胡香玉 钟旭华 梁开明 黄农荣 潘俊峰 刘彦卓 傅友强 彭碧琳
(广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室,广州510640;第一作者:huxiangyu.2@163.com;
*通讯作者:xzhong8@163.com)
再生稻是利用头季稻收割后稻桩上的腋芽,通过一定的栽培管理措施,使其萌发生长抽穗结实,进而再收获1 次的种植模式,具有省种、省工、成本低、效益高和生态环保等诸多优势。目前,再生稻已成为我国南方稻区重要的轻简栽培方式,全国种植面积约74 万hm2[1-2]。近10年来,长江流域以头季机械收割为基础的机收再生稻研究与应用取得了重大进展,产量稳步提高,应用面积快速上升[3]。近几年广东对机收再生稻的栽培技术也开展了研究与示范,并取得显著进展。本文综述了广东再生稻的发展概况、人工收割和机收再生稻的研究进展,对新形势下机收再生稻的发展进行了展望,以期促进机收再生稻在广东的推广应用。
我国再生稻最早的文字记载是西晋时期郭义恭所著的《广志》[4],书中写道:“南方有蝉鸣稻,七月熟。有盖下白稻,正月种,五月收,获讫,其茎根复生,九月熟。”从气候条件和西晋的地域来看,书中所述的“南方”指的应该是现在的广东和广西[5-6]。可见,广东是我国较早种植再生稻的地区,至今已有1 700 余年的历史。
20 世纪70年代,广东的一些科研院所和基层单位对再生稻开展了大量研究,内容涵盖生育特点、品种选用、栽培管理、生理特性等多个方面,理论研究和产量水平均居全国前列[7-11],涌现出诸多再生稻种植模式,再生稻蓄留面积曾达数百公顷[8]。但此时的再生稻均为人工收割,劳动强度大,用工多。进入20 世纪80年代以后,随着农村劳动力大量向城镇转移,人工收割再生稻逐渐淡出了人们的视野。近年来,广东省农科院水稻研究所对机收再生稻进行了研究与示范,取得了较大进展。
2.1.1 早稻-二次再生稻
1976年,佛山地区农科所以盐籼203 作两季再生稻,头季产量6 622.5 kg/hm2,第一季再生稻产量4 875 kg/hm2,第二季再生稻产量为2 640 kg/hm2,年总产为14 137.5 kg/hm2,开创了我国水稻“一种三收”的先例[7]。
2.1.2 早稻-再生稻-秋冬小麦
佛山地区农科所自1973年开始对早稻-再生稻-秋冬小麦“两种三收”模式进行研究[9-11]。在该模式中,水稻选用中、迟熟品种,如广二矮5711、IR24 等;低留桩(0~5 cm);再生稻生育期一般在80~85 d,产量超过4 500 kg/hm(2表1)。1976年,佛山地区农科所利用“小家伙”蓄留再生稻,再生稻产量达8 430 kg/hm2,创国内再生稻高产典型。该模式可缓解夏季农忙的紧张程度,有利于争取季节,夺取早季水稻和小麦丰产。
2.1.3 早稻-再生稻-晚稻
该模式再生稻采用高留桩(40~50 cm),生育期一般45 d 左右[8,12-13]。利用头季稻收割后“双夏”间隙的短促时间多收一季,不妨碍早、晚稻的生产,对增收和改制都有一定的意义,对田多劳力少的地区更有实际意义。截至1978年,广东省早稻高留桩再生稻面积达数百公顷,恩平、高要、肇庆、云浮、兴宁、郁南等地区都有种植,但再生稻产量较低,一般单产2 259 kg/hm2左右(表2)。
表1 不同年份和品种的头季稻和再生稻产量
表2 不同年份和品种头季稻、再生稻和晚稻产量
2.1.4 早稻-再生稻-晚稻-冬种作物
