再生稻栽培中氮素养分管理研究进展
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作者:邹家龙 甘国渝 张旭 陈凤 李继福
摘 要 近年来，再生稻因其省工、节肥和品质优在长江流域迅速发展，不仅能提高稻田复种指数、增加粮食产量，还能促进农民增产增收。科学施肥是保证再生稻产量和品质的重要措施，尤其是氮肥施用。从再生稻氮肥施用效应、再生稻氮肥用量与施用方式、再生稻对氮肥的吸收利用等方面综述国内外再生稻氮肥施用研究进展，并根据再生稻生长和养分需求规律提出肥料施用要与农机、农艺相结合，以推动再生稻施肥技术轻简化、高效化。
关键词 再生稻;氮素营养;氮肥施用;产量;氮素吸收
中图分类号：S511 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.25.008
再生稻是指头季收获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发为再生蘖，进而抽穗、开花、结实，再收获一季水稻的种植模式[1-4]。再生稻产量可达头季稻产量的30%～60%，有利于增加总产和促进农民增收，综合效益明显。统计表明，我国有340万公顷单季稻田适合推广再生稻，湖北、四川、重庆、江西等地的再生稻种植规模逐年扩大[5]。种植再生稻对于农业种植结构优化意义重大，不仅能够提高复种指数，稳定水稻产量，消除水稻单季追求超高产的压力和风险，还是恢复和扩大三熟制种植模式的关键，具有良好应用前景。
1 再生稻氮肥施用效应
水稻产量的形成是光合产物生产、分配和积累的过程，植株营养水平是影响稻谷产量的主要因素，尤其氮素营养对水稻叶片光合作用、产量和品质的影响最为显著[6-9]。水稻-再生稻种植模式下，头季稻和再生稻对氮素（N）的吸收量分别可达135～205 kg/hm2和64～136 kg/hm2，远高于其他矿质元素[10-12]。头季稻的產量与其光合产物量或干物质量呈显著正相关，与传统一季中稻相似;15N同位素示踪研究表明头季稻的氮素累积量在生长后期易受到再生稻施肥影响，促芽氮肥投入可延长头季稻叶片的光合作用，增加稻桩和腋芽中的氮素吸收量[6，13-14]。对于再生稻，施用促芽氮肥和促苗氮肥能够增强根系对水分、养分的吸收，提高再生稻的有效穗数，并综合提高再生稻叶片净光合速率30%～40%[3，15];另一方面，当前再生稻的氮肥施用总量约为头季稻的80%，但其产量达不到头季稻的80%，氮肥利用率仅为头季稻的45.6%～77.0%。因此，优化氮肥施用从而提高再生稻产量和氮肥吸收利用率，确保其在农业、经济和环境等方面的竞争力至关重要。
目前，氮肥施用（包括促芽肥和促苗肥）对再生稻光合效率、产量和氮肥利用率的研究多基于头季稻人工收获的理想状态，虽能揭示部分内在联系和规律，但与生产实际还存在一定差异[2，12，16-17]。与单季中稻和双季稻相比，头季稻人工收割劳动强度大、收益低，农民积极性不高，而机械收割对部分稻桩产生不可避免的碾压现象，是造成再生稻产量不高的主要原因。头季机械收获后再生稻的养分调控管理研究还较缺乏，未能引起研究者的足够重视，而机械收获、施肥轻简化是今后再生稻生产的必然趋势，应加强相关试验研究。
项目组连续三年的田间调查结果显示，头季稻机械收获对田间和地头的稻桩碾压率可达36%～56%和45%～89%。在标准机插秧株行距为16 cm×30 cm时，每次行走收割6行，其中4行稻桩正常，2行稻桩（占地面积33%）会因土壤质量、含水率等因素遭受不同程度的碾压，影响再生芽生长。两年的再生稻氮肥用量（0～255 kg/hm2）田间试验表明，施用促苗氮肥可增加碾压稻桩的抽芽数，但随着氮肥用量的增加，碾压区再生稻生育期明显比非碾压区延长8～15 d，尤其在非碾压区黄熟时（10月底至11月初）易遭遇秋后连续阴雨天气，导致碾压区叶片光合产物和氮素不能及时转运，氮素滞留于稻草，难以转运至籽粒中去，间接影响稻米蛋白质含量和品质[5]。
