機收再生稻豐產優質高效栽培技術研究進展

王飛 黃見良,2 彭少兵,2*

（1 華中農業大學植物科學技術學院，武漢430070；2 作物遺傳改良國家重點實驗室，武漢430070；*通訊作者：speng@mail.hzau.edu.cn）

1 發展再生稻的意義

確保糧食安全和資源環境安全是當前中國作物生產面臨的兩大挑戰，勞動力短缺和氣候變化進一步增加了這些挑戰的嚴峻性?！笆濉币詠恚袊_始步入轉變農業發展方式、推進農業結構調整和促進農業轉型升級的關鍵時期[1-3]。由于當前水稻育種已經達到很高的水平，新品種的產量潛力很難進一步提高，因此進一步提高水稻產量將主要依靠栽培技術[4]。長久以來，“良種配良法”追求超高產的理念反映在兩個方面：（1）增產是水稻育種和栽培的唯一目標；（2）栽培技術服務于育種，即栽培技術的建立與優化主要針對某一大面積推廣的品種或某一類型品種，以實現其產量潛力[5]。面臨中國人多地少、資源短缺矛盾突出，糧食安全、農民增收壓力大，城鎮化進程加快和環境污染加劇等國情，新時期水稻栽培技術的目標也發生了改變。構建機械化、輕簡化和智能化的新型水稻集約化栽培技術，實現“高產、優質、高效、生態、安全”的生產目標是轉型期水稻栽培技術創新的主要方向。

再生稻是指頭季水稻收獲后，利用樁上存活的休眠芽，采取一定栽培管理措施使之萌發為再生蘗，進而抽穗、開花結實，再收獲一季水稻的種植模式。再生稻模式具有省工、省力、省種、品質優和增產增效等優點，近年來受到國內外廣泛關注。中國中部地區，再生稻模式的產量、凈能量產出和凈收益達到13.2 t/hm2、159 GJ/hm2和2 330 $/hm2，比一季中稻模式提高72%～129%。與雙季稻模式相比，再生稻模式的能量投入、生產成本和全球氣候增溫潛勢降低32%～42%，凈收益增加1 倍[6]。FIROUZI 等[7]研究表明，一季稻和再生稻模式生產1 kg 稻谷所需的能量投入分別是54.24 MJ 和29.98 MJ。在馬來西亞的熱帶丘陵地區，農業科學家開展了適宜再生稻模式的品種篩選，發現再生稻模式是該地區可持續水稻生產的一種重要方式[8]。有研究表明，再生稻模式除增加籽粒產量外，還可以作為生產優質飼料的高產種植模式，由于再生季生長期間溫度較低，其可消化干物質產量、可溶性糖含量增加，而中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量降低[9]。

再生稻模式適宜在光溫資源種植一季水稻有余而兩季水稻不足地區種植。王貴學等[10]認為，湖北省適宜種植再生稻的面積可達53.33 萬hm2，根據溫度、光照和降水等條件可分為鄂東低山丘陵再生稻適宜區、鄂中丘陵平原再生稻適宜區和鄂西山地再生稻次適宜區。近年來，再生稻已經發展到豫南地區，例如2018 年信陽再生稻種植面積達到5 600 hm2，最高單產可達478.5 kg/667 m2[11]。ZISKA 等[12]通過模型分析表明，再生稻模式是美國密西西比河谷南部地區應對氣候變化的理想模式，目前該模式適宜在北緯31°地區（例如Avoyelles Parish）種植，而隨著氣候變暖，再生稻模式種植地區可擴大到北緯37°的Cape Girardeau。此外，再生稻模式還是一種理想的避災模式，例如在長江中下游地區再生稻模式頭季和再生季均可躲避夏季高溫，2020 年再生稻模式頭季成功躲避了中國南方稻區長期陰雨對水稻產量造成的影響。TORRES 等[13]研究表明，再生稻可作為倒伏或干旱危害水稻后的一種救災管理模式。因此，再生稻模式是應對全球氣候變化及其造成的極端氣候頻發的有效措施。

