川东南轻简栽培方式再生稻产量构成特征和经济效益分析

蒋鹏 周虹 徐富贤 熊洪 张林* 朱永川 周兴兵 郭晓艺 刘茂

（1 四川省农业科学院水稻高粱研究所/农业农村部西南水稻生物学与遗传育种重点实验室/四川省作物生理生态及栽培重点实验室,四川德阳618000；2 四川省农业技术推广总站，成都610041；#共同第一作者:jiangyipeng137@163.com；402253722@qq.com；*通讯作者：zhanglin1090@163.com）

再生稻是利用水稻收割后稻桩上存活腋芽的再生能力，在适宜环境条件和栽培管理下使之萌发生长，进而抽穗成熟，再收获一季的水稻[1-2]。再生稻不仅具有生育期短、省种、省工、节水、节肥、节本、经济效益高等优势，还可较好的缓解农忙和减轻劳作强度。然而，再生稻对头季稻的依赖性强，头季稻采取的栽培管理措施将会影响到再生季的生长发育和产量的形成。当前再生稻的头季栽培方式主要是以劳动强度大、用工多、效率低的传统翻耕移栽为主[3]，农民为了减少劳动力的投入，普遍采用粗放的栽培管理[4]，例如农民为减少插秧成本盲目的降低水稻移栽密度[5]。已有的研究表明，头季合理密植除了能确保头季以多穗夺取高产外，还可培育足够的母茎，为再生季增穗高产奠定基础[6-7]。也就是说，农民盲目的减少头季栽插密度不利于头季和再生季产量的提高。大力发展机插秧既可以减少劳动力投入，又可以确保头季移栽密度并提高生产效率。但川东南再生稻区稻田多为冬水田，其田块小、不规则、泥脚深，加之稻田机耕道路建设十分落后，农用机械下田作业困难，严重制约了其现代水稻产业的发展。因此，采用合理的轻简化栽培技术持续提高头季和再生季产量以及降低水稻生产成本，对适应当前农业供给侧改革和增加农民收入具有重要意义。

关于水稻轻简化栽培技术对水稻生长发育的影响前人进了大量研究。HUANG 等[8]通过连续7 年的定位试验研究发现，直播稻的产量与移栽稻相当，甚至更高，其高产的关键是单位面积有效穗数的显著增加。即直播既能确保头季多穗高产，又能为再生季再生芽的萌发培育足够的母茎，为再生季高产奠定物质基础。吴建富等[9-10]研究发现，免耕处理产量与翻耕处理相当或更高，免耕处理齐穗后干物质积累量大、功能叶衰老慢、根系活力强是其获得高产的基础。徐富贤等[11]研究表明，杂交中稻收割前再生芽死亡率与齐穗后光合物质生产及分配有关，头季齐穗后光合产物主要向穗部转运，向茎鞘分配少是再生芽死亡和伸长缓慢的重要原因。姜照伟等[12]研究发现，再生稻产量与头季齐穗期、成熟期的根系活力呈极显著正相关。上述研究要么只关注轻简化（直播、免耕）栽培对头季稻产量形成特点和生理特性的影响，要么在传统移栽下研究再生稻的高产机理。然而，关于直播处理头季稻有效穗数多，免耕处理头季稻后期干物质积累量大、叶片衰老缓慢、根系活力强等优势是否有利于再生稻高产目前尚不清楚。因此，本文以翻耕移栽为对照，研究翻耕直播、免耕移栽2 种轻简化栽培技术对再生稻产量形成的影响，阐明轻简化栽培下再生稻高产的实现途径，旨在为建立轻简化的再生稻高产高效栽培技术提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点和供试材料

于2017 年在四川省农业科学院水稻高粱研究所泸县基地（29°10′ N，105°23′ E，280 m）进行大田试验。该地区属于亚热带湿润气候，全年平均气温约18.1℃，极端最高气温38.2℃，极端最低气温0.7℃，≥10℃的积温5 800℃，全年降水量约1 179 mm，年日照时数约1 300 h，无霜期341 d。供试水稻品种为黄华占和金农丝苗，其中黄华占为穗数型品种，金农丝苗为大穗型品种，种子均由广东省农业科学院水稻研究所提供。

1.2 试验设计

试验设翻耕直播（Conventional tillage and direct seeding, CTDS）、免耕移栽（No-tillage and transplanting,NTTP）、翻耕移栽（Conventional tillage and transplanting,CTTP）3 种栽培方式，采用随机区组排列，栽培方式为主区，品种为副区，副区小区面积20 m2，3 次重复。翻耕小区采用水牛进行犁耙，免耕小区在播种前7 d 喷施灭绝性除草剂除草。各小区施肥量、施肥时间和施肥方法相同。其中，氮肥（纯氮）施用量为225 kg/hm2，分基肥（40%）、分蘖肥（20%）、穗肥（倒4 叶，20%）、粒芽肥（齐穗期，20%）4 次施用；磷肥（P2O5）施用量为67.5 kg/hm2，全部作基肥；钾肥（K2O）施用量为150 kg/hm2，分基肥（50%）和穗肥（50%）2 次施用。移栽规格为26.4 cm×20.0 cm；直播稻用种量（干谷）为22.5 kg/hm2，浸种2～3 d，盲谷（未破胸）撒播。其中，移栽稻于3 月16 日播种，4 月16 日移栽；直播稻于3 月20 日直播。采用人工收割头季稻，留桩高度为30 cm。其他田间管理方法按高产栽培管理进行。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质量

