川東南輕簡栽培方式再生稻產(chǎn)量構(gòu)成特征和經(jīng)濟(jì)效益分析

蔣鵬 周虹 徐富賢 熊洪 張林* 朱永川 周興兵 郭曉藝 劉茂

（1 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南水稻生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/四川省作物生理生態(tài)及栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川德陽618000；2 四川省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，成都610041；#共同第一作者:jiangyipeng137@163.com；402253722@qq.com；*通訊作者：zhanglin1090@163.com）

再生稻是利用水稻收割后稻樁上存活腋芽的再生能力，在適宜環(huán)境條件和栽培管理下使之萌發(fā)生長，進(jìn)而抽穗成熟，再收獲一季的水稻[1-2]。再生稻不僅具有生育期短、省種、省工、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)本、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢，還可較好的緩解農(nóng)忙和減輕勞作強(qiáng)度。然而，再生稻對頭季稻的依賴性強(qiáng)，頭季稻采取的栽培管理措施將會(huì)影響到再生季的生長發(fā)育和產(chǎn)量的形成。當(dāng)前再生稻的頭季栽培方式主要是以勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工多、效率低的傳統(tǒng)翻耕移栽為主[3]，農(nóng)民為了減少勞動(dòng)力的投入，普遍采用粗放的栽培管理[4]，例如農(nóng)民為減少插秧成本盲目的降低水稻移栽密度[5]。已有的研究表明，頭季合理密植除了能確保頭季以多穗奪取高產(chǎn)外，還可培育足夠的母莖，為再生季增穗高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[6-7]。也就是說，農(nóng)民盲目的減少頭季栽插密度不利于頭季和再生季產(chǎn)量的提高。大力發(fā)展機(jī)插秧既可以減少勞動(dòng)力投入，又可以確保頭季移栽密度并提高生產(chǎn)效率。但川東南再生稻區(qū)稻田多為冬水田，其田塊小、不規(guī)則、泥腳深，加之稻田機(jī)耕道路建設(shè)十分落后，農(nóng)用機(jī)械下田作業(yè)困難，嚴(yán)重制約了其現(xiàn)代水稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，采用合理的輕簡化栽培技術(shù)持續(xù)提高頭季和再生季產(chǎn)量以及降低水稻生產(chǎn)成本，對適應(yīng)當(dāng)前農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革和增加農(nóng)民收入具有重要意義。

關(guān)于水稻輕簡化栽培技術(shù)對水稻生長發(fā)育的影響前人進(jìn)了大量研究。HUANG 等[8]通過連續(xù)7 年的定位試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，直播稻的產(chǎn)量與移栽稻相當(dāng)，甚至更高，其高產(chǎn)的關(guān)鍵是單位面積有效穗數(shù)的顯著增加。即直播既能確保頭季多穗高產(chǎn)，又能為再生季再生芽的萌發(fā)培育足夠的母莖，為再生季高產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。吳建富等[9-10]研究發(fā)現(xiàn)，免耕處理產(chǎn)量與翻耕處理相當(dāng)或更高，免耕處理齊穗后干物質(zhì)積累量大、功能葉衰老慢、根系活力強(qiáng)是其獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。徐富賢等[11]研究表明，雜交中稻收割前再生芽死亡率與齊穗后光合物質(zhì)生產(chǎn)及分配有關(guān)，頭季齊穗后光合產(chǎn)物主要向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)，向莖鞘分配少是再生芽死亡和伸長緩慢的重要原因。姜照偉等[12]研究發(fā)現(xiàn)，再生稻產(chǎn)量與頭季齊穗期、成熟期的根系活力呈極顯著正相關(guān)。上述研究要么只關(guān)注輕簡化（直播、免耕）栽培對頭季稻產(chǎn)量形成特點(diǎn)和生理特性的影響，要么在傳統(tǒng)移栽下研究再生稻的高產(chǎn)機(jī)理。然而，關(guān)于直播處理頭季稻有效穗數(shù)多，免耕處理頭季稻后期干物質(zhì)積累量大、葉片衰老緩慢、根系活力強(qiáng)等優(yōu)勢是否有利于再生稻高產(chǎn)目前尚不清楚。因此，本文以翻耕移栽為對照，研究翻耕直播、免耕移栽2 種輕簡化栽培技術(shù)對再生稻產(chǎn)量形成的影響，闡明輕簡化栽培下再生稻高產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)途徑，旨在為建立輕簡化的再生稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和供試材料

