有機肥替代對中稻-再生稻產量及品質的影響

關鍵詞：產量；品質；有機肥；水稻

中稻-再生稻種植模式為中稻（頭季稻）收割后，利用稻樁上的休眠芽萌發成穗，成熟后收割再生稻，實現一種兩收的種植模式.該模式使溫光資源不足兩季的稻區實現雙收，具有較高的經濟效益.隨著中稻-再生稻機收關鍵問題的不斷攻克，其全國種植面積逐漸增大，多個省份均有較大的種植面積[1].隨著生活水平的提高，稻米的品質是商品大米流通的關鍵因素.而稻米品質受到光照、溫度、養分、水分等多種因素的影響[2].其中養分為可控性較強的因素，因此較多研究集中于此.化肥的廣泛使用致使土壤板結、酸化、農產品品質下降、重金屬污染，而有機肥含有植物所必需的氮、磷、鉀等營養物質，增加了土壤有機質含量，并提高土壤的通氣性、疏松度，從而改善作物生長發育的土壤條件[3-5].有機肥替代化肥也成為養分調控研究的熱點.研究表明一定比例的有機肥替代化肥可有效促進水稻分蘗、物質轉運、成穗率等，從而提高水稻的產量[6-8]，也有利于稻米品質的提高[9-11].目前有機肥替代試驗主要針對一季中稻展開研究，而針對中稻-再生稻種植模式的連續兩個生長季的研究相對較少.由于養分供給與溫光資源、生長周期、土壤余留營養等相互作用共同影響作物產量和品質[12-13]，而在中稻-再生稻種植模式中，頭季稻和再生稻生長的溫光條件、生長周期差異較大，再生季礦質營養受頭季中稻土壤余留營養的影響；有機肥替代對水稻產量和品質的具體影響與有機肥替代比例和有機肥的種類密切相關.因此本文利用中稻-再生稻種植模式研究兩個連續生長季的有機肥替代比例和種類對水稻產量和品質的影響，為中稻-再生稻種植區域優質高產栽培提供理論和實踐參考.

1 材料方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022—2023年在江西省南昌市進賢縣江西省紅壤及種質資源研究所試驗基地（28°34'N、116°11'E）進行.試驗點屬中亞熱帶季風氣候，年均降雨量1727mm，年蒸發量1100mm.年均氣溫17.7～18.5°C，最冷月（1月）平均氣溫為4.6°C，最熱月（7月）平均氣溫為28.0～29.8°C.海拔高度25～30m，為典型的低丘陵紅壤地區.試驗地土壤有機質含量為22.46g/kg、全氮1.39g/kg、全磷1.02g/kg、全鉀13.21g/kg、堿解氮為130.25mg/kg、有效磷為21.45mg/kg、速效鉀為65.00mg/kg、pH值5.42.

1.2 試驗材料

供試水稻品種為豐兩優香1號.該品種屬秈型兩系雜交水稻，親本為：廣占63S×香恢1號.長江中下游作一季中稻種植全生育期平均130天，具有產量高、品質優、抗逆性強等特點，推廣面積大，是長江中下游地區國審稻，同時通過安徽、江西、湖南地區省級審定.

1.3 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，設0（CK）、15%（R1）、30%（R2）、45%（R3）4個有機肥替代水平處理和蚯蚓糞肥（M1）、微生物菌肥（M2）2個有機肥種類處理，以不施有機肥處理為對照，各處理重復3次，采用隨機區組排列，各小區面積為24m2.各處理施肥情況見表1.

本研究供試氮肥為尿素，純氮（N）含量為46%，頭季按基肥、蘗肥、穗肥質量比4∶3∶3施用，磷肥為鈣鎂磷肥，P2O5含量為12%，全作基肥施用，鉀肥為氯化鉀，K2O含量為60%，按基肥穗肥質量比1∶1施用，基肥于移栽前1～2天施用，蘗肥于移栽后7～10天施用，穗肥于有穗分化3～4期施用，再生季施肥折合純N105kg/hm2，按促芽肥：促苗肥質量比3∶2施用，促芽肥于頭季齊穗后15天施用，促苗肥于頭季收割后2～3天施用，供試有機肥為蚯蚓糞肥（M1）和微生物菌肥（M2），用量以等氮方式折算，全作基肥施用.

1.4 測定指標

（1）水稻產量的測定.產量分為頭季與再生季產量，成熟期實打實收稻谷扣除雜質，折合水分計算所得，測產面積為20m2.

