机收再生稻丰产优质高效栽培技术研究进展

王飞 黄见良,2 彭少兵,2*

（1 华中农业大学植物科学技术学院，武汉430070；2 作物遗传改良国家重点实验室，武汉430070；*通讯作者：speng@mail.hzau.edu.cn）

1 发展再生稻的意义

确保粮食安全和资源环境安全是当前中国作物生产面临的两大挑战，劳动力短缺和气候变化进一步增加了这些挑战的严峻性。“十三五”以来，中国开始步入转变农业发展方式、推进农业结构调整和促进农业转型升级的关键时期[1-3]。由于当前水稻育种已经达到很高的水平，新品种的产量潜力很难进一步提高，因此进一步提高水稻产量将主要依靠栽培技术[4]。长久以来，“良种配良法”追求超高产的理念反映在两个方面：（1）增产是水稻育种和栽培的唯一目标；（2）栽培技术服务于育种，即栽培技术的建立与优化主要针对某一大面积推广的品种或某一类型品种，以实现其产量潜力[5]。面临中国人多地少、资源短缺矛盾突出，粮食安全、农民增收压力大，城镇化进程加快和环境污染加剧等国情，新时期水稻栽培技术的目标也发生了改变。构建机械化、轻简化和智能化的新型水稻集约化栽培技术，实现“高产、优质、高效、生态、安全”的生产目标是转型期水稻栽培技术创新的主要方向。

再生稻是指头季水稻收获后，利用桩上存活的休眠芽，采取一定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。再生稻模式具有省工、省力、省种、品质优和增产增效等优点，近年来受到国内外广泛关注。中国中部地区，再生稻模式的产量、净能量产出和净收益达到13.2 t/hm2、159 GJ/hm2和2 330 $/hm2，比一季中稻模式提高72%～129%。与双季稻模式相比，再生稻模式的能量投入、生产成本和全球气候增温潜势降低32%～42%，净收益增加1 倍[6]。FIROUZI 等[7]研究表明，一季稻和再生稻模式生产1 kg 稻谷所需的能量投入分别是54.24 MJ 和29.98 MJ。在马来西亚的热带丘陵地区，农业科学家开展了适宜再生稻模式的品种筛选，发现再生稻模式是该地区可持续水稻生产的一种重要方式[8]。有研究表明，再生稻模式除增加籽粒产量外，还可以作为生产优质饲料的高产种植模式，由于再生季生长期间温度较低，其可消化干物质产量、可溶性糖含量增加，而中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维的含量降低[9]。

再生稻模式适宜在光温资源种植一季水稻有余而两季水稻不足地区种植。王贵学等[10]认为，湖北省适宜种植再生稻的面积可达53.33 万hm2，根据温度、光照和降水等条件可分为鄂东低山丘陵再生稻适宜区、鄂中丘陵平原再生稻适宜区和鄂西山地再生稻次适宜区。近年来，再生稻已经发展到豫南地区，例如2018 年信阳再生稻种植面积达到5 600 hm2，最高单产可达478.5 kg/667 m2[11]。ZISKA 等[12]通过模型分析表明，再生稻模式是美国密西西比河谷南部地区应对气候变化的理想模式，目前该模式适宜在北纬31°地区（例如Avoyelles Parish）种植，而随着气候变暖，再生稻模式种植地区可扩大到北纬37°的Cape Girardeau。此外，再生稻模式还是一种理想的避灾模式，例如在长江中下游地区再生稻模式头季和再生季均可躲避夏季高温，2020 年再生稻模式头季成功躲避了中国南方稻区长期阴雨对水稻产量造成的影响。TORRES 等[13]研究表明，再生稻可作为倒伏或干旱危害水稻后的一种救灾管理模式。因此，再生稻模式是应对全球气候变化及其造成的极端气候频发的有效措施。