根据肇庆、云浮和兴宁科技局[8,12-13]的记载,在早稻-再生稻-晚稻的基础上,晚稻秋收之后种植蔬菜、冬小麦或冬绿肥,进一步充分利用光温资源,实现一年四熟,既可以配合种植改制,增加全年产量,又可以达到以田养田的目的。但由于采用高留桩,再生稻产量仍不高。
2.2.1 生育特点
广东有关再生稻生长发育的研究多集中于低桩再生稻。1976年,佛山地区农校[10]通过广二矮5711 的研究发现,其再生季全生育期为92 d,比头季早稻和双季晚稻大为缩短,由分蘖始期到分蘖高峰期共22 d,其中有效分蘖期11 d,而花期(由始穗至齐穗)持续达19 d之久。此外,营养生长和生殖生长、花期和谷粒充实期均出现重叠,时间持续15~16 d。因此,再生稻具有全生育期短、分蘖期和花期长、生育期明显重叠的特点。
2.2.2 分蘖动态
佛山地区农科所[9]试验表明,头季收割高度对再生分蘖消长有明显影响。收割高度在5 cm 以上时,高节位腋芽在收割后当天或第2 d 便可见绿叶,而后其他腋芽陆续生长成蘖,再生稻苗峰期大致出现在头季收割后10~20 d 之间,此后很少有分蘖长出。当收割高度降低到1 cm 以下时,再生蘖一般在收割3 d 后才出现,再生稻苗峰期大致出现在头季收割后25~30 d。在此期间形成的分蘖,成穗率极高,穗大粒饱。
2.2.3 株型和群体结构特征
1977年,广东佛山地区农校对头季稻和再生稻的叶片性状进行比较发现,与头季稻相比,再生稻植株矮小,总叶片数少,叶型短、窄、厚,单叶面积减小而干质量增加[10]。所以,再生稻个体呈现叶片短直、脚叶疏通、冠面发育良好的特殊姿态。个体长相的变化,导致再生稻群体叶面积指数下降,约为头季的1/2,但改善了田间通透性,分蘖成穗率显著提高[9-10]。
2.2.4 光合产物分配和氮素吸收利用
张明鹏等[14]用14C 和15N 研究了再生稻光合产物分配和氮素吸收利用,结果表明,高留桩条件下,头季稻剑叶光合产物的88.5%~93.0%运往穗部,最后被转运至再生稻穗部的仅为0.2%~1.4%。因此,再生稻生长和产量形成所需的物质主要来自其自身的光合作用。在低留桩条件下又发现,再生稻剑叶光合强度和光合产物转运速度远高于同期抽穗主季稻。高留桩再生稻对氮肥的吸收利用能力与头季稻相似,后期均高于前期。分别在头季收割前、收割时、收割后7 d 和再生稻抽穗期施肥,再生稻对氮肥利用率逐步提高,而再生季各时期吸收的氮转运至再生稻植株的量也逐步增多,分别有2.73%、11.35%和17.72%。
2.3.1 头季稻收割时间与高度
佛山地区农科所[9]在留桩高度1 cm 条件下用广二矮5711 试验发现,头季稻过熟收割导致再生稻缺棵率高、再生分蘖少,而在八成熟和九成熟时收割,再生稻无缺棵,再生分蘖多。但八成熟时收割会影响头季稻产量,所以认为比较适宜的头季稻收割期是九成熟左右。其他低桩或高桩再生稻研究结果与此相似[9,14-15]。
在上世纪,广东高桩再生稻与低桩再生稻并存,再生稻留桩高度因种植制度而异。佛山地区农科所的研究表明,低桩再生稻头季适宜留桩高度为1~2 cm[9,11]。高要县科技局[12]指出,高留桩再生稻头季收割高度一般根据各品种地上部节间长短而定,要超过基部4 个节间长度之和。一般高桩再生稻留桩高度为40~50 cm[8,13,16]。
2.3.2 肥料运筹
