头季稻刈割时期对粮饲型再生稻饲草和再生稻产量、品质及经济效益的影响

2024-08-22 00:00:00吴银发杨水银缪佳利夏宇玲何一帆石笑飞彭廷秦建权赵全志郑常
南方农业学报 2024年1期
关键词:再生稻饲草品质

摘要:【目的】探究头季稻不同刈割时期对粮饲型再生稻饲草和再生稻产量、品质及经济效益的影响,为粮饲型再生稻的高产优质高效种植及南方稻区解决粮饲争地、实现粮饲统筹提供理论依据和技术支撑。【方法】以我国南方稻区大面积作为再生稻种植的品种两优6326和桃优香占为试验材料,设开花期、乳熟期和蜡熟期3个头季刈割时期,分析头季饲草和再生季稻米的产量和品质差异,并对粮饲型再生稻模式的经济效益进行综合评价。【结果】随着刈割时期的推迟,头季干饲草产量逐渐增加,在蜡熟期刈割时最高,两优6326和桃优香占分别达9.17和10.35t/ha。青贮饲草的饲用品质变化趋势与干饲草产量一致,刈割时期越晚,发酵品质越优,相对饲用价值越高,且在蜡熟期刈割时青贮饲草的中性洗涤纤维含量等发酵品质指标均达GB/T25882—2010《青贮玉米品质分级》优质二级标准。再生季水稻产量在开花期刈割时最高,两优6326和桃优香占分别达8.94和8.92tha,之后随着刈割时期的推迟逐渐降低。随刈割时间推迟,再生季稻米各品质指标变化趋势不尽相同,但各刈割处理下的整精米率、直链淀粉含量和垩白度表现达到或接近GB/T17891—2017《优质稻谷》二级标准。再生季稻谷经济收益大幅高于头季饲草,2个品种的总收益、净收益和产出投入比在开花期刈割时最高,平均分别达36755元ha、17450元/ha和1.90,并随着刈割时期的推迟逐渐降低。【结论】以高产优质饲草生产为目的,头季宜在蜡熟期刈割;以高产优质稻米生产为目的,头季宜在开花期刈割,且该模式在开花期刈割时的总体经济效益最高。

关键词:再生稻;刈割时期;饲草;产量;品质;经济效益

中图分类号:S511.42文献标志码:A文章编号:2095-1191(2024)01-0057-11

Effects of mowing time of rice in main season on yield,quality and economic benefit of forage-grain dual-purpose ratoon rice

WU Yin-fa',YANG Shui-yin',MIAO Jia-li',XIA Yu-ling',HE Yi-fan¹,SHI Xiao-fei², PENG Ting²,QIN Jian-quan¹,ZHAO Quan-zhil*,ZHENG Chang¹*

('Collegeof Agronomy,Guizhou University/Institute of Rice Industrial Technology Research,Guiyang,Guizhou550025,China;²College of Agronomy,Henan Agricultural University,Zhengzhou,Henan450046,China)

Abstract:[Objective]To explore the effects of mowing time of rice in main season on yield,quality,and economic benefit of forage-grain dual-purpose ratoon rice,so as to provide theoretical and technical support for production of this rice cropping system with high yield,quality,and efficiency and balancing cereal production and livestock farming in southern China.【Method]Two rice cultivars widely grown for ratoon rice in southern China,Liangyou6326and Taoyou-xiangzhan,were used as materials.The field experiment was carried out in three mowing time treatments,namely flowe-ring,milk,and dough stages.The yield and quality of forage in the main seasonand those of rice in the ratoon season were determined,and the economic benefits of two seasons were evaluated.[Result]With the postponement of mowing time,theyield of dry forage in the main season increased,and the highest yield of Liangyou6326and Taoyouxiangzhan(9.17and10.35tha)reached when the main season was mowedat the dough stage.The change of quality of silage forage was consistent with the yield of dry forage.The later the mowing time was,the better the fermentation qualities were and the higher the relative feed value was.The fermentation qualities such as detergent fiber content neutral of silage forage reached the second grade according to the standard of GB/T25882-2010Silage Maize Quality Grade when the main sea-son was mowed at the dough stage.The yield of rice in the ratoon season decreased with the postponement of mowing time,and the highest yield of Liangyou6326and Taoyouxiangzhan(8.94and8.92tha)reached when the main season was mowed at the flowering stage.Although inconsistent differences in qualities of rice in the ratoon season were found among different mowing times as mowing time postponed,the head rice rate,amylose content and chalkiness ofall treat-ments reached or closed to the second grade according to the standard of GB/T17891-2017High QualityRice.The eco-nomic benefit of rice in the ratoon season was much higher than that of forage in the main season,resulting in thetotal in-come,net income,and output-input ratio of the twoseasons for two varieties were decreased with the postponement of the mowing time,and the highest total income,net income,and output-input ratio reached36755yuan/ha,17450yuan/ha,and1.90,respectively,when the main season was mowed at the fowering stage.【Conclusion]The main season should be mowed at the dough stage if the goal is to produce forage with high yield and high quality,whereas the mowing time should be advanced to the flowering stage if the goal is changed to producerice grain with high yield and high quality.When the main season is mowed at the flowering stage,the economic benefit is the highest for the forage-grain dual-purpose ratoon rice system.