2 再生稻研究历程

再生稻俗称“抱孙谷”或“秧孙谷”，汉末郭义恭所著《广志》、张湛著《养身要术》和明代徐光启著《农政全书》中均有记载[14]。上世纪30—50 年代，四川农学院杨开渠教授率先系统研究再生稻，促进再生稻在全国的快速发展。湖北省1953 年再生稻面积达到13.4 万hm2，上世纪80—90 年代发展到约33.4 万hm2的高峰，同期，再生稻也在四川和福建大面积种植。1979 年全国再生稻研究协作网成立，相关农业科学家筛选强再生力品种2 000 多个，四川省率先利用中熟杂交稻品种大面积种植再生稻。此外，农业科学家对再生稻头季收割时间、留桩高度、肥水管理等栽培管理措施，及其对再生季再生芽萌发生长、产量和品质形成的机理开展了广泛研究[14-18]。国际水稻研究所（IRRI）长期关注再生稻研究，上世纪80 年代发明了促进低节位再生芽萌发的lock-lodging 技术（将稻桩压倒并以两行扎辫子的方式排列），并于1986 年4 月组织召开了首届再生稻国际学术研讨会，来自9 个国家的水稻专家参加了本次研讨会。然而，本世纪初再生稻种植面积迅速下降，2010 年湖北省再生稻种植面积仅0.67 万hm2。再生稻种植面积下降的原因主要包括：（1）再生季产量较低（150 kg/667 m2）；（2）随着高产杂交稻品种的推广，中稻产量不断增加；（3）我国粮食持续增产，出现卖粮难问题；（4）劳动力结构改变和人力成本上升。因此，采用头季人工收割、劳动强度大、人工成本高的传统再生稻技术已经不再适用于现代农业生产，头季机械化收割是再生稻发展的唯一出路。

为了应对新时期水稻生产面临的各种挑战，通过提高复种指数增加产量并保护农田生态环境，2009 年公益性行业（农业）科研专项立项开展再生稻高效生产模式关键技术研究与示范。在该项目的支持下，华中农业大学水稻栽培团队于2010 年在湖北省开展再生稻高效生产模式关键技术研究。2013—2015 年，湖北省设立现代农业产业技术体系水稻“一种两收”创新团队，开展机收再生稻丰产高效优质栽培技术研究、示范与推广。在此基础上，集成了“机收再生稻丰产高效栽培技术”，该技术于2017—2018 年入选农业农村部主推技术。2018 年10 月该团队在湖北蕲春组织召开了“再生稻国际学术研讨会及现场观摩会”，来自美国、日本、菲律宾、越南、印度尼西亚等9 个国家的150 多位中外水稻专家参加了本次研讨会及观摩会。2020 年4月IRRI 的HENRY 博士在《Rice Today》发表文章，全面介绍了该团队在再生稻机械化收割、水肥管理等方面的研究工作。这些研究与推广工作促进了再生稻在中国南方稻区特别是湖北、湖南、江西和安徽的快速发展，如湖北省机收再生稻种植面积由2013 年的2.67万hm2增加到2020 年的21.33 万hm2。

3 再生稻丰产优质高效栽培技术研究进展

机收再生稻丰产优质高效栽培技术规程主要包括适宜的品种、适时早播、合理密植、精确定量施肥、水分管理、病虫害统防统治、适当留桩高度和头季收割时田块硬度等。目前文献中对再生稻的研究主要集中在品种筛选、养分和水分管理、留桩高度等对再生季产量和品质的影响。

3.1 品种筛选

适宜不同地区推广的再生稻品种不同，一般要求再生能力强、高产、优质、抗倒伏能力强和综合抗病虫能力强等。湖北省开展的品种筛选发现，新两优223、天两优616、两优6326 和黄华占等品种适宜在湖北作再生稻种植[19-21]。湖南省再生稻品种筛选发现，Y 两优9918、甬优4949 等品种再生季具有较高的产量[22-23]。在江西的杂交水稻组合筛选研究表明，丰两优1 号、两优培九作再生稻种植的产量显著高于对照汕优63[24]。福建省的研究表明，汕优明86、Ⅱ优航1 号等超级稻品种作再生稻种植周年产量可达19～20 t/hm2（头季人工收割）[25]。比较不同杂交中稻品种的两季产量及头季稻米品质差异，发现创两优华占和隆两优1813 在川南再生稻区表现较好[26]。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，可作为低桩机收再生稻品种推广种植[27]。DOU 等[28]在美国德克萨斯州试验比较了2 个常规稻品种和3 个杂交稻品种作再生稻种植的产量，发现杂交稻品种再生季和周年的产量平均分别为3.66 t/hm2和13.98 t/hm2，显著高于常规稻品种的3.01 t/hm2和12.72 t/hm2。FARUQ 等[8]在马来亚大学试验农场试验比较了来自IRRI 等不同研究所的22 个品种作再生稻种植的产量，发现来自IRRI 的IR68726-3-3-1-2/IR71730-51-2 组合头季和再生季的产量均最高。

