季稻收割前7～10d 每hm2可施尿素225～300kg 作促芽肥，頭季稻收割后3d 內(nèi)施尿素75～150kg 作發(fā)苗肥[22]。湘南地區(qū)在頭季稻收割前10～15d 每hm2施尿素150kg或45%復(fù)合肥300kg，促進(jìn)休眠芽萌發(fā)；頭季稻收割后3d 內(nèi)施尿素150kg 或45%復(fù)合肥300kg，加快再生蘗生長[25]。各地再生稻的促芽肥施用量和施用時(shí)間稍有差異，可根據(jù)各地的生態(tài)條件和各個(gè)品種的特性來進(jìn)行合理施用[12]。

2.4 留樁高度留樁高度顯著影響再生稻的再生率。隨著留樁高度下降，再生稻株高、穗長與穗粒數(shù)增加，而有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重與產(chǎn)量下降[26]。留樁高度主要受品種節(jié)位高度影響，推薦域值較大[13，18，22]。一般上位芽活力高于下位芽，但高稈秈稻品種頂節(jié)鮮有休眠芽，所以一般從倒2 節(jié)腋芽開始保留。黃新杰等[27]發(fā)現(xiàn)不同雜交組合各節(jié)位再生稻的葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量均以倒2 節(jié)最高，倒4 節(jié)最低；再生稻的產(chǎn)量與頭季稻分蘗盛期、孕穗期、齊穗期和乳熟期的葉面積指數(shù)呈極顯著正相關(guān)；有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率對(duì)再生稻的產(chǎn)量起決定作用，倒2 節(jié)、倒3 節(jié)對(duì)總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)70%。周奧等[18]指出，無論是人工收割還是機(jī)械收割，稻樁上保留4 個(gè)節(jié)，更有利于分蘗發(fā)生。

2.5 激素調(diào)控再生力的高低與頭季稻收割前后稻樁中的內(nèi)源激素變化密切相關(guān)。肖應(yīng)輝[28]的研究表明，頭季稻齊穗后25d 內(nèi)，稻莖中內(nèi)源脫落酸和細(xì)胞分裂素含量與再生率呈正相關(guān)；頭季稻收割后稻莖中內(nèi)源生長素含量與再生率呈正相關(guān)。周文新[26]的研究表明，留樁高度通過影響內(nèi)源激素含量來影響腋芽萌發(fā)，留樁越高，腋芽內(nèi)源赤霉素與生長素含量越低。黃新杰[15]對(duì)腋芽再生特性的研究表明，內(nèi)源生長素和赤霉素含量有低位芽大于高位芽的趨勢(shì)；內(nèi)源細(xì)胞分裂素的含量在頭季稻收獲后2～7d 高位芽大于低位芽，收獲后12～22d 表現(xiàn)為低位芽大于高位芽。何愛斌[29]的研究也表明，不同節(jié)位再生芽的萌發(fā)受生長素、脫落酸、赤霉素和細(xì)胞分裂素的共同調(diào)控，倒2 節(jié)再生芽的萌發(fā)主要受細(xì)胞分裂素調(diào)控，倒3 節(jié)再生芽的萌發(fā)主要受細(xì)胞分裂素和赤霉素的共同調(diào)控，而倒4 節(jié)再生芽主要受細(xì)胞分裂素和脫落酸的共同調(diào)控；不同節(jié)位再生芽萌發(fā)受不同類型激素調(diào)控可能與其萌發(fā)時(shí)間密切相關(guān)。通過外源激素處理，再生稻的增產(chǎn)效果表現(xiàn)為：生長素+赤霉素+細(xì)胞分裂素＞生長素＞細(xì)胞分裂素＞赤霉素＞對(duì)照；同時(shí)，各激素處理的葉綠素含量、光合速率和根系活力均高于對(duì)照[30]。

