不同肥源及其施肥運籌對中稻-再生稻生長和產量的影響

張海維，姜碩琛，孔 盼，胡豐琴，杜 斌，朱建強

（長江大學農學院，湖北 荊州 434025）

再生稻是第一季水稻收獲后，誘導頭季腋芽生長發育，再次成熟的一季水稻［1］。在種植單季稻溫、光資源有余，而種植雙季稻溫、光資源不足的地區，再生稻可有效提高復種指數，增加單位面積水稻產量［2］。此外，再生稻具有省工省肥、低投入、低污染和米質優良等優點，對提高糧食產量、增加農民收益和實現水稻的可持續發展具有重要意義［3-4］。關于再生稻生長，有早稻-再生稻和中稻-再生稻2種模式，其中，早稻-再生稻是主要種植模式，該模式通常在3月下旬于保溫棚育秧，4月中下旬移栽［5］，這限制了冬季作物的生長時間；而中稻-再生稻模式可以在5月中旬移栽［6］，能為大田輪作模式提供更多選擇，有利于再生稻可持續發展，但有關中稻-再生稻的研究目前報道較少。

在水稻生產中，氮肥是影響水稻產量的關鍵因素，在過去的半個世紀，氮肥的大量施用為我國水稻產量急劇增加作出了重大貢獻［7］，但氮肥的過量施用往往會降低氮肥的利用率［8］，未被水稻利用的氮肥通過地表徑流、滲漏以及氨揮發的形式而損失，引起環境面源污染［9］，此外氮肥利用率過低也不利于水稻生長和產量增長［10］。因此，以氮、磷、鉀三元素為主的各種復合肥在生產中得到廣泛應用。目前，基施氮磷鉀復合肥、追施尿素是最為普遍的施肥方式，此外，為培肥地力、提高肥料利用率，有機無機復混肥和緩控釋復合肥的應用也日益廣泛。有研究指出，長期施用有機無機復混肥可提高土壤細菌的多樣性和土壤酶活性以及農田生態系統的生產力［11］，可減少氮和鉀的地表徑流流失量［12］，能提高籽粒氮含量和水稻產量［13］；施用緩/控釋肥可提高水稻產量、提升稻米品質［14］、減少氮肥流失［15］。關于再生稻稻田氮肥施用，以往的研究主要集中在氮肥用量［16-17］和各時期氮肥施用配比上［18-19］，對總施氮水平相同下不同肥源氮的作用效果報道較少。

本文以不施用氮肥作為空白對照，選擇復合肥、緩控釋復合肥、有機無機復混肥作為主要基肥進行田間試驗，觀察了中稻-再生稻品種兩優1208的生長及產量表現，以便為中稻-再生稻施肥增效提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及其水稻種植情況

本試驗于2020年在湖北省荊州市長江大學農業科技示范基地（30°21′N，112°09′E）進行，該地屬北亞熱帶農業氣候帶，年平均氣溫16.5℃，≥10℃積溫5094.9～5204.3℃，無霜期240～260 d，年平均降水量1095 mm，年平均日照時數1718 h。種植制度為中稻、冬小麥輪作，土壤為偏粘性淹育型水稻土，土壤（0～20 cm土層）有機質21.4 g/kg、全氮2.24 g/kg、全磷0.54 g/kg、全鉀3.67 g/kg、堿解氮89.6 mg/kg、有效磷51.3 mg/kg、速效鉀114.6 mg/kg、pH值6.8。供試水稻品種為兩優1208。田間試驗采用育秧移栽的方式，5月1日播種，6月1日移栽，株行距為40 cm×20 cm，每穴種植2株，頭季稻留樁高度為40 cm左右。除施肥按試驗處理操作外，田間水管理和植保與常規中稻-再生稻稻田完全相同。

