不同移栽密度下氮素調控對雜交中稻-再生稻產量和稻米品質的影響

蔣鵬 徐富賢* 劉茂 熊洪 張林 朱永川 周興兵 郭曉藝 陳琳

（1四川省農業科學院水稻高粱研究所/農業部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，四川德陽618000；2四川省作物生理生態及栽培重點實驗室，四川溫江611130；*通訊作者：xu6501＠163.com）

水稻是我國重要的糧食作物，全國有超過60%以上的人口以稻米為主食。據估計，到2030年我國糧食總產量需達到7.1億t才可滿足我國人口增長和經濟發展的需求[1]。提高單產，或擴大種植面積，又或增加復種指數，均可實現糧食總產量的持續增加[2-3]。然而，20世紀60年代以來水稻單產年均增長率呈持續下降趨勢，近10年水稻單產水平也徘徊不前[4]。另外，由于我國城鎮化和工業化的快速發展，使得糧食主產區可用于水稻種植的稻田迅速減少[5]。基于單產增長率減小和種植面積下降等因素，提高耕地復種指數就成為了確保我國糧食總產持續增長的有效途徑。然而，傳統的雙季稻種植受勞動力短缺、效益低等因素制約，播種面積已從20世紀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、水和養分條件下，萌發再生蘗，進而抽穗成熟的水稻。與雙季稻模式相比，再生稻具有生育期短、省工、節本、資源利用效率高、品質好、經濟效益高等優點，種植再生稻顯然成為了緩解勞動力緊張、提高復種指數、增加稻田單位面積稻谷產量的重要措施，且我國現階段已成功選育和鑒定了一批頭季產量高、再生力強的品種（組合）[7-8]。

水稻產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持續提高雜交中稻頭季、再生季產量對保障我國糧食安全和增加農民收入具有重要意義。種植密度和氮肥管理作為水稻生產的兩項主要栽培管理技術，備受研究者關注。研究表明，通過合理密植和優化氮肥管理可顯著提高水稻產量，氮、磷、鉀養分利用效率顯著提高[10-11]。但隨著我國農村城鎮化的推進，農村勞動力加速向城市轉移，導致從事水稻生產的勞動力日趨短缺；農民為了減少水稻生產勞動力的投入，大幅度的簡化水稻栽培管理環節[12]，如一些農民通過稀植來減少插秧勞動力的投入[13]，且普遍認為通過增加施氮量可促進水稻分蘗進而彌補因基本苗不足造成的產量損失。Huang等[14]研究發現，稀植條件下，即使增施45%氮肥也不能彌補因基本苗不足而導致的早稻產量下降。冉茂林等[15]研究發現，頭季有足夠健康的母莖數是再生芽萌發和再生稻高產的基礎。李木英等[16]研究表明，隨頭季移栽密度的增加，再生季產量呈先增加后下降的趨勢。研究還表明，再生季的有效穗數對產量貢獻最大，每穗粒數次之，千粒重第三[17-19]。可見，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，還可為再生季提供更多的母莖，為再生季增穗高產奠定基礎。再生芽的數量除了受母莖數量影響外，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]研究發現，在尿素用量為0～225 kg/hm2范圍內，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、每穗實粒數、產量呈顯著正相關。楊東等[21]研究指出，適當增加再生稻頭季中、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，增加干物質產量，進而提高頭季和再生季產量。然而，針對頭季不同移栽密度下氮素調控對頭季、再生季理想高產群體構建、產量形成特點及稻米品質影響的研究較少。為此，本文研究了不同移栽密度下氮素調控對中稻蓄留再生稻產量形成特點和稻米品質的影響，以期為中稻蓄留再生稻兩季高產栽培基本苗的確定和氮素調控提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2016—2017年在四川省農業科學院水稻高粱研究所瀘州基地進行。該地區屬于亞熱帶濕潤氣候區，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，年日照時數約1 300 h，無霜期340 d。供試水稻品種為雜交中稻旌優127，種子由四川省農業科學院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗設計

試驗設 3 種移栽密度：D1，低密，12 萬叢/hm2；D2，中密，18 萬叢/hm2；D3，高密，24 萬叢/hm2。設 3 種氮素調控方式：N0，0 kg/hm2；N1，225 kg/hm2，基肥∶分蘗肥∶促花肥∶保花肥=5∶2∶2∶1；N2，測苗定氮施肥，詳見表 1。裂區設計，氮肥為主區，密度為副區，副區面積為20 m2，3次重復。主處理間作田埂并覆蓋塑料薄膜，防止串肥。磷、鉀肥按當地習慣施用。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 測定項目及方法

