不同移栽密度下氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻-再生稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

蔣鵬 徐富賢* 劉茂 熊洪 張林 朱永川 周興兵 郭曉藝 陳琳

（1四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川德陽(yáng)618000；2四川省作物生理生態(tài)及栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川溫江611130；*通訊作者：xu6501＠163.com）

水稻是我國(guó)重要的糧食作物，全國(guó)有超過(guò)60%以上的人口以稻米為主食。據(jù)估計(jì)，到2030年我國(guó)糧食總產(chǎn)量需達(dá)到7.1億t才可滿(mǎn)足我國(guó)人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求[1]。提高單產(chǎn)，或擴(kuò)大種植面積，又或增加復(fù)種指數(shù)，均可實(shí)現(xiàn)糧食總產(chǎn)量的持續(xù)增加[2-3]。然而，20世紀(jì)60年代以來(lái)水稻單產(chǎn)年均增長(zhǎng)率呈持續(xù)下降趨勢(shì)，近10年水稻單產(chǎn)水平也徘徊不前[4]。另外，由于我國(guó)城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展，使得糧食主產(chǎn)區(qū)可用于水稻種植的稻田迅速減少[5]。基于單產(chǎn)增長(zhǎng)率減小和種植面積下降等因素，提高耕地復(fù)種指數(shù)就成為了確保我國(guó)糧食總產(chǎn)持續(xù)增長(zhǎng)的有效途徑。然而，傳統(tǒng)的雙季稻種植受勞動(dòng)力短缺、效益低等因素制約，播種面積已從20世紀(jì)70年代的71%下降到近年的40%左右[6]。再生稻是利用頭季收割后稻樁上存活的休眠芽，在適宜的溫、光、水和養(yǎng)分條件下，萌發(fā)再生蘗，進(jìn)而抽穗成熟的水稻。與雙季稻模式相比，再生稻具有生育期短、省工、節(jié)本、資源利用效率高、品質(zhì)好、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，種植再生稻顯然成為了緩解勞動(dòng)力緊張、提高復(fù)種指數(shù)、增加稻田單位面積稻谷產(chǎn)量的重要措施，且我國(guó)現(xiàn)階段已成功選育和鑒定了一批頭季產(chǎn)量高、再生力強(qiáng)的品種（組合）[7-8]。

水稻產(chǎn)量不僅受基因型影響，還受栽培措施的影響[9]。采用合理的栽培技術(shù)持續(xù)提高雜交中稻頭季、再生季產(chǎn)量對(duì)保障我國(guó)糧食安全和增加農(nóng)民收入具有重要意義。種植密度和氮肥管理作為水稻生產(chǎn)的兩項(xiàng)主要栽培管理技術(shù)，備受研究者關(guān)注。研究表明，通過(guò)合理密植和優(yōu)化氮肥管理可顯著提高水稻產(chǎn)量，氮、磷、鉀養(yǎng)分利用效率顯著提高[10-11]。但隨著我國(guó)農(nóng)村城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，農(nóng)村勞動(dòng)力加速向城市轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致從事水稻生產(chǎn)的勞動(dòng)力日趨短缺；農(nóng)民為了減少水稻生產(chǎn)勞動(dòng)力的投入，大幅度的簡(jiǎn)化水稻栽培管理環(huán)節(jié)[12]，如一些農(nóng)民通過(guò)稀植來(lái)減少插秧勞動(dòng)力的投入[13]，且普遍認(rèn)為通過(guò)增加施氮量可促進(jìn)水稻分蘗進(jìn)而彌補(bǔ)因基本苗不足造成的產(chǎn)量損失。Huang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，稀植條件下，即使增施45%氮肥也不能彌補(bǔ)因基本苗不足而導(dǎo)致的早稻產(chǎn)量下降。冉茂林等[15]研究發(fā)現(xiàn)，頭季有足夠健康的母莖數(shù)是再生芽萌發(fā)和再生稻高產(chǎn)的基礎(chǔ)。李木英等[16]研究表明，隨頭季移栽密度的增加，再生季產(chǎn)量呈先增加后下降的趨勢(shì)。研究還表明，再生季的有效穗數(shù)對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大，每穗粒數(shù)次之，千粒重第三[17-19]?？梢?jiàn)，適宜的增加頭季移栽密度不僅能確保頭季以多穗奪取高產(chǎn)，還可為再生季提供更多的母莖，為再生季增穗高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。再生芽的數(shù)量除了受母莖數(shù)量影響外，還受再生芽存活率的影響。施用促芽肥可有效的提高再生芽的存活率。徐富賢等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在尿素用量為0～225 kg/hm2范圍內(nèi)，促芽肥施用量與頭季收割期及收后15 d活芽率、再生季有效穗、每穗實(shí)粒數(shù)、產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。楊東等[21]研究指出，適當(dāng)增加再生稻頭季中、后期施氮比例，有利于提高頭季、再生季葉片硝酸還原酶活性、葉綠素含量、葉片凈光合速率、根系活力，增加干物質(zhì)產(chǎn)量，進(jìn)而提高頭季和再生季產(chǎn)量。然而，針對(duì)頭季不同移栽密度下氮素調(diào)控對(duì)頭季、再生季理想高產(chǎn)群體構(gòu)建、產(chǎn)量形成特點(diǎn)及稻米品質(zhì)影響的研究較少。為此，本文研究了不同移栽密度下氮素調(diào)控對(duì)中稻蓄留再生稻產(chǎn)量形成特點(diǎn)和稻米品質(zhì)的影響，以期為中稻蓄留再生稻兩季高產(chǎn)栽培基本苗的確定和氮素調(diào)控提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試材料