Keywords:ratoon rice;mowing time;forage;yield;quality;economicbenefit

Foundation items:National Key Research and Development Program of China for Youth Scientist(2023YFD2302600);Project of Key Laboratory of Molecular Breeding for Grain and Oil Crops in Guizhou(QKHZYD〔2023〕008);Pro-ject of Key Laboratory of Functional Agriculture of Guizhou Provincial Higher Education Institutions(Qianjiaoji〔2023〕007);National Leading TalentsResearch Project of Guizhou University(702947213301)

0引言

【研究意义】再生稻是指采取合理的栽培措施使头季稻桩上存活的休眠芽萌发生长成穗,进而再收获一季水稻(再生季)的种植模式(段秀建等,2022)。该模式是光温资源种植一季水稻有余而两季不足区域提高稻田复种指数和增加粮食周年产量的重要途径(陈基旺等,2020;Zheng et al.,2022)。再生稻因具有生产成本低和经济效益高的优点,种植面积迅速扩大(彭少兵,2014;Wang et al.,2023a)。然而,以收获两季稻谷为主的传统再生稻模式要进一步推广和发展,存在两大制约因素:一是头季后期因高温影响使籽粒灌浆速率快,导致稻米品质较差,商品价值较低(Peng et al.,2023);二是再生季灌浆期易遭受低温胁迫,导致产量水平较低,且稳产性较差(Xu et al.,2021)。近年来,随着我国畜牧业的快速发展,饲料需求大幅增加,使我国南方地区粮饲争地矛盾日益凸显(付蓉,2008)。为满足饲草需求,每年需从北方调入大量青贮玉米,给养殖企业带来了巨大压力(罗尊长等,2005)。针对上述问题,本课题组前期研究了以头季生产饲草、再生季收获稻谷的粮饲型再生稻模式,该模式将头季水稻提前刈割,可为再生季余留充足的生长时间,大幅提升再生季稻谷产量,既能解决传统再生稻模式头季米质差和再生季产量低且不稳等问题,又能解决南方稻区饲草供给不足问题。因此,在不同刈割时期背景下,明确粮饲型再生稻头季饲草和再生季稻米产量、品质及经济效益的差异,对于实现粮饲统筹、提高稻农综合效益及保障我国粮食安全和畜产品有效供给均具有重要意义。【前人研究进展】日本是国外最早开展饲料稻研究的国家,自1986年以来育成了一系列饲料稻专用品种(Sakai et al.,2003)。同时,日本学者针对以收获两季饲草为主的“一种双收”饲料稻模式,深入研究了饲草生物产量对刈割时期、留桩高度、种植密度和氮肥施用等栽培措施的响应(Nakano and Morita2008;Nakano et al.,2009,2019)。此外,Islam等(2004)研究了不同刈割时期对饲料稻青贮效果的影响,并证明饲料稻越成熟,籽粒重量占比越大,全株青贮饲料稻的发酵特性越差,但生物产量越高。继日本之后,韩国和美国也在饲料稻品种选育和栽培技术方面开展了相关研究(Mcclain,2005;Choi et al., 2007)。我国饲料稻的研究始于20世纪90年代,湖南省基于南方稻区早籼稻积压问题,率先提出饲料稻的开发(唐启源等,2002)。进入21世纪后,饲料稻的选育和青贮加工推动了饲料稻的研究与发展(张建国等,2008)。吴晓杰和韩鲁佳(2005)比较不同乳酸菌制剂添加水平对早籼稻青贮饲料品质的影响,发现添加乳酸菌制剂可显著增加青贮饲料的粗蛋白含量,同时降低中性和酸性洗涤纤维含量,明显改善青贮饲料品质。近年来,由于再生稻的快速发展,也有研究机构和学者开始探索再生稻作为饲料稻的生产潜力。Dong等(2020)开展了以再生稻两季植株作为饲草的研究,探明了在30cm刈割高度及头季刈割后适当喷施赤霉素条件下,可获得较高的饲草生物产量和饲用品质。此外,陈元伟等""""" (2022)在大田试验条件下设3个留桩高度和5个刈割时间,分析不同刈割处理下粮饲型再生稻头季全株生物量、青贮品质及再生季籽粒产量的表现,结果表明,在齐穗后25~30d采用10~20cm留桩高度刈割时头季饲草生物量和品质较好,而在齐穗后10d采用30cm留桩高度刈割时再生季籽粒产量较高。【本研究切入点】目前,有关粮饲型再生稻的研究较少,且已有研究未涉及再生季稻米品质和经济效益分析,缺乏对该模式头季饲草和再生季稻谷产量和品质及两季作物周年经济效益的综合评价。【拟解决的关键问题】以我国南方稻区大面积作为再生稻种植的杂交稻品种两优6326和桃优香占为试验材料,设开花期、乳熟期和蜡熟期3个头季刈割时期,探究不同刈割时期对粮饲型再生稻模式头季饲草和再生季稻米产量、品质和经济效益的影响,以期为粮饲型再生稻的高产优质高效种植及南方稻区解决粮饲争地、实现粮饲统筹提供理论依据和技术支撑。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2021年在贵州省遵义市播州区石板镇进行。试验地海拔930m,属于亚热带季风气候,年平均气温14.7℃,年平均降水量1055mm,年平均日照时数1147h。试验田前茬作物为水稻,土壤理化性质:pH6.21、有机质45.62g/kg、全氮2.84g/kg、速效磷35.81mg/kg、速效钾300.33mg/kg。