2 再生稻研究歷程

再生稻俗稱“抱孫谷”或“秧孫谷”，漢末郭義恭所著《廣志》、張湛著《養身要術》和明代徐光啟著《農政全書》中均有記載[14]。上世紀30—50 年代，四川農學院楊開渠教授率先系統研究再生稻，促進再生稻在全國的快速發展。湖北省1953 年再生稻面積達到13.4 萬hm2，上世紀80—90 年代發展到約33.4 萬hm2的高峰，同期，再生稻也在四川和福建大面積種植。1979 年全國再生稻研究協作網成立，相關農業科學家篩選強再生力品種2 000 多個，四川省率先利用中熟雜交稻品種大面積種植再生稻。此外，農業科學家對再生稻頭季收割時間、留樁高度、肥水管理等栽培管理措施，及其對再生季再生芽萌發生長、產量和品質形成的機理開展了廣泛研究[14-18]。國際水稻研究所（IRRI）長期關注再生稻研究，上世紀80 年代發明了促進低節位再生芽萌發的lock-lodging 技術（將稻樁壓倒并以兩行扎辮子的方式排列），并于1986 年4 月組織召開了首屆再生稻國際學術研討會，來自9 個國家的水稻專家參加了本次研討會。然而，本世紀初再生稻種植面積迅速下降，2010 年湖北省再生稻種植面積僅0.67 萬hm2。再生稻種植面積下降的原因主要包括：（1）再生季產量較低（150 kg/667 m2）；（2）隨著高產雜交稻品種的推廣，中稻產量不斷增加；（3）我國糧食持續增產，出現賣糧難問題；（4）勞動力結構改變和人力成本上升。因此，采用頭季人工收割、勞動強度大、人工成本高的傳統再生稻技術已經不再適用于現代農業生產，頭季機械化收割是再生稻發展的唯一出路。

為了應對新時期水稻生產面臨的各種挑戰，通過提高復種指數增加產量并保護農田生態環境，2009 年公益性行業（農業）科研專項立項開展再生稻高效生產模式關鍵技術研究與示范。在該項目的支持下，華中農業大學水稻栽培團隊于2010 年在湖北省開展再生稻高效生產模式關鍵技術研究。2013—2015 年，湖北省設立現代農業產業技術體系水稻“一種兩收”創新團隊，開展機收再生稻豐產高效優質栽培技術研究、示范與推廣。在此基礎上，集成了“機收再生稻豐產高效栽培技術”，該技術于2017—2018 年入選農業農村部主推技術。2018 年10 月該團隊在湖北蘄春組織召開了“再生稻國際學術研討會及現場觀摩會”，來自美國、日本、菲律賓、越南、印度尼西亞等9 個國家的150 多位中外水稻專家參加了本次研討會及觀摩會。2020 年4月IRRI 的HENRY 博士在《Rice Today》發表文章，全面介紹了該團隊在再生稻機械化收割、水肥管理等方面的研究工作。這些研究與推廣工作促進了再生稻在中國南方稻區特別是湖北、湖南、江西和安徽的快速發展，如湖北省機收再生稻種植面積由2013 年的2.67萬hm2增加到2020 年的21.33 萬hm2。

3 再生稻豐產優質高效栽培技術研究進展

機收再生稻豐產優質高效栽培技術規程主要包括適宜的品種、適時早播、合理密植、精確定量施肥、水分管理、病蟲害統防統治、適當留樁高度和頭季收割時田塊硬度等。目前文獻中對再生稻的研究主要集中在品種篩選、養分和水分管理、留樁高度等對再生季產量和品質的影響。

3.1 品種篩選

適宜不同地區推廣的再生稻品種不同，一般要求再生能力強、高產、優質、抗倒伏能力強和綜合抗病蟲能力強等。湖北省開展的品種篩選發現，新兩優223、天兩優616、兩優6326 和黃華占等品種適宜在湖北作再生稻種植[19-21]。湖南省再生稻品種篩選發現，Y 兩優9918、甬優4949 等品種再生季具有較高的產量[22-23]。在江西的雜交水稻組合篩選研究表明，豐兩優1 號、兩優培九作再生稻種植的產量顯著高于對照汕優63[24]。福建省的研究表明，汕優明86、Ⅱ優航1 號等超級稻品種作再生稻種植周年產量可達19～20 t/hm2（頭季人工收割）[25]。比較不同雜交中稻品種的兩季產量及頭季稻米品質差異，發現創兩優華占和隆兩優1813 在川南再生稻區表現較好[26]。廣東省農科院以發展低樁機收再生稻為目標，在低樁條件下，篩選出黃華占、美香占2號和粵泰油占等再生力強的水稻品種，可作為低樁機收再生稻品種推廣種植[27]。DOU 等[28]在美國德克薩斯州試驗比較了2 個常規稻品種和3 個雜交稻品種作再生稻種植的產量，發現雜交稻品種再生季和周年的產量平均分別為3.66 t/hm2和13.98 t/hm2，顯著高于常規稻品種的3.01 t/hm2和12.72 t/hm2。FARUQ 等[8]在馬來亞大學試驗農場試驗比較了來自IRRI 等不同研究所的22 個品種作再生稻種植的產量，發現來自IRRI 的IR68726-3-3-1-2/IR71730-51-2 組合頭季和再生季的產量均最高。