3.2 肥水运筹

长期以来，再生稻再生季氮肥运筹研究主要集中在“促芽肥”（头季抽穗后15 d）和“提苗肥”（头季收割后1 d）的施用（图1）。一般认为，促芽肥的主要作用是改善头季后期营养，促进再生芽早生多发，增苗增穗；提苗肥可改善再生稻株碳氮代谢，促进其生长发育，改善穗部性状[16]。随后的研究均重点强调了促芽肥对再生季产量形成的重要性，认为促芽肥通过施氮延缓了头季稻生长后期绿叶衰老速度，提高了母茎叶片全氮含量及其净光合速率，从而提高了母茎鞘干物质量而增强再生力[14，17-18]。进一步研究则表明，促芽肥对再生季产量的影响与头季生长后期长势和品种穂型大小有关。熊洪等[14]认为，促芽肥的施用主要受头季抽穗后稻株含氮量影响，对长势较好、稻株含氮量较高的田块应少施或不施促芽肥，而对长势差或稻株含氮量较低的田块应重施促芽肥。徐富贤等[17]认为，促芽肥的施用受头季穂型大小的影响，头季稻穗粒数较多的大穗型品种要提早施用促芽肥并增加施用量，才能获得较高的再生季产量。华中农业大学水稻栽培团队连续多年的研究发现，促芽肥和提苗肥对再生季产量的影响年际间存在较大差异。2016—2017 年在湖北蕲春酒铺村开展的研究表明，不管是否施用提苗肥，促芽肥施用均可使再生季产量显著增加12.7%～55.4%；而提苗肥仅在不施用促芽肥的情况下显著增加再生季产量，增产幅度为5.5%～11.5%。促芽肥主要增加了再生季穗数，而提苗肥同时增加了再生季穗数和每穗颖花数[29]。然而，2018—2019 年同样在湖北蕲春酒铺村开展的研究表明，提苗肥对再生季产量的影响更重要，促芽肥和提苗肥平均分别提高再生季产量5.5%和30.5%。综合多年试验数据分析表明，促芽肥对再生季产量的影响主要与其对再生季穗数的影响有关，与头季穗数呈显著负相关，即头季穗数较多时，促芽肥的增产效果降低。提苗肥可通过影响再生季穗数和每穗颖花数，进而影响再生季产量，当不施用促芽肥时，提苗肥主要影响再生季穗数，而当施用促芽肥时，提苗肥主要影响每穗颖花数。总之，促芽肥和提苗肥施用对产量的影响与品种类型、头季生长后期稻株氮素营养状况、头季穗数等多种因素有关，需进一步研究各因素间的关系。

图1 再生稻头季和再生季水肥管理

头季水分管理对再生季产量形成具有显著影响。徐富贤等[17]比较了四川泸县（再生季产量3.75～4.50 t/hm2）和福建尤溪县（再生季产量6.75～7.50 t/hm2）的再生稻生产技术与产量水平，认为两地使用的品种均为杂交中籼迟熟组合（Ⅱ优航1 号、特优航2 号），再生稻技术也十分相似，唯一不同的是尤溪县采用的是畦式栽培，并在头季稻分蘖期进行了烤田，而泸县则没有。这表明通过头季稻适度烤田对提高根系活力进而提高再生稻产量有重要作用。吴文彬等[30]研究表明，头季生长后期适当降低土壤含水量可促进再生芽的生长。熊洪等[31]研究表明，再生稻休眠芽对头季收获前15 d 的土壤水分状况更敏感，此时土壤严重缺水将严重影响再生芽萌发生长和再生季产量。对于机收再生稻，头季收获时土壤硬度直接影响头季机械收割碾压对再生季产量造成的损失。因此，机收再生稻水分管理以头季生长后期干田为核心，再生季则采用干湿交替并配合使用促芽肥和提苗肥（图1），而头季生长后期不同晒田程度对再生芽萌发生长和再生季碾压损失的影响需要进一步研究。