1.2试验材料

供试水稻品种为籼型杂交稻两优6326和桃优香占,均为我国南方稻区大面积作为再生稻种植的品种,具有较高的再生能力和适宜的生育期。两优6326是以宣-69S为母本和WH-26为父本杂交育成,桃优香占是以桃农1A为母本和黄华占为父本杂交育成。

1.3试验方法

试验采用裂区设计,主区为刈割时期,副区为品种,3次重复。设3个刈割时期,分别为开花期、乳熟期和蜡熟期。每小区面积25m²(5m×5m)。试验采用秧盘育秧,于3月15日播种,4月18日移栽;移栽方式为机插,机插规格为30cm×14cm,每穴插2~4苗。机插后3d检查漏萸情况,并及时补苗。再生稻头季和再生季肥料施用按当地高产栽培技术管理。头季施用N300kg/ha、P₂O₅150kg/ha和K₂O300kg/ha。氮肥按基肥:分蘖肥:穗肥=3:3:4施用,基肥、分蘖肥和穗肥的施用时间分别为移栽前1d、移栽后7d和幼穗分化期;磷肥作基肥一次施用;钾肥分别作基肥和穗肥等量施用。再生季施用N150kg/ha和K₂O90kg/ha,其中50%氮肥和所有钾肥作促芽肥,于头季饲草刈割前10d施用;另外50%氮肥作提苗肥,于头季饲草刈割后1~3d施用。头季所有刈割处理条件下的留桩高度均为35cm。田间水分管理按常规栽培管理措施进行,为防止串水串肥,小区间采用塑料薄膜包裹田埂隔开,并在四周设独立排灌水沟。全生育期内严格控制病虫草害以防止产量损失。