（2）稻米品質的測定.分別于頭季與再生季成熟期各小區留取2kg稻谷樣，采用農業部標準NY83-1988《米質測定方法》測定稻米加工品質、外觀品質、食味和蒸煮品質的測定.加工品質測定主要包括出糙率、精米率、整精米率測定，外觀品質測定主要包括長寬比、堊白度、堊白米率、透明度測定，食味和蒸煮品質測定主要包括膠稠度、堿消值、直鏈淀粉含量等.

2 結果分析

2.1 有機肥替代對中稻-再生稻產量的影響

如圖1所示，兩種有機肥均在替代比例為15%和30%時提高頭季稻產量，增幅為3.58%～9.57%，除2022年，M1R1處理與CK間差異不顯著外，其余處理與CK間差異均達到顯著性水平.相對于CK，替代比例增加到45%時，有機肥替代對產量的促進作用不顯著.兩種有機肥替代比例為15%、30%、45%均顯著提高再生稻的產量，且提高幅度高于頭季稻，其增加幅度為10.53%～25.34%.兩種有機肥均以替代30%時，再生稻產量最高，且與其他處理差異達到顯著性水平.2022年和2023年年度間變化趨勢一致，年度間具有較好的重演性.

2.2 有機肥替代對中稻-再生稻外觀品質的影響

與CK相比，有機肥替代處理均顯著降低了頭季稻和再生稻的稻米堊白米率與堊白度（plt;0.05）（圖2），隨著替代比例的增加，頭季稻和再生稻的稻米堊白米率與堊白度均呈降低趨勢，兩種有機肥替代比例為45%的堊白度和堊白率均顯著低于替代比例15%的處理.相同替代比例處理下，兩種有機肥間的稻米堊白率和堊白度均無顯著性差異，有機肥種類對稻米外觀品質影響較小.

2.3 有機肥替代對中稻-再生稻加工品質的影響

有機肥替代處理顯著影響中稻-再生稻加工品質（圖3）.與CK相比，有機肥替代處理顯著提高頭季與再生季稻米出糙率，增幅為4.03%～9.15%，其中蚯蚓糞肥以替代比例30%處理（M1R2）出糙率最高，微生物菌肥以30%和45%的替代比例（M2R2、M2R3）出糙率最高，并顯著高于其他有機肥替代處理.兩種有機肥處理間差異表現為高替代水平（45%）下微生物有機肥出糙率顯著高于蚯蚓糞有機肥，頭季出糙率顯著低于再生季.

中稻-再生稻精米率在有機肥替代處理下表現與出糙率基本一致，即再生季高于頭季，有機肥替代處理高于CK.在45%替代比例下，微生物菌肥的精米率顯著高于蚯蚓糞肥.有機肥替代處理顯著影響頭季稻和再生稻的整精米率.隨著有機肥替代比例增加，整精米率呈升高趨勢，且處理間差異達到顯著性水平.在相同替代比例下，兩種有機肥之間整精米率無顯著差異.頭季與再生季整精米率僅在CK間差異顯著，而在有機肥替代處理的情況下，兩者無顯著性差異.

2.4 有機肥替代對中稻-再生稻稻米物質成分的影響

施用有機肥顯著影響中稻-再生稻稻米物質成分（圖4）.圖4顯示，有機肥替代降低頭季與再生季稻米蛋白質含量，其中均以替代30%水平處理降幅最大，顯著低于CK.相同處理下，頭季稻米蛋白質含量顯著低于再生季.有機肥替代顯著提高中稻-再生稻稻米總淀粉含量，總淀粉含量隨替代比例增加而顯著提高，相同替代比例下，兩種有機肥之間差異不顯著.再生季稻米總淀粉含量顯著低于頭季.有機肥替代顯著降低了頭季稻和再生稻的直鏈淀粉含量，直鏈淀粉含量隨替代比例的增加而顯著降低，頭季直鏈淀粉含量顯著高于再生季.相同替代水平下，兩種有機肥處理間稻米直鏈淀粉含量無明顯差異.

2.5 有機肥替代對中稻-再生稻蒸煮食味的影響

有機肥替代顯著影響中稻-再生稻稻米蒸煮與食味品質（圖5）.有機肥替代處理顯著提高了頭季與再生季稻米的膠稠度，兩季稻米膠稠度隨有機替代比例增加顯著提高，頭季與再生季間稻米膠稠度無顯著性差異.相同替代水平下，兩種有機肥處理的膠稠度也無顯著性的差異.有機肥替代處理顯著降低了中稻-再生稻稻米的堿消值，隨著有機肥替代比例的增加，兩季稻米堿消值顯著降低.相同處理下，頭季稻米堿消值顯著高于再生季.有機肥替代顯著提高中稻-再生稻稻米食味值，隨著有機肥替代比例的增加，兩季稻米食味值均顯著提高.相同處理下，再生季稻米食味品質顯著優于頭季稻米.綜上，有機肥替代水平越高，蒸煮與食味品質愈佳.