3.2 肥水運籌

長期以來，再生稻再生季氮肥運籌研究主要集中在“促芽肥”（頭季抽穗后15 d）和“提苗肥”（頭季收割后1 d）的施用（圖1）。一般認為，促芽肥的主要作用是改善頭季后期營養，促進再生芽早生多發，增苗增穗；提苗肥可改善再生稻株碳氮代謝，促進其生長發育，改善穗部性狀[16]。隨后的研究均重點強調了促芽肥對再生季產量形成的重要性，認為促芽肥通過施氮延緩了頭季稻生長后期綠葉衰老速度，提高了母莖葉片全氮含量及其凈光合速率，從而提高了母莖鞘干物質量而增強再生力[14，17-18]。進一步研究則表明，促芽肥對再生季產量的影響與頭季生長后期長勢和品種穂型大小有關。熊洪等[14]認為，促芽肥的施用主要受頭季抽穗后稻株含氮量影響，對長勢較好、稻株含氮量較高的田塊應少施或不施促芽肥，而對長勢差或稻株含氮量較低的田塊應重施促芽肥。徐富賢等[17]認為，促芽肥的施用受頭季穂型大小的影響，頭季稻穗粒數較多的大穗型品種要提早施用促芽肥并增加施用量，才能獲得較高的再生季產量。華中農業大學水稻栽培團隊連續多年的研究發現，促芽肥和提苗肥對再生季產量的影響年際間存在較大差異。2016—2017 年在湖北蘄春酒鋪村開展的研究表明，不管是否施用提苗肥，促芽肥施用均可使再生季產量顯著增加12.7%～55.4%；而提苗肥僅在不施用促芽肥的情況下顯著增加再生季產量，增產幅度為5.5%～11.5%。促芽肥主要增加了再生季穗數，而提苗肥同時增加了再生季穗數和每穗穎花數[29]。然而，2018—2019 年同樣在湖北蘄春酒鋪村開展的研究表明，提苗肥對再生季產量的影響更重要，促芽肥和提苗肥平均分別提高再生季產量5.5%和30.5%。綜合多年試驗數據分析表明，促芽肥對再生季產量的影響主要與其對再生季穗數的影響有關，與頭季穗數呈顯著負相關，即頭季穗數較多時，促芽肥的增產效果降低。提苗肥可通過影響再生季穗數和每穗穎花數，進而影響再生季產量，當不施用促芽肥時，提苗肥主要影響再生季穗數，而當施用促芽肥時，提苗肥主要影響每穗穎花數?？傊?，促芽肥和提苗肥施用對產量的影響與品種類型、頭季生長后期稻株氮素營養狀況、頭季穗數等多種因素有關，需進一步研究各因素間的關系。

圖1 再生稻頭季和再生季水肥管理

頭季水分管理對再生季產量形成具有顯著影響。徐富賢等[17]比較了四川瀘縣（再生季產量3.75～4.50 t/hm2）和福建尤溪縣（再生季產量6.75～7.50 t/hm2）的再生稻生產技術與產量水平，認為兩地使用的品種均為雜交中秈遲熟組合（Ⅱ優航1 號、特優航2 號），再生稻技術也十分相似，唯一不同的是尤溪縣采用的是畦式栽培，并在頭季稻分蘗期進行了烤田，而瀘縣則沒有。這表明通過頭季稻適度烤田對提高根系活力進而提高再生稻產量有重要作用。吳文彬等[30]研究表明，頭季生長后期適當降低土壤含水量可促進再生芽的生長。熊洪等[31]研究表明，再生稻休眠芽對頭季收獲前15 d 的土壤水分狀況更敏感，此時土壤嚴重缺水將嚴重影響再生芽萌發生長和再生季產量。對于機收再生稻，頭季收獲時土壤硬度直接影響頭季機械收割碾壓對再生季產量造成的損失。因此，機收再生稻水分管理以頭季生長后期干田為核心，再生季則采用干濕交替并配合使用促芽肥和提苗肥（圖1），而頭季生長后期不同曬田程度對再生芽萌發生長和再生季碾壓損失的影響需要進一步研究。