1.4测定项目及方法

1.4.1生育时期记录根据水稻生育进程,分别记录头季播种、移栽和刈割日期及再生季齐穗和成熟日期。

1.4.2头季干饲草产量测定于头季各刈割时期在每小区中间选取5m²代表性植株进行刈割,将植株样品自然晾干,测算头季干饲草产量。

1.4.3头季青贮饲草发酵品质和饲用价值测定

于头季各刈割时期在每小区选取12范代表性植株进行刈割,采用铡刀将植株样品切成3cm左右的小段,混匀,装入60cm×75cm的青贮袋中,抽真空,使其置于室温条件下自然发酵60d,然后测定头季青贮饲草发酵品质和饲用价值相关指标。参照GB/T6434—2006《饲料中粗纤维的含量测定过滤法》测定粗纤维含量;参照GB/T20806—2006《饲料中中性洗涤纤维(NDF)的测定》和NY/T1459—2007《饲料中酸性洗涤纤维的测定》分别测定中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量;参照GB/T20194—2018《动物饲料中淀粉含量的测定旋光法》测定淀粉含量;参照GB/T6432—2018《饲料中粗蛋白的测定凯氏定氮法》测定粗蛋白含量;参照GB/T6438—2007《饲料中粗灰分的测定》测定粗灰分含量。根据中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量,参照彭安琪等(2019)的方法计算干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值,公式如下:

干物质采食量(%)=120/中性洗涤纤维含量

可消化干物质(%)=88.9-0.779×酸性洗涤纤维含量

相对饲用价值(%)=干物质采食量×可消化干物质/1.29

参照GB/T25882—2010《青贮玉米品质分级》进行头季青贮饲草发酵品质评价。

1.4.4再生季水稻产量测定 于再生季成熟期在每小区中间选取5m²代表性植株进行测产,植株收割后脱粒并将稻谷晒干,然后用风选机去除杂质和空瘪粒。待稻谷吸湿平衡后测定稻谷重量,并用PM-8188-A谷物水分测量仪(KETT,日本)测定籽粒含水量(重复测量3次取平均值),然后换算成标准含水量为13.5%的产量。

1.4.5再生季稻米品质测定于各小区测产所得稻谷中取出约1kg籽粒,置于室内存放3个月,待其理化性质稳定后测定稻米品质相关指标。参照GB/T17891—2017《优质稻谷》测定糙米率、精米率和整精米率等加工品质;利用JMWT12大米外观检测仪(北京东孚久恒仪器技术有限公司)测定长宽比、垩白粒率和垩白度等外观品质;采用凯氏定氮法测定蛋白质含量(彭廷等,2020);参照GB/T17891—2017《优质稻谷》测定直链淀粉含量。

1.4.6经济效益分析经济效益根据经济投入成本和经济产出计算。经济投入成本指水稻生产过程中在市场上租用和购买所需生产要素的实际支出,但不包括土地成本等固定成本。经济产出指售卖头季饲草和再生季稻谷所得。各项生产要素及饲草和

稻谷价格见表1。

相关指标计算公式如下:

式中,Ai和Pi分别表示第i项生产要素的使用量和单位价格。

总收益(元/ha)=头季干饲草产量×饲草价格+再生季稻谷产量×稻谷价格

净收益(元/ha)=总收益-总成本

产出投入比=总收益/总成本

1.5统计分析

采用Excel2019进行数据处理,利用SPSS26.0进行方差分析,通过最小显著差异法(LSD)比较不同处理间差异;采用Sigmaplot12.5作图。

2结果与分析

2.1不同刈割时期对粮饲型再生稻生育进程的影响

由表2可知,在不同刈割时期下,粮饲型再生稻头季饲草的总生育期为122~153d,再生季水稻的总生育期为64~74d。随着头季饲草刈割时期的推迟,再生季水稻的生育进程逐渐延后。在开花期、乳熟期和蜡熟期刈割时,再生季水稻分别于9月下旬、10月上旬和10月中下旬成熟。2个水稻品种相比,两优6326的头季饲草总生育期比桃优香占短5~13d,但两优6326的再生季水稻总生育期比桃优香占长1~9d。

2.2不同刈割时期对头季干饲草产量的影响

由图1可知,随着刈割时期的推迟,头季干饲草产量呈逐渐增加趋势。在开花期、乳熟期和蜡熟期刈割时,两优6326的头季干饲草产量分别为6.27、6.94和9.17t/ha,桃优香占的头季干饲草产量分别为3.33、5.50和10.35t/ha。与开花期相比,两优6326在乳熟期和蜡熟期刈割时的头季干饲草产量分别增加10.7%和46.3%,蜡熟期增产显著(Plt;0.05,下同);桃优香占在乳熟期和蜡熟期刈割时的头季干饲草产量均显著增加,增幅分别为65.2%和210.8%。2个水稻品种相比,两优6326在开花期和乳熟期刈割时的头季干饲草产量分别比桃优香占高88.3%和26.2%,但两优6326在蜡熟期刈割时的头季干饲草产量比桃优香占低11.4%。