于头季稻、再生稻成熟期移栽小区取5 丛、直播小区取0.48 m2（2 个点，每个点0.24 m2）将植株连根取出，用水冲洗干净，将根系与地上部分开。人工计数穗数后，将植株分成稻草、实粒、秕粒3 部分，然后置于70℃烘箱，烘至恒质量，采用百分之一电子天平称重，用于计算成熟期干物质量和收获指数。其中，成熟期干物质量=稻草质量+实粒质量+秕粒质量；收获指数=实粒质量÷成熟期干物质×100%。

1.3.2 产量及产量构成

结合干物质测定的样品，每个小区的实粒称重计数后，人工计数3 个1 000 粒，秕粒全部计数，用于测定每穗粒数、结实率、千粒重（烘干质量）；同时于成熟期移栽稻调查20 丛植株的穗数，直播稻调查0.48 m2（2 个点，每个点0.24 m2）植株穗数，用于计算单位面积有效穗数。

于头季稻、再生稻成熟期人工收割整个小区，头季稻人工收割后，留桩高度为30 cm，蓄留再生稻。每个小区单打单晒，测实产，后换算成标准含水量13.5%的产量。

1.3.3 经济效益

经济效益主要包括成本和产值两部分，其中成本主要包括种子、化肥、农药、除草剂等农资购买费用以及田间管理、成熟期收割等劳力费用；产值包括头季稻产值和再生稻产值两部分。根据当地物价和生活水平进行测算成本和产值，经济效益=（头季稻产值+再生稻产值）-成本，产投比=（头季稻产值+再生稻产值）÷成本。

1.4 数据处理

采用Excel 2003 整理数据，Statistix 8.0 进行方差分析，DPS 7.05 进行相关性和通径分析，LSD 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 栽培方式对头季和再生季产量的影响

从表1 可见，从头季稻来看，与翻耕移栽相比，翻耕直播产量平均增加了3.5%，免耕移栽产量相当。从再生季来看，无论是黄华占还是金农丝苗，均以翻耕移栽的产量最高，免耕移栽次之，翻耕直播最低。方差分析结果表明，各栽培方式对头季稻、再生稻产量的影响均不显著，采用轻简栽培技术（翻耕直播、免耕移栽）并不会造成头季和再生季产量显著下降；而不同基因型对头季稻和再生稻产量影响显著，与金农丝苗相比，黄华占头季稻产量增加了3.2%，再生季产量增加了4.4%。

2.2 栽培方式对头季和再生季产量构成的影响

从表1 可见，从头季稻来看，栽培方式对有效穗数和每穗粒数影响显著。与翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗数平均提高30.3%，每穗粒数平均降低14.9%；免耕移栽各产量构成与翻耕移栽相当。可见，直播可显著提高头季稻的有效穗数，但会抑制每穗粒数的增加；免耕并不会造成头季稻有效穗数和每穗粒数显著下降。栽培方式对结实率、千粒重影响不显著。不同基因型品种之间产量构成差异显著。与金农丝苗相比，黄华占的有效穗数、结实率、千粒重分别高36.0%、3.7%、14.4%，每穗粒数低35.1%。

表1 栽培方式对头季和再生季产量构成的影响

表2 栽培方式对头季和再生季干物质生产的影响

从再生季来看，与翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗数高20.4%，每穗粒数低13.3%，结实率低16.6%。免耕移栽与翻耕移栽在有效穗数和每穗粒数上差异不显著。栽培方式对再生季千粒重影响不显著。不同基因型品种之间再生季产量构成差异显著。与金农丝苗相比，黄华占再生季的有效穗数、结实率、千粒重分别高23.2%、0.1%、4.2%，每穗粒数低17.3%。

2.3 栽培方式对头季和再生季干物质生产的影响

从头季稻来看，与翻耕移栽相比，翻耕直播作物生长速率和干物质分别高14.5%、11.6%，收获指数低3.4%；免耕移栽与翻耕移栽在作物生长速率、干物质量和收获指数上差异不显著。不同栽培方式之间头季稻生育期差异较小。不管是移栽还是直播，又或免耕还是翻耕，水稻在生育期、作物生长速率、干物质量、收获指数上均无显著差异，说明直播和免耕并不会对头季稻的作物生长速率、干物质量、收获指数造成不利影响。不同基因型之间作物生长速率、干物质量差异显著。与金农丝苗相比，黄华占的作物生长速率、干物质量分别高6.4%、5.1%，收获指数低2.2%。