試驗(yàn)于2016—2017年在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所瀘州基地進(jìn)行。該地區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，全年平均氣溫18℃，極端最高氣溫38℃，極端最低氣溫0.7℃，≥10℃的積溫5 800℃，全年降水量約1 180 mm，年日照時(shí)數(shù)約1 300 h，無(wú)霜期340 d。供試水稻品種為雜交中稻旌優(yōu)127，種子由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè) 3 種移栽密度：D1，低密，12 萬(wàn)叢/hm2；D2，中密，18 萬(wàn)叢/hm2；D3，高密，24 萬(wàn)叢/hm2。設(shè) 3 種氮素調(diào)控方式：N0，0 kg/hm2；N1，225 kg/hm2，基肥∶分蘗肥∶促花肥∶?；ǚ?5∶2∶2∶1；N2，測(cè)苗定氮施肥，詳見(jiàn)表 1。裂區(qū)設(shè)計(jì)，氮肥為主區(qū)，密度為副區(qū)，副區(qū)面積為20 m2，3次重復(fù)。主處理間作田埂并覆蓋塑料薄膜，防止串肥。磷、鉀肥按當(dāng)?shù)亓?xí)慣施用。2016年于3月6日播種，4月6日移栽，頭季6月25日齊穗，8月4日收割，再生季9月4日齊穗，9月30日收割；2017年于3月5日播種，4月14日移栽，頭季7月5齊穗，8月5日收割，再生季9月3日齊穗，9月30日收割。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 SPAD值

于頭季稻倒4葉、倒2葉期、齊穗期，植株主莖葉自上而下，心葉伸展到下一全展葉50%時(shí)，以該全展葉為測(cè)定葉，采用日本生產(chǎn)的SPAD-520測(cè)定，每片葉片分別選取上、中和下部3個(gè)點(diǎn)（相鄰2個(gè)點(diǎn)之間間隔2～3 cm），每小區(qū)測(cè)定10片葉，取平均值作為該小區(qū)的測(cè)定值；測(cè)定值與預(yù)設(shè)閥值比較，確定促花肥、?；ǚ屎土Ｑ糠实氖┯昧俊?/p>

表1 N2處理的施氮時(shí)期和施氮量 （kg/hm2）

1.3.2 產(chǎn)量構(gòu)成測(cè)定

于頭季稻、再生稻成熟期每小區(qū)取5叢植株，考察每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重，同時(shí)每小區(qū)調(diào)查20叢植株的穗數(shù)，用于計(jì)算單位面積有效穗數(shù)。

1.3.3 產(chǎn)量

于頭季、再生季成熟期整個(gè)小區(qū)收獲測(cè)產(chǎn)，產(chǎn)量換算成13.5%標(biāo)準(zhǔn)含水量。頭季稻人工收割后，留樁高度為30 cm。

1.3.4 稻米品質(zhì)