于2017 年在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所瀘縣基地（29°10′ N，105°23′ E，280 m）進(jìn)行大田試驗(yàn)。該地區(qū)屬于亞熱帶濕潤氣候，全年平均氣溫約18.1℃，極端最高氣溫38.2℃，極端最低氣溫0.7℃，≥10℃的積溫5 800℃，全年降水量約1 179 mm，年日照時(shí)數(shù)約1 300 h，無霜期341 d。供試水稻品種為黃華占和金農(nóng)絲苗，其中黃華占為穗數(shù)型品種，金農(nóng)絲苗為大穗型品種，種子均由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)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 種栽培方式，采用隨機(jī)區(qū)組排列，栽培方式為主區(qū)，品種為副區(qū)，副區(qū)小區(qū)面積20 m2，3 次重復(fù)。翻耕小區(qū)采用水牛進(jìn)行犁耙，免耕小區(qū)在播種前7 d 噴施滅絕性除草劑除草。各小區(qū)施肥量、施肥時(shí)間和施肥方法相同。其中，氮肥（純氮）施用量為225 kg/hm2，分基肥（40%）、分蘗肥（20%）、穗肥（倒4 葉，20%）、粒芽肥（齊穗期，20%）4 次施用；磷肥（P2O5）施用量為67.5 kg/hm2，全部作基肥；鉀肥（K2O）施用量為150 kg/hm2，分基肥（50%）和穗肥（50%）2 次施用。移栽規(guī)格為26.4 cm×20.0 cm；直播稻用種量（干谷）為22.5 kg/hm2，浸種2～3 d，盲谷（未破胸）撒播。其中，移栽稻于3 月16 日播種，4 月16 日移栽；直播稻于3 月20 日直播。采用人工收割頭季稻，留樁高度為30 cm。其他田間管理方法按高產(chǎn)栽培管理進(jìn)行。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)量

于頭季稻、再生稻成熟期移栽小區(qū)取5 叢、直播小區(qū)取0.48 m2（2 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)0.24 m2）將植株連根取出，用水沖洗干凈，將根系與地上部分開。人工計(jì)數(shù)穗數(shù)后，將植株分成稻草、實(shí)粒、秕粒3 部分，然后置于70℃烘箱，烘至恒質(zhì)量，采用百分之一電子天平稱重，用于計(jì)算成熟期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)。其中，成熟期干物質(zhì)量=稻草質(zhì)量+實(shí)粒質(zhì)量+秕粒質(zhì)量；收獲指數(shù)=實(shí)粒質(zhì)量÷成熟期干物質(zhì)×100%。

1.3.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

結(jié)合干物質(zhì)測定的樣品，每個(gè)小區(qū)的實(shí)粒稱重計(jì)數(shù)后，人工計(jì)數(shù)3 個(gè)1 000 粒，秕粒全部計(jì)數(shù)，用于測定每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重（烘干質(zhì)量）；同時(shí)于成熟期移栽稻調(diào)查20 叢植株的穗數(shù)，直播稻調(diào)查0.48 m2（2 個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)0.24 m2）植株穗數(shù)，用于計(jì)算單位面積有效穗數(shù)。

于頭季稻、再生稻成熟期人工收割整個(gè)小區(qū)，頭季稻人工收割后，留樁高度為30 cm，蓄留再生稻。每個(gè)小區(qū)單打單曬，測實(shí)產(chǎn)，后換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量13.5%的產(chǎn)量。

1.3.3 經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益主要包括成本和產(chǎn)值兩部分，其中成本主要包括種子、化肥、農(nóng)藥、除草劑等農(nóng)資購買費(fèi)用以及田間管理、成熟期收割等勞力費(fèi)用；產(chǎn)值包括頭季稻產(chǎn)值和再生稻產(chǎn)值兩部分。根據(jù)當(dāng)?shù)匚飪r(jià)和生活水平進(jìn)行測算成本和產(chǎn)值，經(jīng)濟(jì)效益=（頭季稻產(chǎn)值+再生稻產(chǎn)值）-成本，產(chǎn)投比=（頭季稻產(chǎn)值+再生稻產(chǎn)值）÷成本。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003 整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0 進(jìn)行方差分析，DPS 7.05 進(jìn)行相關(guān)性和通徑分析，LSD 法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培方式對頭季和再生季產(chǎn)量的影響