从再生季来看，栽培方式对黄华占再生稻作物生长速率和干物质影响显著，以免耕移栽的作物生长速率和干物质量最高，翻耕移栽次之，翻耕直播最低。栽培方式对金农丝苗再生季作物生长速率、干物质量和收获指数影响不显著。不同基因型品种间再生季作物生长速率和干物质量差异显著。与金农丝苗相比，黄华占再生季作物生长速率和干物质量平均分别增加14.2%和10.7%，收获指数降低3.9%。

2.4 不同栽培方式的经济效益分析

由表3 可知，不同栽培方式间头季和再生季产值差异相对较小，但各栽培方式间的成本投入差异较大，以翻耕移栽的成本投入（22 485 元/hm2）最高，翻耕直播（21 765 元/hm2）次之，免耕移栽（20 235 元/hm2）最低。与翻耕移栽相比，翻耕直播、免耕移栽的成本投入分别减少了3.0%和10.0%。直播成本的降低主要是由于减少了育秧和移栽环节的成本，而免耕成本的降低则是因为减少了整地环节的成本。翻耕直播的效益与翻耕移栽相当；免耕移栽的效益较翻耕移栽增加了707 元/hm2，增幅为6.2%。不同栽培方式之间的产投比存在差异，与翻耕移栽相比，翻耕直播、免耕移栽的产投比分别增加了0.7%～1.8%、5.3%～6.9%。可见，采用轻简栽培技术（翻耕直播和免耕移栽）既可降低生产成本，又不会造成头季稻和再生季产量下降，从而提高水稻的产投比和经济效益。

表3 不同栽培方式下再生稻经济效益分析

3 讨论与结论

已有研究表明，头季直播蓄留再生稻产量与移栽相当，但产量形成特点并不一致，头季直播下再生季的增产优势主要表现在有效穗数和干物质积累上，而头季移栽下再生季增产则主要是依靠每穗粒数和收获指数的提高[14]。柳开楼等[15]研究发现，直播和抛秧等轻简化栽培方式会导致再生季的源库变小，但适期早播可优化直播和抛秧再生季的源库关系，从而提高再生季的产量。本研究结果表明，轻简化栽培方式（翻耕直播、免耕移栽）与传统栽培方式（翻耕移栽）之间头季和再生季产量差异不显著。从产量构成来看，翻耕直播头季有效穗数和每穗粒数与翻耕移栽存在显著差异，与翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗数较多而每穗粒数较少。翻耕直播再生季有效穗数、每穗粒数和结实率与翻耕移栽也存在差异，与翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗数较高而每穗粒数和结实率较低。不管是头季还是再生季，免耕移栽与翻耕移栽在各产量构成上的差异相对较小。李仁英等[16]研究认为，水稻产量与成熟期总干物质量、每穗粒数、有效穗数、结实率呈显著正相关。谢华安等[2，17]研究发现，每穗粒数对头季稻产量贡献最高，有效穗数对再生季产量贡献最高，即头季的高产途径是主攻大穗，再生季的高产途径则是培育足够的有效穗数。本研究中，翻耕直播头季再生季高产优势主要表现在有效穗数上，说明翻耕直播在满足头季以穗多夺取高产的同时，还可为再生季再生芽的萌发提供足够的母茎，为再生季足穗高产奠定物质基础。从干物质生产来看，翻耕直播与翻耕移栽在头季成熟期干物质量和收获指数上存在显著差异，翻耕直播成熟期干物质量较高而收获指数较低。可见，翻耕直播头季成熟期较高的干物质量是其获得高产的重要原因。与之前PENG 等[18]的研究结果一致。不同栽培方式对再生季成熟期干物质量和收获指数影响不显著（除黄华占干物质量外）。说明头季采用轻简化栽培技术并不会造成再生季源的降低，与柳开楼等[15]的研究指出，头季采用直播和抛秧等轻简化栽培技术会导致再生季源显著下降的结果不一致，这可能与种植区间的气候差异有关。

随着农产品成本的提高和城镇化进程的快速发展，当前水稻生产急需解决的关键问题是：如何提高劳动生产率、降低劳动强度和成本、增加农民收入。国内外的稻作经验已经证明，发展水稻机械化生产是解决问题的关键[19]，但川东南地处丘陵山区，田块小且不规整，同时绝大部分田块是泥脚较深的冬水田，难以实现机械化。已有研究表明，发展轻简化栽培技术可提高劳动生产率、降低成本投入和劳动强度、增加农民收入[20-21]。本研究中，轻简化栽培（翻耕直播、免耕移栽）下水稻产值与翻耕移栽相当，但不同栽培方式之间的成本投入存在显著差异。与翻耕移栽相比，翻耕直播、免耕移栽的成本投入分别减少了3.0%和10.0%，因而其产投比分别增加了0.7%～1.8%和12.6%～18.3%。翻耕直播的效益与翻耕移栽相当，免耕移栽的效益较翻耕移栽增加707 元/hm2。由此可见，轻简栽培技术（翻耕直播、免耕移栽）不仅省工、省力、省本，且经济效益较高，在川东南冬水田稻区具有很大的发展前景。