頭季、再生季稻谷收獲曬干后，每小區(qū)隨機(jī)取500 g，儲(chǔ)藏3個(gè)月，用于測(cè)定稻米品質(zhì)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0進(jìn)行方差分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)雜交中稻頭季、再生季以及兩季總產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同移栽密度下氮肥氮素調(diào)控對(duì)雜交稻頭季、再生季、兩季產(chǎn)量影響顯著。在各移栽密度下，雜交中稻頭季、再生季、兩季總產(chǎn)量均隨施氮量的增加呈先升高后下降的趨勢(shì)。高密（D3）條件下，N2處理施氮量較N1處理平均減少了7.8%，但頭季、再生季和兩季總產(chǎn)量分別達(dá)到了 8.93、1.95、10.88 t/hm2，較 N1處理分別增加了4.9%、15.4%和6.8%；低密（D1）和中密（D2）條件下，N2處理頭季、再生季、兩季總產(chǎn)量較N1處理分別增加了2.0%、8.7%、3.1%和2.6%、15.5%、5.1%。可見(jiàn)，在雜交中稻-再生稻栽培體系中，通過(guò)合理密植，同時(shí)采用測(cè)苗定氮施肥技術(shù)可實(shí)現(xiàn)雜交中稻頭季、再生季、兩季總產(chǎn)量的協(xié)同提高。

表2不同移栽密度下氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻產(chǎn)量的影響 （t/hm2）

表3不同移栽密度下氮素調(diào)控對(duì)頭季產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 對(duì)雜交中稻頭季產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3可知，移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻頭季有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、穎花量影響顯著。與N0處理相比，N1和N2處理頭季有效穗數(shù)分別提高了25.0%和18.2%，每穗粒數(shù)分別提高了3.1%和13.5%，穎花量分別提高了28.8%和32.9%，說(shuō)明施氮可顯著提高頭季有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和穎花量。N1處理頭季稻有效穗較N2處理平均高5.7%，但其每穗粒數(shù)和穎花量較N2處理分別低9.2%和3.1%。不同氮肥調(diào)控模式對(duì)頭季稻結(jié)實(shí)率和千粒重影響不顯著。隨移栽密度的增加，頭季有效穗數(shù)、穎花量呈增加趨勢(shì)，但每穗粒數(shù)呈下降趨勢(shì)；與D1和D2處理相比，D3處理頭季每穗粒數(shù)分別減少了13.8%和3.9%，有效穗數(shù)分別增加了32.4%和18.5%，穎花量分別增加了14.6%和11.1%。除2016年D1處理的千粒重外，移栽密度對(duì)雜交中稻頭季結(jié)實(shí)率和千粒重影響不顯著。

表4不同移栽密度下氮素調(diào)控對(duì)再生稻產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.3 對(duì)雜交中稻再生季產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表4可知，不同移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)再生季產(chǎn)量構(gòu)成影響顯著。與N1處理相比，N2處理再生季有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、穎花量分別提高了10.2%、9.0%、18.2%。除2017年D3處理外，移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻再生季結(jié)實(shí)率和千粒重影響不顯著。隨移栽密度的增加，再生季有效穗數(shù)和穎花量呈顯著增加的趨勢(shì)，與D1和D2處理相比，D3處理再生季有效穗數(shù)分別增加了44.4%、19.0%，穎花量分別增加了58.0%、24.8%。再生季每穗粒數(shù)2016年隨移栽密度的增加呈下降趨勢(shì)，而2017年表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。

2.4 對(duì)雜交中稻頭季、再生季稻米品質(zhì)的影響

由表5可知，移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻頭季糙米率、精米率影響不顯著。一般以N0處理頭季稻糙米率、精米率最低，N2處理糙米率、精米率與N1處理相當(dāng)。整精米率以N0處理最低，N2處理最高。移栽密度對(duì)頭季堊白粒率、堊白度影響不顯著。與N1處理相比，N2處理堊白粒率、堊白度分別降低了10.0%、13.9%。移栽密度對(duì)雜交中稻頭季蛋白質(zhì)含量影響不顯著，但氮素調(diào)控對(duì)頭季稻米蛋白質(zhì)含量影響顯著。一般以N0處理稻米蛋白質(zhì)含量最低，N2處理最高。與N0、N1處理相比，N2處理稻米蛋白質(zhì)含量平均分別增加了22.6%、6.9%。移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)頭季稻米直鏈淀粉含量、膠稠度、粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比影響不顯著。