3.3 留樁高度

理論上水稻莖稈每一片葉葉腋處的芽在適當條件下均可以萌發生長成蘗。早期的同位素標記研究表明，低位芽萌發生長所需養分主要來源于老根和低位芽發生的新根吸收的養分，而高位芽所需養分主要來自于老莖中貯存的養分[32]。頭季稻后期光合產物主要供頭季稻穗灌漿，分配到再生稻穗僅占8.2%～10.1%，主要以倒2 節位和倒3 節位為主；再生季光合產物主要分配到穗部，并以倒2、3、4 節位再生穗分配比例最大[33]。關于再生稻適宜留樁高度的研究表明，溫光資源和品種特性是主要影響因素。對溫光資源豐富或生育期相對較短的品種以低留樁為宜，例如在廣東省再生稻適宜的留樁高度為5 cm，這可以延長再生季生育期，促使再生季形成大穗[27]。在安徽省對早秈品種的研究表明，15 cm 的中等留樁高度產量表現優于低留樁或高留樁處理[34]。而對湖北省生育期135 d 左右的中稻品種豐兩優香1 號作再生稻種植的研究發現，40 cm 的高留樁有利于增加再生季穗數和產量[35]。DONG 等[36]研究發現，在40 cm 高留樁條件下，倒2 節再生蘗對再生季產量的貢獻達到63.7%～67.1%。美國佛羅里達州Belle Glade 對再生稻的研究表明，20～30 cm 的留樁高度再生季產量最高，進一步增加留樁高度不能增加再生季穗數，反而造成再生季每穗穎花數降低[37]。DALIRI 等[38]在伊朗的研究表明，頭季收割時間與留樁高度對再生季產量均存在顯著影響，40 cm 留樁高度處理再生季產量最高。此外，不同品種適宜的留樁高度不同。羅文質[39]將再生稻品種分為上位芽再生、上下位芽再生、下位芽再生等3 種類型。凌啟鴻[40]將7 個供試品種分為高節位再生稻型、低節位再生稻型、全節位再生稻型和少節位再生稻型。易鎮邪等[41]根據不同留樁高度處理下的產量將8 個供試品種分為高樁再生型、低樁再生型和中高樁再生型。因此，不同地區不同類型品種作再生稻種植時應選擇適宜的留樁高度。

4 再生稻發展面臨的挑戰與對策

4.1 頭季機收碾壓導致再生季減產

頭季機收碾壓毀蔸造成再生季減產是機收再生稻發展最主要的限制因素，常規收割機的碾壓率大約33.0%，而面積較小的稻田由于重復碾壓其碾壓率可高達40.0%～50.0%，嚴重影響再生季產量。通過農機農藝結合可部分解決頭季機收碾壓的問題。華中農業大學工學院水稻機械團隊自2013 年開始再生稻專用收割機的研究，最新的雙通道喂入式再生稻收獲機可使再生稻頭季稻的直行碾壓率降低16.2%，使再生季增產23.9%[42]。通過合理的農藝措施也可以減少頭季收割時機械碾壓造成的再生季產量損失，例如頭季生長后期水分管理和株行距設置等。頭季分蘗中期和抽穗后18 d 的2 次重曬田可顯著降低機械碾壓對再生芽生長的影響，增加再生季產量，增產幅度達8.1%。通過預留機收行[（將常規30.0 cm×13.3 cm 改為（30.0+30.0+60.0+60.0）cm×13.3 cm，圖2）]，將田間種植密度降低33.3%，但是頭季和再生季產量僅分別降低5.8%和3.6%，這主要因為非碾壓區的邊際效應對密度降低造成的產量損失具有顯著的補償效應。