1.2 試驗設計

試驗用的主要基肥有3種：1）緩控釋復合肥，含N 26%（其中涂層緩釋氮15%）、P2O510%和K2O 12%；2）有機無機復混肥，含有機質15%、N 18%、P2O510%、K2O 12%；3）普通復合肥（氮磷鉀復合肥），N、P2O5、K2O含量均為15%。在不同試驗處理中，所需的全部磷肥和需要基施的氮肥均由基肥提供；所需基施的磷、鉀基肥不能滿足的部分，分別用磷肥（過磷酸鈣，P2O545%）和鉀肥（氯化鉀，K2O 60%）補充。

本試驗面向再生季所施的促芽肥和提苗肥均為尿素，折氮（N）用量為25 kg/hm2，施肥處理僅針對頭季稻，其磷肥（P2O5）、鉀肥（K2O）的施用量分別為63.0和135 kg/hm2，氮肥（N）施用總量分為0和120 kg/hm22個水平。以施磷鉀肥不施氮肥的處理為對照（CK），按施用的主要基肥不同，在施氮總量120 kg/hm2下設2種基肥與追肥比例：基施緩控釋復合肥時，氮肥作為基肥、蘗肥和穗肥施用的比例為8∶0∶2；基施有機無機復混肥和復合肥時，氮肥作為基肥、蘗肥和穗肥施用的比例為5∶3∶2。在鉀肥施用總量（K2O 135 kg/hm2）相同的情況下，按照基肥與穗肥5∶5分施。試驗共設4個施肥處理，各處理施肥方案見表1。在CRF、OCF、CF 3個處理中（表1），追施的氮肥均為尿素、鉀肥為氯化鉀。試驗小區為矩形，寬3 m、長（南北走向）10 m，面積30 m2，按每處理3個重復共設12個小區。

表1 再生稻稻田頭季稻施肥處理 （kg/hm2）

1.3 觀測記載、樣品采集與測定

（1）生育期調查：觀測記載頭季稻的移栽期、分蘗盛期、抽穗期、成熟期和再生稻的抽穗期、成熟期生育進程。

（2）干物質積累和葉面積測定：在頭季稻的分蘗盛期、抽穗期和成熟期，再生稻的抽穗期和成熟期，每小區調查100穴植株的莖蘗數，計算單穴平均莖蘗數，據此每小區取代表性植株5穴，測量葉片的長、寬，分別按式（1）、（2）計算葉面積（LA）和葉面積指數（LAI）。將5穴水稻地上部分成莖、葉和穗（水稻分蘗盛期僅分為莖、葉），在105℃下殺青30 min，80℃烘干至恒重，測定各部分干物質重。

式中：LA、L和W分別表示待測綠色葉片的葉面積、長度和寬度，0.75為校正系數；LAI表示一定稻田面積（A）上水稻植株所有綠色葉片的總葉面積與A之比，即葉面積指數。

（3）葉片SPAD值測定：在頭季稻分蘗盛期和抽穗期以及再生稻抽穗期，每個小區根據單穴平均莖蘗數選擇5穴水稻，用SPAD-502葉綠素計于晴天9：00～11：30測定SPAD值。測定時選擇水稻劍葉（分蘗盛期選擇頂部全展葉）測定1/2處及其上下3 cm、葉寬1/4或3/4的位置，每穴水稻重復測定3次，3次平均值作為該穴水稻葉片的SPAD值。

（4）產量及其構成：在水稻成熟期，每個小區根據單穴平均莖蘗數選擇5穴水稻，測定每穗穎花數，用水漂法區分飽粒（沉入水底者）和空癟粒，計算飽粒結實率和稱取飽粒千粒重，并計算收獲指數。每個小區根據平均莖蘗數選擇200穴水稻測定實際產量，烘干籽粒含水率至14%以下時測定千粒重和產量。

（5）氮肥利用率：用氮素農學效率和氮素偏生產力表征，分別按式（3）和（4）計算。

1.4 數據與分析

用Excel 2013和SPSS 21.0進行數據處理與統計學分析，采用Duncan法進行多重比較，顯著水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻生育進程的影響