由表5還可以看出，移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻再生季稻米糙米率、精米率、整精米率影響不顯著。一般以N2處理的糙米率、精米率、整精米率較高，與N1處理相比，分別高了0.2%、0.3%、0.3%。移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)再生季稻米堊白粒率影響不顯著，但對(duì)堊白度影響顯著。一般以N0處理堊白度最高，N2處理次之，N1處理第三。與N0處理相比，N1和N2處理再生季稻米直鏈淀粉含量分別增加了4.6%和2.7%，但蛋白質(zhì)含量分別降低了11.3%和12.9%；N2處理再生季稻米直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量均低于N1處理，但差異不顯著。移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)再生季稻米膠稠度、粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比影響不顯著。此外，比較9個(gè)不同密肥處理頭季、再生季稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，以D3N2組合處理的糙米率、精米率、整精米率較高，堊白粒率和堊白度相對(duì)較低。

表5移栽密度和氮素調(diào)控對(duì)雜交中稻頭季、再生季稻米品質(zhì)的影響（2017年）

3 討論與結(jié)論

水稻產(chǎn)量可直接分解為群體穎花量（有效穗數(shù)×每穗粒數(shù)）、結(jié)實(shí)率和粒重，即庫(kù)容與充實(shí)兩個(gè)部分[22]。謝華安[23]認(rèn)為，擴(kuò)大庫(kù)容量是頭季和再生季獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵，但頭季和再生季擴(kuò)庫(kù)的途徑有所不同，其中頭季是在穩(wěn)定穗數(shù)的基礎(chǔ)上，主攻大穗，而再生季則主要是依靠多穗。楊堅(jiān)等[24]研究發(fā)現(xiàn)，頭季、再生季產(chǎn)量與有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率顯著相關(guān)。曹?chē)?guó)軍等[9，25]研究發(fā)現(xiàn)，頭季、再生季產(chǎn)量與有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)呈顯著正相關(guān)。本研究結(jié)果表明，頭季產(chǎn)量與有效穗數(shù)、群體穎花量呈顯著正相關(guān)，再生季產(chǎn)量與有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、群體穎花量、結(jié)實(shí)率呈顯著正相關(guān)，粒重與頭季、再生季產(chǎn)量相關(guān)性不明顯。由此可見(jiàn)，增穗擴(kuò)庫(kù)是頭季獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵；協(xié)同提高有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)形成高庫(kù)容，并保持較高的結(jié)實(shí)率是再生季獲得高產(chǎn)的重要途徑。謝小兵等[26]研究表明，密植能顯著提高超級(jí)稻有效穗數(shù)和群體穎花量，是擴(kuò)庫(kù)的重要途徑。本研究中，隨移栽密度的增加，頭季、再生季產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，與低密和中密處理相比，高密處理頭季、再生季產(chǎn)量分別提高了10.9%、9.1%和5.9%、2.4%，較高的有效穗數(shù)和群體穎花量是其增產(chǎn)的主要原因。說(shuō)明在雜交中稻-再生稻生產(chǎn)體系中，合理密植有利于頭季、再生季產(chǎn)量的提高。本研究中，高密條件下，N2處理頭季有效穗數(shù)與N1處理相當(dāng)，但N2處理再生季有效穗數(shù)較N1處理高了17.1%。說(shuō)明在雜交中稻-再生稻生產(chǎn)體系中，再生季有效穗數(shù)除了與再生芽的母莖數(shù)量有關(guān)外，可能還與再生芽存活成穗有關(guān)。即提高再生芽存活率，形成更多的有效穗數(shù)是再生季獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。徐富賢等[27]研究發(fā)現(xiàn)，施用促芽肥有利于提高再生芽存活率，促進(jìn)再生芽伸長(zhǎng)，協(xié)調(diào)穗粒結(jié)構(gòu)。冉茂林等[18]研究表明，施促芽肥能顯著提高頭季稻樁營(yíng)養(yǎng)水平，增強(qiáng)根系活力，促進(jìn)腋芽萌發(fā)。林文雄等[28]認(rèn)為，頭季成熟期至再生季齊穗期根系活力的強(qiáng)弱，直接影響再生季產(chǎn)量的高低；頭季健壯的根系和一定數(shù)量新生根系的有效結(jié)合可促進(jìn)再生芽萌發(fā)成苗、增加有效穗數(shù)，是再生季增產(chǎn)的關(guān)鍵。楊東等[21]認(rèn)為，前氮后移可顯著提高頭季齊穗期、成熟期和再生季齊穗期傷流量（根系活力）。眾所周知，基肥和早追分蘗肥可促進(jìn)水稻分蘗，進(jìn)而增加有效穗數(shù)[29]；促花肥可促進(jìn)穎花分化，保花肥可有效的減少穎花退化，進(jìn)而形成大穗[30-31]。本研究中，N1處理氮素主要分基肥、分蘗肥、促花肥、?；ǚ?次施用；N2處理除了基肥、分蘗肥、促花肥、?；ǚ释猓€增施了促芽肥，且促花肥、保花肥、促芽肥均是采用測(cè)苗定氮施肥技術(shù)，即根據(jù)植株的氮素情況進(jìn)行施肥，確保了植株需氮與供氮協(xié)調(diào)統(tǒng)一。與N1處理相比，N2處理基肥和分蘗肥減少了49.2%，頭季有效穗數(shù)減少了5.4%，促花肥和保花肥增加了33.3%，每穗粒數(shù)增加了10.1%，結(jié)實(shí)率和粒重與N1處理相當(dāng)；再生季N2處理有效穗數(shù)較N1處理平均增加10.2%，說(shuō)明于頭季齊穗期施用促芽肥既可確保頭季庫(kù)容充實(shí)，又可為再生芽的萌發(fā)提供物質(zhì)基礎(chǔ)?？梢?jiàn)，在中稻-再生稻栽培體系中，最佳密肥組合為D3N2，該密肥組合下雜交中稻頭季、再生季以及兩季總產(chǎn)量較高，分別可達(dá) 8.93、1.95、10.88 t/hm2。