從表1 可見，從頭季稻來看，與翻耕移栽相比，翻耕直播產(chǎn)量平均增加了3.5%，免耕移栽產(chǎn)量相當(dāng)。從再生季來看，無論是黃華占還是金農(nóng)絲苗，均以翻耕移栽的產(chǎn)量最高，免耕移栽次之，翻耕直播最低。方差分析結(jié)果表明，各栽培方式對頭季稻、再生稻產(chǎn)量的影響均不顯著，采用輕簡栽培技術(shù)（翻耕直播、免耕移栽）并不會(huì)造成頭季和再生季產(chǎn)量顯著下降；而不同基因型對頭季稻和再生稻產(chǎn)量影響顯著，與金農(nóng)絲苗相比，黃華占頭季稻產(chǎn)量增加了3.2%，再生季產(chǎn)量增加了4.4%。

2.2 栽培方式對頭季和再生季產(chǎn)量構(gòu)成的影響

從表1 可見，從頭季稻來看，栽培方式對有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)影響顯著。與翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗數(shù)平均提高30.3%，每穗粒數(shù)平均降低14.9%；免耕移栽各產(chǎn)量構(gòu)成與翻耕移栽相當(dāng)?？梢?，直播可顯著提高頭季稻的有效穗數(shù)，但會(huì)抑制每穗粒數(shù)的增加；免耕并不會(huì)造成頭季稻有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)顯著下降。栽培方式對結(jié)實(shí)率、千粒重影響不顯著。不同基因型品種之間產(chǎn)量構(gòu)成差異顯著。與金農(nóng)絲苗相比，黃華占的有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重分別高36.0%、3.7%、14.4%，每穗粒數(shù)低35.1%。

表1 栽培方式對頭季和再生季產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表2 栽培方式對頭季和再生季干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

從再生季來看，與翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗數(shù)高20.4%，每穗粒數(shù)低13.3%，結(jié)實(shí)率低16.6%。免耕移栽與翻耕移栽在有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)上差異不顯著。栽培方式對再生季千粒重影響不顯著。不同基因型品種之間再生季產(chǎn)量構(gòu)成差異顯著。與金農(nóng)絲苗相比，黃華占再生季的有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重分別高23.2%、0.1%、4.2%，每穗粒數(shù)低17.3%。

2.3 栽培方式對頭季和再生季干物質(zhì)生產(chǎn)的影響

從頭季稻來看，與翻耕移栽相比，翻耕直播作物生長速率和干物質(zhì)分別高14.5%、11.6%，收獲指數(shù)低3.4%；免耕移栽與翻耕移栽在作物生長速率、干物質(zhì)量和收獲指數(shù)上差異不顯著。不同栽培方式之間頭季稻生育期差異較小。不管是移栽還是直播，又或免耕還是翻耕，水稻在生育期、作物生長速率、干物質(zhì)量、收獲指數(shù)上均無顯著差異，說明直播和免耕并不會(huì)對頭季稻的作物生長速率、干物質(zhì)量、收獲指數(shù)造成不利影響。不同基因型之間作物生長速率、干物質(zhì)量差異顯著。與金農(nóng)絲苗相比，黃華占的作物生長速率、干物質(zhì)量分別高6.4%、5.1%，收獲指數(shù)低2.2%。

從再生季來看，栽培方式對黃華占再生稻作物生長速率和干物質(zhì)影響顯著，以免耕移栽的作物生長速率和干物質(zhì)量最高，翻耕移栽次之，翻耕直播最低。栽培方式對金農(nóng)絲苗再生季作物生長速率、干物質(zhì)量和收獲指數(shù)影響不顯著。不同基因型品種間再生季作物生長速率和干物質(zhì)量差異顯著。與金農(nóng)絲苗相比，黃華占再生季作物生長速率和干物質(zhì)量平均分別增加14.2%和10.7%，收獲指數(shù)降低3.9%。

2.4 不同栽培方式的經(jīng)濟(jì)效益分析

由表3 可知，不同栽培方式間頭季和再生季產(chǎn)值差異相對較小，但各栽培方式間的成本投入差異較大，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。與翻耕移栽相比，翻耕直播、免耕移栽的成本投入分別減少了3.0%和10.0%。直播成本的降低主要是由于減少了育秧和移栽環(huán)節(jié)的成本，而免耕成本的降低則是因?yàn)闇p少了整地環(huán)節(jié)的成本。翻耕直播的效益與翻耕移栽相當(dāng)；免耕移栽的效益較翻耕移栽增加了707 元/hm2，增幅為6.2%。不同栽培方式之間的產(chǎn)投比存在差異，與翻耕移栽相比，翻耕直播、免耕移栽的產(chǎn)投比分別增加了0.7%～1.8%、5.3%～6.9%。可見，采用輕簡栽培技術(shù)（翻耕直播和免耕移栽）既可降低生產(chǎn)成本，又不會(huì)造成頭季稻和再生季產(chǎn)量下降，從而提高水稻的產(chǎn)投比和經(jīng)濟(jì)效益。