再生稻肥料的施用因留桩高度而异。高桩再生稻由于生育期极短,出苗与幼穗分化同时进行,所以应早施肥、早管理。佛山地区农校[12]认为,应在头季收割前7 d 左右施用促芽肥,加快再生芽的早生快发,在收割后10 d 左右施用穗肥,减少颖花退化,促进整齐抽穗。高要县科技局等[11]认为,在早稻收割前2~3 d 先施硫酸铵38~45 kg/hm2,收割后2~3 d 再施硫酸铵75 kg/hm2或碳酸氢铵150 kg/hm2,并配合施磷肥150~225 kg/hm2;在再生稻中后期酌量补充穗粒肥。李启标等[17]采用超优1000 作早稻-再生稻种植,在头季收割前10 d左右施尿素113~150 kg/hm2作促芽肥,收割后3 d 内施尿素150 kg/hm2,再生苗长出15~18 d 施尿素75 kg/hm2、氯化钾112.5 kg/hm2,再生稻平均产量达5 350 kg/hm2。
低桩再生稻由于是利用低位腋芽成苗,多强调收割后肥料的施用[9-11,14-15]。一般认为,首次施肥宜在头季收割前3~7 d 至收割后3~5 d,薄施硫酸铵15~20 kg/hm2,以促进腋芽萌发成苗。头季收割后2 周左右重施分蘖肥,施硫酸铵150 kg/hm2左右,增加苗期生长量、促使早分蘖并延长有效分蘖期,此后则看苗施肥。到头季收割后25 d 左右幼穗分化期适当施用穗肥来提高成穗率和增加穗粒数。施肥量的多少取决于头季稻施肥量、种类和基础地力等因素。
2.3.3 水分管理
再生稻的水分管理与留桩高度密切相关。综合高桩再生稻相关研究结果[7,12-13],头季晒田不能过猛,收割前田面要保持干爽硬朗而又不晒白,有利于保根养芽和收获工作的进行。头季收割后恢复3~6 cm 水层,既有利于上部再生芽的萌发和伸长,还可使泥面附近尚未萌动的低位潜伏期芽窒息致死,减少无效分蘖。若田底较软,中间可间歇3~4 d 控水。再生稻灌浆期采用湿润灌溉,以延长老根寿命,减少病虫危害,促进结实。
低节位腋芽易受缺氧窒息和烫伤死亡,因此低桩再生稻对水分要求更严格。首先,头季要重搁田。佛山地区农科所[9]指出,头季稻基本够苗露田,搁田由轻至重,粘土重搁,裂缝能藏指头。后复水,采用干湿排灌。成熟15 d 内,每隔5~7 d 灌“跑马水”1 次。为了速灌速排,一般都挖深沟。这样可促进头季稻后期多发新根,减少缺棵率并增加再生分蘖。对于再生稻的水分管理,普遍认为头季收割后7 d 内不宜建立水层,若因干旱需要灌水则应在黄昏即灌即排,齐苗后宜浅灌,不宜重晒田,到生育中后期可采用干湿排灌[9-10,15]。
随着水稻机械收割的普及、农村劳动力的日益短缺及劳动力成本的大幅提高,传统人工收割已难以应用推广,机收再生稻应运而生并成为未来再生稻发展的必然趋势[18]。目前机收再生稻在长江流域已有较大应用面积。受光温资源的限制,该区域机收再生稻基本上都是中、高留桩。但由于机收碾压区发苗节位低、生育进程慢,而非碾压区发苗节位高、生育进程快,导致再生稻田块内生育进程不一致,不仅影响产量潜力的发挥,而且再生稻青米多、整精米率低,加工品质不佳,已成为制约该区域再生稻进一步发展的重要因素。
广东光温资源丰富,可用于再生稻生产的季节长,生育期弹性大,可以发展低桩机收再生稻。与中、高桩再生稻相比,低桩再生稻具有生育期长、穗大粒多、产量潜力大的优势[19-21]。特别是在机收条件下,由于其碾压区和非碾压区都是利用低位腋芽发苗成穗,生育进程差异较小,有利于实现优质和高产。因此,广东机收再生稻发展应扬长避短,以发展低桩机收再生稻为主。
近年来,广东省农科院以发展低桩机收再生稻为目标,在低桩条件下,筛选出黄华占、美香占2 号和粤泰油占等再生力强的水稻品种,可作为广东低桩机收再生稻品种推广种植。