2.6 機(jī)械收獲農(nóng)業(yè)農(nóng)村部近年來高度重視再生稻收獲機(jī)具裝備保障工作，不斷加快開展適應(yīng)性機(jī)具研發(fā)、示范推廣工作力度，將再生稻收獲機(jī)械納入應(yīng)著力補(bǔ)齊的主要糧食作物生產(chǎn)全程機(jī)械化短板需求目錄，積極引導(dǎo)、組織和支持科研單位和農(nóng)機(jī)企業(yè)通過擴(kuò)大割幅、減小履帶寬度、機(jī)具輕量化等措施，創(chuàng)新收獲技術(shù)與機(jī)具，實(shí)現(xiàn)低碾壓收獲；支持湖南省建設(shè)再生稻生產(chǎn)全程機(jī)械化科研基地，打造高標(biāo)準(zhǔn)的再生稻機(jī)械技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)。

頭季稻機(jī)收的關(guān)鍵是解決高樁收割和履帶碾壓?jiǎn)栴}，因此對(duì)頭季稻收獲機(jī)械作業(yè)性能的考察主要有：每m2收獲的谷物籽粒質(zhì)量、損失的谷物籽粒質(zhì)量（損失率）、含雜率、破碎率、割茬高度合格率、最小離地間隙、平均接地壓力、直行碾壓率等指標(biāo)；同時(shí)完成機(jī)械作業(yè)效率、單位燃油消耗量以及再生稻生長情況等測(cè)試。湖南省農(nóng)委再生稻生產(chǎn)首席專家唐啟源團(tuán)隊(duì)和長沙智康農(nóng)業(yè)科技有限公司合作的“機(jī)收再生稻農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目中，再生稻種植和收獲分別采用中聯(lián)重科股份有限公司研發(fā)的水稻有序拋秧機(jī)和再生稻專用窄履帶收獲機(jī)進(jìn)行，病蟲草害防控采用無人機(jī)飛防與機(jī)防相結(jié)合，施肥采用機(jī)械深施底肥與無人機(jī)追肥相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)再生稻耕、種、管、收、烘與秸稈粉碎還田全程機(jī)械化。湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院開展農(nóng)機(jī)農(nóng)藝聯(lián)合攻關(guān)，利用再生力強(qiáng)、耐高溫的優(yōu)質(zhì)稻品種爽兩優(yōu)138 和專門設(shè)計(jì)研制的窄履帶、輕量化頭季稻收獲機(jī)械，實(shí)現(xiàn)再生稻高產(chǎn)高效種植新突破。湖南省政府投入專項(xiàng)資金鼓勵(lì)再生稻收獲機(jī)具研發(fā)，湖南農(nóng)友機(jī)械集團(tuán)有限公司、湖南龍舟農(nóng)機(jī)股份有限公司等研究機(jī)構(gòu)先后開發(fā)出不同形式的再生稻收獲機(jī)械，2023 年部分機(jī)型已進(jìn)行小規(guī)模生產(chǎn)，支撐再生稻收獲作業(yè)。

3 湖南再生稻的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益研究

近年來，湖南省許多科研院所和種子企業(yè)都在再生稻的種植效益及發(fā)展前景方面進(jìn)行探索。因再生稻用工少、投入少，長沙周邊有不少水稻種植戶自愿放棄雙季稻補(bǔ)貼而改種再生稻。衡陽縣農(nóng)業(yè)局在2016-2017 年對(duì)全縣4 種水稻種植方式進(jìn)行了調(diào)查，其中再生稻的單位投入遠(yuǎn)低于早稻、一季稻和雙季晚稻，且純收入也是最高的[25]。湘北地區(qū)再生稻投入尿素、農(nóng)藥900～1050 元/hm2，再生稻生長期60d，按收再生稻4.5t/hm2計(jì)算，純收入大于9000 元/hm2，投入產(chǎn)出比約為1∶10，效益顯著[18]。但也有研究指出，一季稻+再生稻模式不利于優(yōu)質(zhì)稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，頭季稻成熟時(shí)正值7 下旬至8 月中旬高溫季節(jié)，不利于稻米品質(zhì)形成，增產(chǎn)難以增效[31]。隨著湖南省雙季稻面積的調(diào)減，中稻面積增加，水稻生產(chǎn)效益下降，湖南的再生稻面積在未來幾年很可能呈增長態(tài)勢(shì)[32]。