表3 不同栽培方式下再生稻經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，頭季直播蓄留再生稻產(chǎn)量與移栽相當(dāng)，但產(chǎn)量形成特點(diǎn)并不一致，頭季直播下再生季的增產(chǎn)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在有效穗數(shù)和干物質(zhì)積累上，而頭季移栽下再生季增產(chǎn)則主要是依靠每穗粒數(shù)和收獲指數(shù)的提高[14]。柳開樓等[15]研究發(fā)現(xiàn)，直播和拋秧等輕簡化栽培方式會(huì)導(dǎo)致再生季的源庫變小，但適期早播可優(yōu)化直播和拋秧再生季的源庫關(guān)系，從而提高再生季的產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，輕簡化栽培方式（翻耕直播、免耕移栽）與傳統(tǒng)栽培方式（翻耕移栽）之間頭季和再生季產(chǎn)量差異不顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，翻耕直播頭季有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)與翻耕移栽存在顯著差異，與翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗數(shù)較多而每穗粒數(shù)較少。翻耕直播再生季有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率與翻耕移栽也存在差異，與翻耕移栽相比，翻耕直播有效穗數(shù)較高而每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率較低。不管是頭季還是再生季，免耕移栽與翻耕移栽在各產(chǎn)量構(gòu)成上的差異相對較小。李仁英等[16]研究認(rèn)為，水稻產(chǎn)量與成熟期總干物質(zhì)量、每穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率呈顯著正相關(guān)。謝華安等[2，17]研究發(fā)現(xiàn)，每穗粒數(shù)對頭季稻產(chǎn)量貢獻(xiàn)最高，有效穗數(shù)對再生季產(chǎn)量貢獻(xiàn)最高，即頭季的高產(chǎn)途徑是主攻大穗，再生季的高產(chǎn)途徑則是培育足夠的有效穗數(shù)。本研究中，翻耕直播頭季再生季高產(chǎn)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在有效穗數(shù)上，說明翻耕直播在滿足頭季以穗多奪取高產(chǎn)的同時(shí)，還可為再生季再生芽的萌發(fā)提供足夠的母莖，為再生季足穗高產(chǎn)奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。從干物質(zhì)生產(chǎn)來看，翻耕直播與翻耕移栽在頭季成熟期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)上存在顯著差異，翻耕直播成熟期干物質(zhì)量較高而收獲指數(shù)較低?？梢?，翻耕直播頭季成熟期較高的干物質(zhì)量是其獲得高產(chǎn)的重要原因。與之前PENG 等[18]的研究結(jié)果一致。不同栽培方式對再生季成熟期干物質(zhì)量和收獲指數(shù)影響不顯著（除黃華占干物質(zhì)量外）。說明頭季采用輕簡化栽培技術(shù)并不會(huì)造成再生季源的降低，與柳開樓等[15]的研究指出，頭季采用直播和拋秧等輕簡化栽培技術(shù)會(huì)導(dǎo)致再生季源顯著下降的結(jié)果不一致，這可能與種植區(qū)間的氣候差異有關(guān)。

隨著農(nóng)產(chǎn)品成本的提高和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速發(fā)展，當(dāng)前水稻生產(chǎn)急需解決的關(guān)鍵問題是：如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和成本、增加農(nóng)民收入。國內(nèi)外的稻作經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)證明，發(fā)展水稻機(jī)械化生產(chǎn)是解決問題的關(guān)鍵[19]，但川東南地處丘陵山區(qū)，田塊小且不規(guī)整，同時(shí)絕大部分田塊是泥腳較深的冬水田，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。已有研究表明，發(fā)展輕簡化栽培技術(shù)可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本投入和勞動(dòng)強(qiáng)度、增加農(nóng)民收入[20-21]。本研究中，輕簡化栽培（翻耕直播、免耕移栽）下水稻產(chǎn)值與翻耕移栽相當(dāng)，但不同栽培方式之間的成本投入存在顯著差異。與翻耕移栽相比，翻耕直播、免耕移栽的成本投入分別減少了3.0%和10.0%，因而其產(chǎn)投比分別增加了0.7%～1.8%和12.6%～18.3%。翻耕直播的效益與翻耕移栽相當(dāng)，免耕移栽的效益較翻耕移栽增加707 元/hm2。由此可見，輕簡栽培技術(shù)（翻耕直播、免耕移栽）不僅省工、省力、省本，且經(jīng)濟(jì)效益較高，在川東南冬水田稻區(qū)具有很大的發(fā)展前景。