3 討論

有機肥含有植物所必需的大量元素和微量元素，同時有利于提高土壤的通氣性、疏松度，增加土壤有機質含量，改善土壤微生物群落結構[3-5].較多研究指出一定比例的有機肥替代化肥可有效促進水稻分蘗、物質轉運、成穗率等方面，從而提高水稻的產量[6-8]，也有利于稻米品質的提高[9-11]，但是對產量和品質的具體影響與有機肥替代比例和有機肥的種類密切相關.同時養分供給與溫光資源、生長周期相互作用共同影響作物產量和品質[12，13]，在中稻-再生稻種植模式下，頭季水稻溫光資源豐富，成熟期溫度較高，而再生季利用頭季稻樁的休眠芽萌發成穗，生長期短，成熟期光照強度和溫度均較低，再生稻產量低于頭季稻[1]，這與本研究結果基本一致.蚯蚓糞肥和微生物菌肥部分替代化肥可顯著促進頭季稻和再生稻的產量形成，但在較高替代比例下，其促進作用顯著性的降低，兩種有機肥替代比例為45%時，產量與對照無顯著性的差異.在相同替代比例下，有機肥種類間無顯著差異，均以替代比例30%時，產量最高，顯著高于無有機肥替代的對照.2022年和2023年兩年的試驗結果趨勢一致，研究結果具有良好的重演性.

從本研究中可以看出相同處理下，再生稻加工品質精米率、出糙率均高于頭季稻，堊白米率、堊白度、直鏈淀粉、蛋白質含量、堿消值均顯著低于頭季稻，而食味值顯著高于頭季稻.頭季稻和再生稻生長環境與發育周期差異較大可能是導致其品質差異形成的主要原因.有機肥替代比例和種類對其稻米產量和品質的影響趨勢基本一致.頭季稻和再生稻稻米整精米率、總淀粉含量、膠稠度、食味值均隨著兩種有機肥替代比例的增加而增加，堿消值、直鏈淀粉含量隨著兩種有機肥替代比例的增加而降低.而加工品質精米率和出糙率45%的替代比例下，有機肥的促進作用顯著降低，顯著低于30%的替代比例.有機肥替代降低頭季與再生季稻米蛋白質含量，其中均以替代30%水平處理降幅最大，顯著低于對照.李精華等[7]對2000～2021年間公開發表的有機氮替代試驗進行分析，得出小于40%的有機氮替代下水稻產量、整精米率、直鏈淀粉含量分別提升8.9%、4.5%、1.4%，稻米堊白度和蛋白質含量分別下降19.7%、0.7%，但有機替代比例超過40%則無顯著改善效果.這與本試驗結果基本一致，但本試驗中45%的替代比例對產量無顯著促進作用，依然顯著影響稻米品質.不同替代比例對品質的促進作用不同，可能與有機肥的種類以及試驗田有機質含量有關.關于蛋白質、直鏈淀粉、總淀粉與稻米蒸煮食味品質的關系，目前報道不一、存在分歧[14-16].但大多數研究認為，蛋白質含量、直鏈淀粉與稻米膠稠度、米飯食味值呈顯著負相關，與堿消值呈顯著正相關[17，18].由此可以看出采用蚯蚓糞肥和微生物菌肥替代化肥可以顯著改善頭季和再生季的稻米外觀品質、加工品質以及蒸煮食味品質.

4 結論

適當的微生物菌肥和蚯蚓糞肥替代化肥可顯著提高頭季稻和再生稻的產量，替代比例30%時產量最高.品質方面，頭季稻和再生稻稻米整精米率、總淀粉含量、膠稠度、食味值均隨著兩種有機肥替代比例的增加而增加，堿消值、直鏈淀粉含量隨著兩種有機肥替代比例的增加而降低.除加工品質和蛋白質含量以外，其他品質均以有機肥替代比例45%時最佳.雖然再生稻產量低于頭季稻，品質優于頭季稻，但不同有機肥替代處理對產量和品質的影響在兩生長季中表現一致.綜上，30%的微生物菌肥和蚯蚓糞肥替代化肥，均可實現中稻-再生稻的產量和品質的協同提高.本研究結果將為中稻-再生稻種植區域優質高產栽培提供理論和實踐參考.