根據作物生育進程觀測記載，表2給出了不同施肥處理下頭季稻和再生稻的生育進程?？梢钥闯?，施肥影響水稻生育期的長短，氮磷鉀營養元素具備的3個施肥處理其水稻全生育期達156～157 d，均長于不施氮肥僅施磷鉀肥CK的生育期（146 d），其中頭季稻移栽至抽穗期長3～4 d，抽穗期至成熟期長2 d，再生季稻收獲至抽穗期長1 d，抽穗期至成熟期長4 d。由此可見，不施氮肥會引起水稻早衰，相應地其生育期也會縮短。

表2 不同施肥處理下中稻-再生稻的生育進程 （d）

2.2 不同施肥處理對水稻生長的影響

2.2.1 對水稻葉面積指數的影響

圖1結果表明，不同施肥處理對水稻LAI有顯著影響。各處理按LAI大小排列的順序在頭季稻分蘗盛期和抽穗期為CF＞CRF＞OCF＞CK，在成熟期為CRF＞OCF＞CF＞CK；在再生季稻抽穗期為OCF＞CRF＞CF＞CK，成 熟 期 為CRF＞OCF＞CF＞CK。綜上分析，LAI在頭季稻生長前期以CF處理最高，在頭季稻生長后期以CRF處理最高，在再生季以CRF和OCF處理較高。

圖1 不同處理下頭季稻和再生稻的葉面積指數

2.2.2 對水稻SPAD值的影響

由圖2可知，不同施肥處理對水稻SP AD值有一定影響（頭季稻成熟期除外），各處理按SPAD值大小排列順序，在頭季稻分蘗盛期和抽穗期為CF＞CRF＞OCF＞CK；在再生季稻抽穗期為CRF＞OCF＞CF＞CK，成 熟 期 為OCF＞CRF＞CF＞CK。顯而易見，水稻SPAD值在頭季稻生長前期CF最高，在再生季CRF和OCF較高。

圖2 不同氮肥類型下頭季稻和再生稻的SPAD值

2.2.3 對水稻干物質積累量的影響

由圖3可知，不同施肥處理對水稻不同生育階段干物質積累量（DW）的影響不盡相同。在頭季稻分蘗盛期各施肥處理的DW無顯著差異，在頭季稻抽穗期和成熟期，CF、CRF、OCF 3個處理的DW彼此并無顯著差異，但它們的DW均顯著高于CK，說明施氮與否對水稻DW影響很大；在再生稻抽穗期和成熟期，各處理按DW大小排列順序為OCF＞CF＞CRF＞CK，該結果說明施有機無機復混肥對培肥地力、促進再生季水稻生長有明顯作用。

圖3 不同施肥處理下頭季稻和再生稻的干物質積累

綜上，不同處理對頭季稻和再生稻LAI、葉片SPAD值和DW的影響分析，從兼顧頭季稻和再生稻的生長考慮，建議施肥方案首選CRF，其次是OCF。

2.3 不同施肥處理對水稻產量、產量構成和氮素利用率的影響

2.3.1 對頭季稻產量及產量構成的影響

由表3可看出，CF、CRF和OCF處理之間的產量差異不顯著，但它們的產量都顯著高于CK；各處理在有效穗數上的表現為CF＞CRF＞OCF＞CK，在每穗粒數和結實率上表現為OCF＞CRF＞CF＞CK。

表3 不同施肥處理下頭季稻的產量及產量構成

2.3.2 對再生稻產量及產量構成的影響

由表4試驗結果可知，3種處理CF、CRF、OCF在產量構成上并無顯著差異，從再生稻產量看以施肥處理OCF效果最佳，CRF次之，即基施有機無機復混肥對再生季水稻增效最明顯，基施緩控釋復合肥增產效果較好。