2.3不同刈割时期对头季青贮饲草发酵品质的影响

由表3可知,不同刈割时期对头季青贮饲草发酵品质有明显影响且在品种间存在差异。随着刈割时期的推迟,2个品种的头季青贮饲草粗纤维、中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维含量均呈逐渐降低趋势;而淀粉含量呈逐渐升高趋势。两优6326的粗蛋白含量随刈割时间的推迟逐渐增加,粗灰分含量先降低后升高;桃优香占的粗蛋白含量和粗灰分含量均逐渐降低。2个水稻品种相比,两优6326的头季青贮饲草粗纤维、中性洗涤纤维、酸性洗涤纤维和粗灰分含量高于桃优香占,而淀粉含量低于桃优香占,粗蛋白含量在2个品种间的差异较小且表现不一致。参照GB/T25882—2010《青贮玉米品质分级》,在蜡熟期刈割时头季青贮饲草的中性洗涤纤维、淀粉和粗蛋白含量品质指标达优质二级标准(中性洗涤纤维含量≤50%,淀粉含量≥20%,粗蛋白含量≥7%)。

2.4不同刈割时期对头季青贮饲草饲用价值的影响

由表4可知,不同刈割时期对头季青贮饲草干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值有明显影响且在品种间存在差异。对于两优6326而言,蜡熟期刈割条件下的干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值显著高于开花期和乳熟期,但在开花期和乳熟期刈割条件下差异不显著(Pgt;0.05)。对于桃优香占而言,随着刈割时期的推迟,头季青贮饲草干物质采食量、可消化干物质和相对饲用价值均呈逐渐增加趋势,且不同时期间均差异显著。2个水稻品种间饲草价值差异较小且表现不一致。

2.5不同刈割时期对再生季水稻产量的影响

由图2可知,随着刈割时期的推迟,再生季水稻产量呈逐渐降低趋势。在开花期、乳熟期和蜡熟期刈割时,两优6326的再生季水稻产量分别为8.94、8.22和5.46t/ha,桃优香占的再生季水稻产量分别为8.92、6.32和5.70t/ha。与开花期相比,两优6326在乳熟期和蜡熟期刈割时的再生季水稻产量分别降低8.0%和38.9%,蜡熟期降幅达显著水平;桃优香占在乳熟期和蜡熟期刈割时的再生季水稻产量分别显著降低29.2%和36.0%。2个水稻品种在开花期和蜡熟期刈割时的再生季水稻产量相当,但两优6326在乳熟期刈割时的再生季水稻产量比桃优香占高30.1%。

2.6不同刈割时期对再生季稻米品质的影响

由表5可知,不同刈割时期对再生季稻米加工和外观品质有明显影响且在品种间存在差异。加工品质方面,随着刈割时期推迟,2个品种糙米率和精米率变化不一致,整精米率呈先升高后降低趋势。外观品质方面,随着刈割时期推迟,长宽比变化较小,垩白粒率和垩白度均先升高后降低。2个水稻品种相比,除开花期刈割时的整精米率外,两优6326的再生季稻米加工品质优于桃优香占;再生季稻米外观品质表现为两优6326的长宽比低于桃优香占,乳熟期和蜡熟期刈割的垩白粒率和垩白度高于桃优香占。

由图3可看出,随着刈割时期推迟,再生季稻米蛋白质含量先升高后降低,但变化幅度较小。在开花期、乳熟期和蜡熟期刈割时,两优6326的再生季稻米蛋白质含量分别为8.77%、9.61%和9.38%,桃优香占的蛋白质含量分别为8.13%、8.16%和7.89%。由图4可看出,再生季稻米的直链淀粉含量随刈割时期推迟呈逐渐增加趋势。在开花期、乳熟期和蜡熟期刈割时,两优6326的再生季稻米直链淀粉含量分别为12.74%、13.58%和16.97%,桃优香占的直链淀粉含量分别为13.99%、16.54%和17.38%。与开花期相比,两优6326在乳熟期和蜡熟期刈割时的再生季稻米直链淀粉含量分别显著增加6.6%和33.2%,桃优香占分别显著增加18.2%和24.2%。2个水稻品种相比,两优6326的再生季稻米蛋白质含量高于桃优香占,但直链淀粉含量低于桃优香占。