4.2 頭季稻谷加工和食味品質差

圖2 預留機收行田間設置示意圖

由于頭季稻谷灌漿期間溫度較高，再生季灌漿期間溫度較低，因此再生稻頭季稻米品質較再生季差，主要表現在堊白粒率和堊白度增加、整精米率下降、蛋白質含量升高等[43-45]。頭季灌漿結實期促芽肥的施用進一步增加了頭季稻米的蛋白質含量，從而降低了頭季稻米的食味品質。淀粉和蛋白質是稻米胚乳的主要組成物質，填塞在淀粉顆粒間的蛋白質對淀粉粒的糊化和膨脹起抑制作用，蛋白質含量高，淀粉不能充分糊化，米飯粘度低，較松散，因此大米蒸煮時間長[46]。大量研究表明，水稻籽粒蛋白質含量與蒸煮食味品質存在顯著負相關關系[46-49]。因此，需要進一步研究優化頭季氮肥管理來提高頭季稻米品質。同時，針對頭季稻谷灌漿期間的高溫選育稻谷加工和食味品質對高溫不敏感的再生稻專用品種也是當務之急。

4.3 機收再生稻再生季稻米加工品質差

機收再生稻碾壓區再生芽萌發生長緩慢，造成其與非碾壓區成熟不一致，機收再生稻再生季收獲時未成熟的籽粒較多，造成稻米加工時碎米多、出米率低。一方面可通過農機、農藝方式減輕頭季機械收獲造成的碾壓；另一方面可通過選用秈粳雜交稻品種，改善粒形（降低長寬比），從而提高再生季整精米率。例如湖北孝感地區廣泛采用秈粳雜交稻甬優4949 作再生稻，該品種碾壓區再生季的整精米率可達到65.0%左右。此外，甬優4949 具有較高的產量潛力，2020 年11 月對孝感市孝南區毛陳鎮同歡村再生季進行測產，該品種再生季產量456.7 kg/667 m2、周年產量達到1 140.2 kg/667 m2。此外，應加強再生稻碎米的綜合利用開發，例如華中農業大學食品科技學院稻米加工團隊利用碎米開發了再生稻米粉、米發糕、米蛋糕、米茶等產品。

4.4 再生稻再生季產量穩定性有待進一步提高

再生稻再生季產量受周年溫光資源、品種特性、水肥管理、病蟲害等多方面因素的影響，而且頭季田間管理對再生季產量具有重要影響。頭季生長后期水肥管理不到位、病蟲害（紋枯病、稻飛虱等）和倒伏的發生均可造成再生季產量大幅下降。2019 年在湖北省蘄春縣酒鋪村對再生季水稻測產，兩優6326 再生季產量達到543.0 kg/667 m2，這表明機收再生稻再生季具有較高的產量潛力。然而再生季產量穩定性差，易受生物和非生物脅迫影響，造成其產量潛力不易實現。再生季產量潛力實現的關鍵在于頭季收割后再生芽的萌發生長，因此頭季生長后期田間管理（包括水肥管理和病蟲害防治），頭季收割時植株生長狀況、田間土壤含水量、氣候條件等因素對再生芽萌發和生長的影響需要進一步研究。再生稻生產實踐中多次觀察到頭季灌漿結實期遭受稻飛虱、紋枯病危害或發生倒伏，對再生季產量產生毀滅性的危害。因此，應通過品種改良提高再生稻品種的抗病、抗蟲、抗倒伏和抗高溫能力。

5 總結

糧食安全與資源環境的壓力、社會變革和科技進步等共同促使中國農業生產的目標發生改變，生產方式快速轉型。再生稻模式作為一種古老的傳統種植方式再次被農民廣泛應用，基于該模式高產高效、節本增效、環境友好的優勢，目前我國南方再生稻推廣面積大約100 萬hm2、潛在種植面積在334 萬hm2以上。未來應加強機收再生稻栽培技術的優化，提高再生季的產量穩定性和稻谷品質；創新基于再生稻的綜合種養模式，如“稻-再-鴨”“稻-再-菇”“稻-再-油（菜用、飼用、花用、肥用的多功能油菜）”等，進一步增加再生稻種植農戶的收入，保護他們種植再生稻的積極性。