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，以該全展葉為測定葉，采用日本生產的SPAD-520測定，每片葉片分別選取上、中和下部3個點（相鄰2個點之間間隔2～3 cm），每小區測定10片葉，取平均值作為該小區的測定值；測定值與預設閥值比較，確定促花肥、保花肥和粒芽肥的施用量。

表1 N2處理的施氮時期和施氮量 （kg/hm2）

1.3.2 產量構成測定

于頭季稻、再生稻成熟期每小區取5叢植株，考察每穗粒數、結實率、千粒重，同時每小區調查20叢植株的穗數，用于計算單位面積有效穗數。

1.3.3 產量

于頭季、再生季成熟期整個小區收獲測產，產量換算成13.5%標準含水量。頭季稻人工收割后，留樁高度為30 cm。

1.3.4 稻米品質

頭季、再生季稻谷收獲曬干后，每小區隨機取500 g，儲藏3個月，用于測定稻米品質。

1.4 數據處理

采用Excel 2003整理數據，Statistix 8.0進行方差分析，LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 對雜交中稻頭季、再生季以及兩季總產量的影響

由表2可知，不同移栽密度下氮肥氮素調控對雜交稻頭季、再生季、兩季產量影響顯著。在各移栽密度下，雜交中稻頭季、再生季、兩季總產量均隨施氮量的增加呈先升高后下降的趨勢。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、再生季和兩季總產量分別達到了 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，在雜交中稻-再生稻栽培體系中，通過合理密植，同時采用測苗定氮施肥技術可實現雜交中稻頭季、再生季、兩季總產量的協同提高。

表2不同移栽密度下氮素調控對雜交中稻產量的影響 （t/hm2）

表3不同移栽密度下氮素調控對頭季產量構成的影響

2.2 對雜交中稻頭季產量構成的影響

由表3可知，移栽密度和氮素調控對雜交中稻頭季有效穗數、每穗粒數、穎花量影響顯著。與N0處理相比，N1和N2處理頭季有效穗數分別提高了25.0%和18.2%，每穗粒數分別提高了3.1%和13.5%，穎花量分別提高了28.8%和32.9%，說明施氮可顯著提高頭季有效穗數、每穗粒數和穎花量。N1處理頭季稻有效穗較N2處理平均高5.7%，但其每穗粒數和穎花量較N2處理分別低9.2%和3.1%。不同氮肥調控模式對頭季稻結實率和千粒重影響不顯著。隨移栽密度的增加，頭季有效穗數、穎花量呈增加趨勢，但每穗粒數呈下降趨勢；與D1和D2處理相比，D3處理頭季每穗粒數分別減少了13.8%和3.9%，有效穗數分別增加了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，移栽密度對雜交中稻頭季結實率和千粒重影響不顯著。

表4不同移栽密度下氮素調控對再生稻產量構成的影響

2.3 對雜交中稻再生季產量構成的影響

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

2.4 對雜交中稻頭季、再生季稻米品質的影響

由表5可知，移栽密度和氮素調控對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。整精米率以N0處理最低，N2處理最高。移栽密度對頭季堊白粒率、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%。移栽密度對雜交中稻頭季蛋白質含量影響不顯著，但氮素調控對頭季稻米蛋白質含量影響顯著。一般以N0處理稻米蛋白質含量最低，N2處理最高。與N0、N1處理相比，N2處理稻米蛋白質含量平均分別增加了22.6%、6.9%。移栽密度和氮素調控對頭季稻米直鏈淀粉含量、膠稠度、粒長、粒寬、長寬比影響不顯著。

由表5還可以看出，移栽密度和氮素調控對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%。移栽密度和氮素調控對再生季稻米堊白粒率影響不顯著，但對堊白度影響顯著。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含量均低于N1處理，但差異不顯著。移栽密度和氮素調控對再生季稻米膠稠度、粒長、粒寬、長寬比影響不顯著。此外，比較9個不同密肥處理頭季、再生季稻米加工品質和外觀品質結果發現，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較低。