田间调查显示碾压区和非碾压区的再生稻在拔节期和成熟期的生物量、净光合速率与叶片氮含量间表现出显著差异（见图1）。相同氮肥供应水平下，再生稻拔节期，碾压区具有较高的叶片氮含量，但净光合速率和干物质量显著低于非碾压区;再生稻成熟期，非碾压区叶片呈衰退，氮含量和光合作用下降，籽粒灌浆，而碾压区叶片仍具有较高的净光合速率和氮含量，其籽粒氮含量显著低于非碾压区，最终导致再生稻米的品质差异。基于以上研究，我们得出一个结论，即在相同施肥方式（混施）和水平下，氮素供应对于碾压区再生稻存在过量行为，更多的氮素可能用于碾压修复的非光合途径，使得叶片氮和光合产物不能及时转运到籽粒，而非碾压稻株则显得不足，两者在养分需求和生育进程上存在差异。
2 再生稻氮肥用量与施用方式
头季稻施用氮肥，能够缩短头季稻和再生稻的生育期，增加头季稻产量，但想要获得再生稻的高产则需要投入更多的氮肥[10]。前人的研究认为，头季稻和再生稻的氮素吸收量均与促芽、促苗肥的施用量呈正相关，但再生稻产量随施氮量的增加呈线性加平台的变化[12，18]。徐富贤等[3]通过大量的田间试验研究发现，再生稻施用氮肥150 kg/hm2，对于多数品种大面积种植均能获得高产;也有施氮量为60～70 kg/hm2即可获得再生稻高产的研究结果[6，11]。
对近五年发表的文献数据整合分析表明，头季稻人工收割和稻草不还田条件下，头季稻和再生稻的氮肥用量为165～225 kg/hm2和80～180 kg/hm2，平均用量分别为184 kg/hm2和113 kg/hm2，再生稻产量平均可达头季稻的63.6%，且氮肥生产效率略高于头季稻水平，但变异系数较大（见图2）。在江汉平原连续三年的氮肥用量比较试验表明，机械收割和头季稻草全量还田时，再生稻氮肥用量为75～90 kg/hm2时可达到最高产量，过高施用对产量和光合效率增加作用不明显，还会降低氮肥利用率。 此外，再生稻的促芽肥和促苗肥，可根据头季稻抽穗后的植株生长状况决定施肥量和方式，如通过叶片氮含量、SPAD、NDVI和高光谱信息等来快速诊断[17]，长势较好的区域，应减少氮肥投入;而长势相对较差的田块，应适当增加氮肥投入。这样有利于提高肥料的利用率，使促芽肥和促苗肥起到以氮肥调节稻株氮素水平的作用。
3 再生稻对氮肥的吸收利用
再生稻养分利用分为头季养分的利用和再生季养分的吸收，头季养分来源于头季根系吸收、自身光合作用合成，而再生季的养分来源除以上两种途径外，还有部分来自头季收割后稻桩残留养分的转移。再生芽积累的干物质35%～40%来自母体稻转运，60%～65%来自本身光合生产[3，18]。头季稻后期茎秆碳水化合物主要来源于灌浆后多余能量的存储和叶片的光合作用，它是再生稻赖以生长发育的物质及能量来源，是再生季再生芽萌发生长的关键。
氮肥在再生稻中的利用已開展了大量研究，包括头季稻施肥量、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认为是影响再生季产量的关键，尤其促芽肥被认为更重要[2，5]。增施促芽肥可诱导更多的幼穗分化，形成更多一次和二次枝梗，进而分化出更多颖花;但过量施用氮肥，植株氮素累积过量，导致碳代谢减弱，非结构性碳积累减少，引起幼穗分化发育后期没有足够的碳水化合物供给，造成颖花退化[19]。王森的研究表明及时施用促苗肥能补充再生芽中后期的氮含量，获得较高的氮肥利用率[12]。
头季收获时新生根数目少，根系活力低，采取措施培育健壮的头季根系和防止早衰对提高再生稻产量十分重要，头季收获后再生苗迅速萌发生长，对养分的需求量增大，应及时补施肥料。头季收割后及早施氮肥作提苗肥能提高再生稻植株含氮量，特别是叶片的含氮量，增加植株的养分供应，有利于每穗颖花数的增加，形成大穗。因此，头季机收后，促苗氮肥是调控再生稻后期生长发育的有效措施。
4 结语
再生稻是南方稻作区近年来发展较快的种植模式，不仅利于提高稻田复种指数，还增加了农民收益。科学的氮肥管理是再生稻获得高产的重要措施，尤其在头季稻机械收获后及时施用促苗肥，可有效补充碾压苗庄的营养供应，从而提高整体收获指数和稻米品质。
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（责任编辑：易 婧）
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