上世纪70年代广东人工收割条件下的低桩再生稻,一般认为仍需要在头季稻收割前施用促芽肥[9-11,14-15],但并未进行系统研究。广东省农科院以黄华占和深优9516 为材料,设置施与不施促芽肥、促苗肥和穗肥3 个因子共8 个处理。结果表明,低桩机收条件下,2 个品种再生稻产量和总生物量均以“促芽肥+促苗肥+穗肥”的处理最高,其次为“促苗肥+穗肥”处理,但二者无显著差异。进一步分析发现,促芽肥对再生稻无增产作用或增产效果小,促苗肥和穗肥则均可显著提高再生稻产量,其原因是有效穗数多、库容量和总生物量大,而促芽肥只表现出较小的增穗作用。此外,施用促芽肥后头季稻明显贪青,稻瘟病加重,产量降低0.96%~4.81%。因此,广东低桩机收再生稻不需施用促芽肥,而只需在头季收后施用促苗肥和穗肥[19]。2018年,广东省农科院对再生稻施肥方案进一步优化,发现促苗肥和穗肥施用比例以1∶1 或2∶1 为宜,再生稻产量达到6 341 kg/hm2(结果尚未发表)。
种稻成本低是机收再生稻一大优势。本团队在广东兴宁的示范表明,常规晚稻种植成本为17 500 元/hm2,产值22 500 元/hm2左右,纯收入5 000 元/hm2,而机收再生稻成本仅为7 200 元/hm2,产值18 000 元/hm2,纯收入10 800 元/hm2,比常规晚稻增收5 800 元/hm2,效益提高1 倍以上。再生稻主要米质指标与常规晚稻差异不大。机收再生稻大幅降低了劳动强度,减少了肥料和农药用量,社会效益和生态效益好,具有良好的发展前景。
发展机收再生稻是提高广东水稻种植效益的重要途径。首先,发展机收再生稻有利于解决劳动力短缺和种稻成本高、效益低的问题;第二,粤北地区有种植单季稻的习惯,秋冬闲田面积大,应用再生稻可充分利用光温资源,增加水稻产量;第三,“双季稻-冬作”是广东水稻产区的重要种植模式,在双季晚稻收后冬种马铃薯、梅菜等经济作物,常常碰到季节、劳力紧张、粮食作物与经济作物争时争地等问题,若进行“早稻-再生稻-秋冬菜”种植,这些矛盾可大大缓解。再加上再生稻比晚稻早熟,头季稻(早稻)可适当推迟播种,秋冬经济作物生育期延长,有利于提高冬种作物的产量和效益。广东光、温、水资源非常充沛,在全省范围内都可种植再生稻。
当前广东机收再生稻仍处于试验和小规模示范阶段,为推动其发展,今后还需从以下几个方面努力。
目前的机收再生稻品种都是从现有品种中筛选出来的,数量极为有限,已成为机收再生稻推广的制约因素。下一步要扩大品种筛选范围,筛选出更多丰、抗、优结合的机收再生稻品种,供农户选用。水稻育种家要顺应生产需求,开展机收再生稻专用品种的选育。适宜华南稻区的机收低桩再生稻品种,应具备熟期适宜、低位芽再生力强、抗碾压力强等特征。
一是研究头季稻栽培管理措施对再生稻的影响及其机理,包括肥料运筹、水分管理、合理密植及行株距配置、病虫害防控等;二是研究再生季的生长发育特点和养分吸收利用规律,以及稳产高产栽培技术;三是研究头季和再生季生育期的协调优化,提高光能利用率和全年稻谷产量,改善头季和再生季稻米品质,提高经济效益。
广东机收低桩再生稻生育期为85 d 左右,比晚稻短约1 个月。这就为适当延长冬种蔬菜、马铃薯等冬季作物生育期以及提高产量和效益创造了条件。要充分发挥再生稻生育期短的优势,根据光温资源、种植模式和社会经济条件,制定广东机收再生稻种植区划,确定再生稻发展优势区域,研发相应的种植模式和栽培技术规程。在保障粮食安全的同时,提高稻田生态系统综合效益,增加稻农收入。
适度推广机收再生稻,不仅可以节本增收,还兼顾生态环保的功能,对我国农业的可持续发展具有重要意义。再生稻产量虽然比晚稻低,约为晚稻产量的80%左右,但由于其成本大幅降低,再生稻效益显著高于晚稻,一般每hm2比晚稻增收4 500 元。可将再生稻作为稻农增收的一个抓手,通过技术培训、技术示范和技术宣传,推动再生稻推广。涉农企业和种植专业合作社要着力开发再生稻米产品,建立规模化再生稻生产基地,打造再生稻米品牌,进一步提高再生稻的经济生态效益。