除了保障糧食產(chǎn)量，再生稻在節(jié)能減排方面也起到積極作用，與雙季稻相比，其更節(jié)肥節(jié)水，且CH4排放量更低。研究表明，水稻產(chǎn)生的碳足跡主要來源于CH4，其貢獻(xiàn)率高達(dá)44.2%～71.5%。以佳輻占為例，再生稻模式的全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體排放強(qiáng)度較雙季稻模式分別降低26.1%和14.1%；以甬優(yōu)2640 為例，再生稻模式的全球增溫潛勢(shì)和溫室氣體排放強(qiáng)度與同期抽穗的單季晚稻相比分別降低74.3%和56.7%[33]。從稻田CH4季節(jié)性累積排放來看，雙季稻CH4累積排放高于再生稻33.89%；從單位產(chǎn)量CH4排放來看，雙季稻單位產(chǎn)量CH4排放高于再生稻23.08%[34]。再生稻模式主要通過免耕、肥料減施、間歇灌溉等農(nóng)藝措施實(shí)現(xiàn)碳盈余，若結(jié)合種養(yǎng)和輪作模式可以更好地協(xié)調(diào)產(chǎn)量與碳排放的關(guān)系，向高產(chǎn)低排的稻作體系發(fā)展[35]。

4 結(jié)語

近20 年湖南省再生稻發(fā)展有了較大的飛躍。從矮培系列兩季總產(chǎn)12t/hm2到Y(jié) 兩優(yōu)系列兩季總產(chǎn)15t/hm2，再生稻與雙季稻產(chǎn)量差距逐年縮小，尤其是2015 年后，湖南再生稻研究呈井噴式發(fā)展趨勢(shì)，眾多種子企業(yè)紛紛加入再生稻品種開發(fā)的浪潮，涌現(xiàn)出Y 兩優(yōu)9918、甬優(yōu)4149、隆兩優(yōu)華占、泰優(yōu)390、天優(yōu)華占、甬優(yōu)4949、隆兩優(yōu)1988、晶兩優(yōu)1212、綠頭占等一批優(yōu)良的再生稻品種。2022 年冠兩優(yōu)華占作“中稻+再生稻”全國種植面積達(dá)到2 萬hm2以上，兩季實(shí)收干谷大面積超過16.5t/hm2。在栽培技術(shù)方面，唐啟源團(tuán)隊(duì)總結(jié)出了一套有針對(duì)性的再生稻“四防一增”技術(shù)，即防再生稻低溫抽穗揚(yáng)花、防高溫危害、防倒伏、防紋枯病等危害，增強(qiáng)再生出苗能力；2023 年湖南省發(fā)布15 項(xiàng)農(nóng)業(yè)主推技術(shù)，其中包括2 項(xiàng)再生稻相關(guān)技術(shù)：再生稻“六適三高”栽培技術(shù)、再生稻頭季低碾壓高留茬機(jī)械化收獲技術(shù)，有效推動(dòng)了再生稻產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步高質(zhì)量發(fā)展。在機(jī)械收獲方面，2022 年湖南頭季稻專用收獲機(jī)械實(shí)現(xiàn)了從0 到1 的突破。湖南省再生稻研究被提到前所末有的高度。

未來再生稻理想品種的選擇會(huì)朝著抗倒伏、再生出苗能力強(qiáng)、米質(zhì)優(yōu)、再生稻花期耐低溫等方向發(fā)展。此外，頭季稻收獲機(jī)械與栽培技術(shù)的融合會(huì)是另一個(gè)研究熱點(diǎn)，通過減少收獲機(jī)械履帶寬度、調(diào)整種植行距，利用邊際效應(yīng)補(bǔ)償機(jī)械收獲造成的產(chǎn)量損失[36]。另外，稻田多行道設(shè)計(jì)適合發(fā)展稻漁生態(tài)種養(yǎng)，既可以合理利用空間，又在一定程度上補(bǔ)償了再生稻產(chǎn)量減少帶來的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)增加了碳匯效益。