3.3 留桩高度

理论上水稻茎秆每一片叶叶腋处的芽在适当条件下均可以萌发生长成蘖。早期的同位素标记研究表明，低位芽萌发生长所需养分主要来源于老根和低位芽发生的新根吸收的养分，而高位芽所需养分主要来自于老茎中贮存的养分[32]。头季稻后期光合产物主要供头季稻穗灌浆，分配到再生稻穗仅占8.2%～10.1%，主要以倒2 节位和倒3 节位为主；再生季光合产物主要分配到穗部，并以倒2、3、4 节位再生穗分配比例最大[33]。关于再生稻适宜留桩高度的研究表明，温光资源和品种特性是主要影响因素。对温光资源丰富或生育期相对较短的品种以低留桩为宜，例如在广东省再生稻适宜的留桩高度为5 cm，这可以延长再生季生育期，促使再生季形成大穗[27]。在安徽省对早籼品种的研究表明，15 cm 的中等留桩高度产量表现优于低留桩或高留桩处理[34]。而对湖北省生育期135 d 左右的中稻品种丰两优香1 号作再生稻种植的研究发现，40 cm 的高留桩有利于增加再生季穗数和产量[35]。DONG 等[36]研究发现，在40 cm 高留桩条件下，倒2 节再生蘖对再生季产量的贡献达到63.7%～67.1%。美国佛罗里达州Belle Glade 对再生稻的研究表明，20～30 cm 的留桩高度再生季产量最高，进一步增加留桩高度不能增加再生季穗数，反而造成再生季每穗颖花数降低[37]。DALIRI 等[38]在伊朗的研究表明，头季收割时间与留桩高度对再生季产量均存在显著影响，40 cm 留桩高度处理再生季产量最高。此外，不同品种适宜的留桩高度不同。罗文质[39]将再生稻品种分为上位芽再生、上下位芽再生、下位芽再生等3 种类型。凌启鸿[40]将7 个供试品种分为高节位再生稻型、低节位再生稻型、全节位再生稻型和少节位再生稻型。易镇邪等[41]根据不同留桩高度处理下的产量将8 个供试品种分为高桩再生型、低桩再生型和中高桩再生型。因此，不同地区不同类型品种作再生稻种植时应选择适宜的留桩高度。

4 再生稻发展面临的挑战与对策

4.1 头季机收碾压导致再生季减产

头季机收碾压毁蔸造成再生季减产是机收再生稻发展最主要的限制因素，常规收割机的碾压率大约33.0%，而面积较小的稻田由于重复碾压其碾压率可高达40.0%～50.0%，严重影响再生季产量。通过农机农艺结合可部分解决头季机收碾压的问题。华中农业大学工学院水稻机械团队自2013 年开始再生稻专用收割机的研究，最新的双通道喂入式再生稻收获机可使再生稻头季稻的直行碾压率降低16.2%，使再生季增产23.9%[42]。通过合理的农艺措施也可以减少头季收割时机械碾压造成的再生季产量损失，例如头季生长后期水分管理和株行距设置等。头季分蘖中期和抽穗后18 d 的2 次重晒田可显著降低机械碾压对再生芽生长的影响，增加再生季产量，增产幅度达8.1%。通过预留机收行[（将常规30.0 cm×13.3 cm 改为（30.0+30.0+60.0+60.0）cm×13.3 cm，图2）]，将田间种植密度降低33.3%，但是头季和再生季产量仅分别降低5.8%和3.6%，这主要因为非碾压区的边际效应对密度降低造成的产量损失具有显著的补偿效应。