蔣鵬等[11]研究發(fā)現(xiàn)，移栽密度對(duì)雜交稻糙米率、精米率、直鏈淀粉影響較小，對(duì)堊白粒率、堊白度、膠稠度影響較大。徐春梅等[32]研究表明，移栽密度對(duì)糙米率、整精米率、堊白度、膠稠度、蛋白質(zhì)影響較大，且隨移栽密度增加，整精米率呈下降趨勢(shì)，蛋白質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)。也有研究認(rèn)為，移栽密度過(guò)密或過(guò)稀均會(huì)導(dǎo)致堊白粒率、堊白度上升[33-34]。本研究中，移栽密度對(duì)頭季、再生季稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、食味品質(zhì)、粒型均無(wú)顯著影響（除頭季整精米率和再生季堊白度外）而氮素調(diào)控對(duì)稻米品質(zhì)有顯著影響。蔣鵬等[35]研究發(fā)現(xiàn)，糙米率、整精米率、蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加呈增加趨勢(shì)，堊白粒率、堊白度對(duì)氮肥的響應(yīng)因品種而異。徐春梅等[36]研究表明，施氮可增加天優(yōu)華占及其雙親稻米的粒長(zhǎng)和蛋白質(zhì)含量，降低堊白粒率。嚴(yán)凱等[37]研究發(fā)現(xiàn)，施氮量的增加在提升稻米碾磨品質(zhì)的同時(shí)降低了外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)。本研究結(jié)果顯示，施氮顯著提高了頭季稻米蛋白質(zhì)含量，N1、N2處理頭季蛋白質(zhì)含量顯著高于N0處理；與N1處理相比，N2處理施氮量平均減少了7.8%，但其頭季稻米蛋白質(zhì)含量平均分別增加了6.9%，其較高的蛋白質(zhì)含量可能與齊穗期施氮（促芽肥）有關(guān)。再生季稻米蛋白質(zhì)含量呈N0＞N1＞N2的趨勢(shì)，說(shuō)明施用促芽肥不僅可以提高再生季產(chǎn)量，還可改善再生季稻米的食味品質(zhì)。此外，從不同密肥組合來(lái)看，高密與測(cè)苗定氮組合（D3N2）頭季、再生季整精米率均高于其他密肥組合，糙米率、精米率、膠稠度高于或與其他密肥組合相當(dāng)，堊白粒率、堊白度也相對(duì)較低。本研究結(jié)果還表明，再生季的產(chǎn)量顯著低于頭季，糙米率、精米率與頭季相當(dāng)，但再生季整精米率顯著高于頭季；堊白粒率、堊白度、膠稠度、直鏈淀粉含量、粒長(zhǎng)、粒寬再生季均低于頭季，但蛋白質(zhì)含量、長(zhǎng)寬比再生季均高于頭季，與鄭蘋(píng)立等[38]研究結(jié)果基本一致。