表4 不同施肥處理下再生稻的產量及產量構成

2.3.3 對水稻總產與氮素利用的影響

由表5試驗結果可以看出，CF、CRF、OCF處理下兩季水稻的總產量和氮素利用率均無顯著差異，相對而言，OCF處理的產量最高。

表5 不同施肥處理下水稻的總產量及氮素利用率

3 討論

再生稻可提高我國種植一季水稻熱量有余而雙季水稻熱量不足地區水稻的復種指數，是一種提高水稻產量和農民經濟收入的稻作模式。早稻-再生稻模式從移栽至成熟，一般由4月中下旬至10月中下旬。對于江漢平原稻麥、稻油輪作稻田而言，其冬季作物的生長時間與早稻-再生稻生長時間沖突［20］，加之種植綠肥因光、溫資源不足，出苗差，實行早稻-再生稻模式的稻田通常冬季閑置，這不利于充分利用耕地資源。本研究中，兩優1208作中稻-再生稻移栽至成熟的生長時間在6月1日至10月上旬，為冬季作物的生長提供了充足的時間，也為冬季作物類型、品種和播期提供了更多的選擇?？梢杂行Ы鉀Q早稻-再生稻模式中冬閑田問題，有助于提高土地利用率和生產率。

水稻各生育階段的LAI、SPAD值和DW體現了水稻的生長狀況［21］。本研究中，基施復合肥、追施氮肥和鉀肥（CF）對增加頭季稻生長前期的LAI和SPAD值效果最明顯，基施緩控釋復合肥、追施氮肥和鉀肥（CRF）對增加頭季稻生長后期的LAI效果最好，基施緩控釋復合肥和有機無機復混肥、追施氮肥和鉀肥（即施肥處理CRF和OCF）對增加再生季稻的LAI和SPAD效果較好，基施有機無機復混肥、追施氮肥和鉀肥（即處理OCF）對增加再生季水稻的DW最明顯。試驗結果表明，基施復合肥主要促進了頭季稻前期生長，基施緩控釋復合肥主要促進了頭季稻生長后期和再生季水稻的生長，基施有機無機復混肥主要促進了再生季水稻的生長，這與不同肥源氮素釋放差異有關，復合肥所含的養分多為速效養分，可更快速直接地被水稻吸收利用［22］；緩控釋肥因養分釋放較慢［23］，可促進頭季稻后期生長和再生季水稻生長；有機無機復混肥中養分釋放同樣較慢，且有機養分需要通過土壤微生物礦化，轉化為無機養分才能被植物快速吸收，所以有機無機復混肥養分完全釋放需要的時間更長［24］，因此可促進再生季水稻的生長。

本研究中，在基肥和蘗肥中施用氮肥比例較高，增強了水稻生長前中期營養結構，提高了“庫容”，但生長后期積累的碳水化合物不能完整地填充所有的稻谷［25］，這也再次證明了在自然條件下，前期氮肥施用量與產量構成因子往往呈負相關［26］。頭季稻中復合肥的有效穗數顯著高于緩控釋肥和有機無機復混肥，而每穗粒數反之，原因主要是復合肥中養分釋放的速度大于緩控釋肥和有機無機復混肥［23-24］，復合肥所含養分主要促進了分蘗的發生，而緩控釋肥和有機無機復混肥主要促進了穎花的形成。與不施氮肥相比，3種施肥處理下兩季水稻的產量、氮素農學效率和氮素偏生產力均無顯著差異，說明在各處理相應的有效養分（N、P2O5、K2O）施用總量相同的情況下，來自不同肥源的氮素不會顯著影響水稻產量。但由于肥料成本和用工成本差異，單位面積稻谷生產的利潤可能有所不同。

4 結論

在兩優1208作為中稻-再生稻種植條件下，在N、P2O5和K2O施 用 量 分 別 為120、63和135 kg/hm2時，本試驗研究有如下主要結論：

（1）對于再生季水稻產量，基施有機無機復混肥的效果最好，其次是基施緩控釋復合肥。

（2）分別以基施復合肥、有機無機復混肥、緩控釋復合肥為主，并追施氮、鉀肥，對兩優1208的生育期無明顯影響，也對兩季水稻總產和氮肥利用率的影響均不顯著。

（3）基施復合肥有利于促進頭季稻前中期生長，基施緩控釋復合肥可促進頭季稻后期和再生季水稻的生長，基施有機無機復混肥可促進再生季水稻的生長。