表5移栽密度和氮素調控對雜交中稻頭季、再生季稻米品質的影響（2017年）

3 討論與結論

水稻產量可直接分解為群體穎花量（有效穗數×每穗粒數）、結實率和粒重，即庫容與充實兩個部分[22]。謝華安[23]認為，擴大庫容量是頭季和再生季獲得高產的關鍵，但頭季和再生季擴庫的途徑有所不同，其中頭季是在穩定穗數的基礎上，主攻大穗，而再生季則主要是依靠多穗。楊堅等[24]研究發現，頭季、再生季產量與有效穗數、每穗粒數、結實率顯著相關。曹國軍等[9，25]研究發現，頭季、再生季產量與有效穗數、每穗粒數呈顯著正相關。本研究結果表明，頭季產量與有效穗數、群體穎花量呈顯著正相關，再生季產量與有效穗數、每穗粒數、群體穎花量、結實率呈顯著正相關，粒重與頭季、再生季產量相關性不明顯。由此可見，增穗擴庫是頭季獲得高產的關鍵；協同提高有效穗數和每穗粒數形成高庫容，并保持較高的結實率是再生季獲得高產的重要途徑。謝小兵等[26]研究表明，密植能顯著提高超級稻有效穗數和群體穎花量，是擴庫的重要途徑。本研究中，隨移栽密度的增加，頭季、再生季產量呈增加趨勢，與低密和中密處理相比，高密處理頭季、再生季產量分別提高了10.9%、9.1%和5.9%、2.4%，較高的有效穗數和群體穎花量是其增產的主要原因。說明在雜交中稻-再生稻生產體系中，合理密植有利于頭季、再生季產量的提高。本研究中，高密條件下，N2處理頭季有效穗數與N1處理相當，但N2處理再生季有效穗數較N1處理高了17.1%。說明在雜交中稻-再生稻生產體系中，再生季有效穗數除了與再生芽的母莖數量有關外，可能還與再生芽存活成穗有關。即提高再生芽存活率，形成更多的有效穗數是再生季獲得高產的關鍵。徐富賢等[27]研究發現，施用促芽肥有利于提高再生芽存活率，促進再生芽伸長，協調穗粒結構。冉茂林等[18]研究表明，施促芽肥能顯著提高頭季稻樁營養水平，增強根系活力，促進腋芽萌發。林文雄等[28]認為，頭季成熟期至再生季齊穗期根系活力的強弱，直接影響再生季產量的高低；頭季健壯的根系和一定數量新生根系的有效結合可促進再生芽萌發成苗、增加有效穗數，是再生季增產的關鍵。楊東等[21]認為，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水稻分蘗，進而增加有效穗數[29]；促花肥可促進穎花分化，保花肥可有效的減少穎花退化，進而形成大穗[30-31]。本研究中，N1處理氮素主要分基肥、分蘗肥、促花肥、保花肥4次施用；N2處理除了基肥、分蘗肥、促花肥、保花肥外，還增施了促芽肥，且促花肥、保花肥、促芽肥均是采用測苗定氮施肥技術，即根據植株的氮素情況進行施肥，確保了植株需氮與供氮協調統一。與N1處理相比，N2處理基肥和分蘗肥減少了49.2%，頭季有效穗數減少了5.4%，促花肥和保花肥增加了33.3%，每穗粒數增加了10.1%，結實率和粒重與N1處理相當；再生季N2處理有效穗數較N1處理平均增加10.2%，說明于頭季齊穗期施用促芽肥既可確保頭季庫容充實，又可為再生芽的萌發提供物質基礎。可見，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量較高，分別可達 8.93、1.95、10.88 t/hm2。

蔣鵬等[11]研究發現，移栽密度對雜交稻糙米率、精米率、直鏈淀粉影響較小，對堊白粒率、堊白度、膠稠度影響較大。徐春梅等[32]研究表明，移栽密度對糙米率、整精米率、堊白度、膠稠度、蛋白質影響較大，且隨移栽密度增加，整精米率呈下降趨勢，蛋白質含量呈增加趨勢。也有研究認為，移栽密度過密或過稀均會導致堊白粒率、堊白度上升[33-34]。本研究中，移栽密度對頭季、再生季稻米加工品質、外觀品質、營養品質、食味品質、粒型均無顯著影響（除頭季整精米率和再生季堊白度外）而氮素調控對稻米品質有顯著影響。蔣鵬等[35]研究發現，糙米率、整精米率、蛋白質含量隨施氮量的增加呈增加趨勢，堊白粒率、堊白度對氮肥的響應因品種而異。徐春梅等[36]研究表明，施氮可增加天優華占及其雙親稻米的粒長和蛋白質含量，降低堊白粒率。嚴凱等[37]研究發現，施氮量的增加在提升稻米碾磨品質的同時降低了外觀品質和食味品質。本研究結果顯示，施氮顯著提高了頭季稻米蛋白質含量，N1、N2處理頭季蛋白質含量顯著高于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含量平均分別增加了6.9%，其較高的蛋白質含量可能與齊穗期施氮（促芽肥）有關。再生季稻米蛋白質含量呈N0＞N1＞N2的趨勢，說明施用促芽肥不僅可以提高再生季產量，還可改善再生季稻米的食味品質。此外，從不同密肥組合來看，高密與測苗定氮組合（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，堊白粒率、堊白度也相對較低。本研究結果還表明，再生季的產量顯著低于頭季，糙米率、精米率與頭季相當，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、粒寬再生季均低于頭季，但蛋白質含量、長寬比再生季均高于頭季，與鄭蘋立等[38]研究結果基本一致。