整体来看,随刈割时间推迟,再生季稻米各品质指标变化趋势不尽相同,但各刈割处理下的整精米率、直链淀粉含量和垩白度表现达到或接近GB/T17891—2017《优质稻谷》二级标准(整精米率≥50%,直链淀粉含量在14%~24%,垩白度≤5%)。

2.7不同刈割时期对粮饲型再生稻经济效益的影响

由表6可知,不同刈割时期条件下粮饲型再生稻的经济效益存在明显差异。随着刈割时期推迟,头季饲草的收益逐渐增加,相反,再生季稻谷的收益逐渐降低。2个品种的总收益、净收益和产出投入比在开花期刈割时最高,平均分别达36755元/ha、17450元/ha和1.90,并随刈割时期的推迟逐渐降低。

与开花期相比,两优6326在乳熟期和蜡熟期刈割时的净收益分别降低2540和12404元/ha,产出投入比分别降低0.13和0.63;桃优香占在乳熟期和蜡熟期刈割时的净收益分别降低9276和9762元/ha,产出投入比分别降低0.48和0.51。

3讨论

3.1刈割时期对头季饲草产量和品质的影响

随着人们生活水平的不断提高,肉、蛋、奶等动物性食品消费比例呈上升趋势。因此,在保障国家粮食绝对安全的前提下,加大畜牧业发展所需的饲草生产,保障畜产品的有效供给十分重要。粮饲型再生稻模式利用水稻的再生特性,可在收获一季稻谷的基础上再收获一季饲草,适宜的刈割时期是协调头季饲草和再生季稻谷产量高低的关键因子。本

研究结果显示,头季干饲草产量随着刈割时期的推迟而逐渐增加,蜡熟期刈割时产量最高,且最高产量超过10.0t/ha。彭廷等(2020)在豫南地区开展有关粮饲型再生稻的研究结果也表明,刈割时间越晚,水稻植株光合产物积累越多,头季收获青贮或干饲草的产量也越高。张巫军等(2023)在大田试验条件下通过设倒4叶期、倒2叶期和齐穗期3个刈割时期,探讨头季饲草产量的变化,尽管该研究中的刈割时期处理与本研究有所区别,但研究结果同样证明头季干饲草产量随刈割时期的推迟呈增加趋势。

青贮是指在密闭环境下,通过乳酸菌发酵,使青饲料保持其营养品质的一种技术(张德玉等,2007)。在本研究中,刈割时期越晚,头季青贮饲草的发酵品质越优。参照GB/T25882—2010《青贮玉米品质分级》,在蜡熟期刈割时头季青贮饲草的多个发酵品质指标可达优质二级标准,与前人研究结果相似(彭廷等,2020)。此外,蜡熟期刈割时头季青贮饲草的相对饲用价值显著高于开花期和乳熟期。根据美国的草地质量标准,相对饲用价值越大,说明该饲草的营养价值越高(钟小仙,2005)。在本研究中,蜡熟期刈割时头季青贮饲草的相对饲用价值超过100,达优质二级标准。不过,也有研究发现,水稻全株青贮饲草的体外干物质消化率会随着刈割时期的推迟而逐渐降低(张佩华等,2007),这是因为伴随籽粒的不断成熟,整粒稻谷在动物体内未被消化而直接随粪便排出的比例增加,尤其是对于蜡熟期以后收割的饲草。