4.2 头季稻谷加工和食味品质差

图2 预留机收行田间设置示意图

由于头季稻谷灌浆期间温度较高，再生季灌浆期间温度较低，因此再生稻头季稻米品质较再生季差，主要表现在垩白粒率和垩白度增加、整精米率下降、蛋白质含量升高等[43-45]。头季灌浆结实期促芽肥的施用进一步增加了头季稻米的蛋白质含量，从而降低了头季稻米的食味品质。淀粉和蛋白质是稻米胚乳的主要组成物质，填塞在淀粉颗粒间的蛋白质对淀粉粒的糊化和膨胀起抑制作用，蛋白质含量高，淀粉不能充分糊化，米饭粘度低，较松散，因此大米蒸煮时间长[46]。大量研究表明，水稻籽粒蛋白质含量与蒸煮食味品质存在显著负相关关系[46-49]。因此，需要进一步研究优化头季氮肥管理来提高头季稻米品质。同时，针对头季稻谷灌浆期间的高温选育稻谷加工和食味品质对高温不敏感的再生稻专用品种也是当务之急。

4.3 机收再生稻再生季稻米加工品质差

机收再生稻碾压区再生芽萌发生长缓慢，造成其与非碾压区成熟不一致，机收再生稻再生季收获时未成熟的籽粒较多，造成稻米加工时碎米多、出米率低。一方面可通过农机、农艺方式减轻头季机械收获造成的碾压；另一方面可通过选用籼粳杂交稻品种，改善粒形（降低长宽比），从而提高再生季整精米率。例如湖北孝感地区广泛采用籼粳杂交稻甬优4949 作再生稻，该品种碾压区再生季的整精米率可达到65.0%左右。此外，甬优4949 具有较高的产量潜力，2020 年11 月对孝感市孝南区毛陈镇同欢村再生季进行测产，该品种再生季产量456.7 kg/667 m2、周年产量达到1 140.2 kg/667 m2。此外，应加强再生稻碎米的综合利用开发，例如华中农业大学食品科技学院稻米加工团队利用碎米开发了再生稻米粉、米发糕、米蛋糕、米茶等产品。

4.4 再生稻再生季产量稳定性有待进一步提高

再生稻再生季产量受周年温光资源、品种特性、水肥管理、病虫害等多方面因素的影响，而且头季田间管理对再生季产量具有重要影响。头季生长后期水肥管理不到位、病虫害（纹枯病、稻飞虱等）和倒伏的发生均可造成再生季产量大幅下降。2019 年在湖北省蕲春县酒铺村对再生季水稻测产，两优6326 再生季产量达到543.0 kg/667 m2，这表明机收再生稻再生季具有较高的产量潜力。然而再生季产量稳定性差，易受生物和非生物胁迫影响，造成其产量潜力不易实现。再生季产量潜力实现的关键在于头季收割后再生芽的萌发生长，因此头季生长后期田间管理（包括水肥管理和病虫害防治），头季收割时植株生长状况、田间土壤含水量、气候条件等因素对再生芽萌发和生长的影响需要进一步研究。再生稻生产实践中多次观察到头季灌浆结实期遭受稻飞虱、纹枯病危害或发生倒伏，对再生季产量产生毁灭性的危害。因此，应通过品种改良提高再生稻品种的抗病、抗虫、抗倒伏和抗高温能力。

5 总结

粮食安全与资源环境的压力、社会变革和科技进步等共同促使中国农业生产的目标发生改变，生产方式快速转型。再生稻模式作为一种古老的传统种植方式再次被农民广泛应用，基于该模式高产高效、节本增效、环境友好的优势，目前我国南方再生稻推广面积大约100 万hm2、潜在种植面积在334 万hm2以上。未来应加强机收再生稻栽培技术的优化，提高再生季的产量稳定性和稻谷品质；创新基于再生稻的综合种养模式，如“稻-再-鸭”“稻-再-菇”“稻-再-油（菜用、饲用、花用、肥用的多功能油菜）”等，进一步增加再生稻种植农户的收入，保护他们种植再生稻的积极性。