3.2刈割时期对再生季稻米产量和品质的影响

头季收割时间是影响再生季稻谷产量水平的关键因素之一(熊洪等,2000)。在以收获两季稻谷为主的传统再生稻模式中,为了不影响头季高产,稻农一般在90%以上籽粒黄熟时进行收割(徐富贤等,2015;肖人鹏等,2021)。但头季过迟收割通常会使再生季遭遇低温冷害而不能安全齐穗,最终造成产量较低,尤其对于生育期较长的品种或温光资源有限的区域,其再生季产量大多在3.0t/ha以下(李燕容等,2019)。在粮饲型再生稻模式中,由于头季水稻植株被提前收割作为饲料,再生分蘖的生长时间延长,有利于再生季稻谷产量提高。本研究结果显示,在不同刈割时期处理下,再生季稻谷产量的变化范围为5.46~8.94t/ha,以开花期刈割时的产量最高。这主要是因为头季在开花期刈割后,再生季植株生长期间温光资源较丰富,避免了后期低温对籽粒灌浆的影响,从而促进再生稻高产的形成(彭廷等,2020;Peng et al.,2023)。而且,头季开花期时大部分碳水化合物和氮素营养物质仍储存在茎杆中,未向籽粒转运,从而促进再生芽的萌发伸长,增加了再生季的有效穗数(Zheng et al.,2023)。此外,由于收割时间提前,有效降低了头季生育后期因群体过于荫蔽和气候高温高湿导致的病虫害风险,特别是纹枯病和稻飞虱的危害,从而保证头季稻桩的健康生长,提高再生季的稳产性。

在传统再生稻模式中,再生季的稻米品质一般优于头季,主要表现在再生季稻米整精米率较高,垩白粒率较低,胶稠度值较大等(刘国华等,2002;杨晨等,2022)。这主要是因为再生季灌浆结实期温度较低,昼夜温差较大,降低籽粒灌浆速率,提高籽粒充实度和透明度,从而提高稻米加工和外观品质(Wang et al.,2023b)。此外,再生季化肥和农药的施用量较少,也提高了稻米的蒸煮食味品质和安全品质(王飞和彭少兵,2018)。有研究指出,再生季稻米品质与晚稻相当,种植再生稻也被认为是生产优质稻米的重要途径(吕成达,2020)。然而,粮饲型再生稻模式下再生季稻米品质的相关报道仍较少,在本研究中,不同刈割时期处理下再生季的稻米品质差异较大,不同品质指标之间的变化规律不一致。从加工品质和营养品质来看,乳熟期刈割时的整精米率和蛋白质含量高于开花期和蜡熟期,但外观品质表现相反,蒸煮食味品质中的直链淀粉含量则表现为蜡熟期优于其余2个刈割时期。尽管存在这些差异,但各处理中再生季稻米的整精米率、直链淀粉含量和垩白表现达到或接近GB/T17891—2017《优质稻谷》二级标准,表明粮饲型再生稻模式可在收获一季优质饲草的同时生产一季优质稻米。

3.3刈割时期对粮饲型再生稻经济效益的影响

经济效益可直观地反映某一种植模式的利润,是农民在作物生产过程中的主要关注点。在粮饲型再生稻模式中,不同刈割时期处理下收益变化趋势与产量相似,头季饲草的收益随刈割时期的推迟而逐渐增加,再生季稻谷的收益则逐渐降低。综合来看,两季的总收益随刈割时期的推迟而逐渐降低,主要是因为再生季稻谷的市场价格远高于头季饲草,从而使再生季稻谷的收益占比更大。最终,粮饲型再生稻模式的净收益和产出投入比也随刈割时期的推迟而逐渐降低。若只考虑整个系统的经济效益,则在开花期刈割收益最高。同时,在开花期刈割也可最大限度保证再生季水稻的高产性和稳产性,满足市场优质大米供给和保障国家粮食安全,并额外收获一季饲草,促进南方地区畜牧业发展。在贵州地区,立体气候特征明显,水稻种植区域从海拔150m到1800m均有分布。根据早期研究显示,贵州省海拔600m以下的区域年均温在18℃左右,秋季光热条件较好,适宜种植传统再生稻,而其他区域发展再生稻较困难(尹从新,1993)。然而,粮饲型再生稻技术有望使贵州地区“一种两收”的区域扩大。如在海拔600m以下的区域,可适当推迟头季饲草的刈割时期,尽可能实现两季高产;而在海拔600m以上的区域,可提前收割饲草,以生产高产优质的再生稻米为主。但是,粮饲型再生稻模式在不同海拔区域的配套栽培技术还需进一步研究。其中,选用干物质日积累量较高的水稻品种可能是一个重要的研究方向。

4结论

本研究条件下,不同刈割时期对粮饲型再生稻头季饲草和再生季稻谷的产量、品质及总体经济效益均有明显影响。以高产优质饲草生产为目的,头季宜在蜡熟期刈割;以高产优质稻米生产为目的,头季宜在开花期刈割,且该模式在此期刈割时的总体经济效益最高。

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(责任编辑 王晖)

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