孔 盼，楊 鎮(zhèn)，姜碩琛，侯 俊，朱建強

（長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025）

再生稻是在水稻收獲第一季后，開發(fā)頭季腋芽再次生長收獲的一季水稻［1］。在種植一季稻熱量有余、種植雙季稻熱量又不足的地區(qū)及雙季稻區(qū)只種一季中稻的稻田發(fā)展再生稻，是提高復(fù)種指數(shù)、增加稻田單位面積稻谷產(chǎn)量和經(jīng)濟收入的有效措施之一［2］。在我國南方稻區(qū)，再生稻被認(rèn)為是提高復(fù)種指數(shù)和增加稻谷單產(chǎn)比較效益的有效措施［3］。雖然研究表明早稻-再生稻模式較水旱兩熟或雙季稻模式，提高了稻田產(chǎn)出效益，然而再生稻單產(chǎn)較低（我國平均單產(chǎn)1600～2200 kg/hm2），在一定程度上影響其推廣和產(chǎn)業(yè)化［3-4］。較低的再生稻產(chǎn)量除與水稻自身特性有關(guān)外，再生稻稻田土壤肥力與耕作技術(shù)也是重要的制約因素［4-5］。國內(nèi)［3-4，6］、國外［2，7-12］現(xiàn)有研究多圍繞再生稻的形態(tài)、生理、生態(tài)探討相關(guān)栽培技術(shù)，對不同耕作方式下再生稻稻田的土壤無機氮及水稻生長的研究并不多。然而，再生稻稻田不同于一般雙季稻稻田耕作，早稻耕作插秧后再生稻不需耕作，在這種“一種兩收”的特殊農(nóng)作制度下，耕作方式對土壤肥力有何影響，特別是其中無機氮動態(tài)如何，對需氮量大的再生稻施肥管理十分重要，是值得研究的科學(xué)問題。因此，本研究在調(diào)查江漢平原再生稻稻田耕作方式的基礎(chǔ)上，根據(jù)冬前是否翻耕和水稻插秧前旋耕情況，在田間管理完全一致的條件下，通過4種耕作方式的田間試驗，分析了再生稻稻田土壤無機氮動態(tài)變化和水稻生長狀況，為再生稻稻田土壤培肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在湖北省荊州市金穗家庭農(nóng)場（30°23′46.68″ N，112°29′7.71″ E）的大田中進行。試驗所在地位于江漢平原腹地，屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量1100～1300 mm，太陽年輻射總量435.3～460.4 kJ/cm2，年日照時數(shù)1800～2000h，年平均氣溫15.9～16.6℃，≥10℃的年積溫5000～5350℃，年無霜期242～263 d。4～10月降水量占全年的80%，太陽輻射量占全年的75%，≥10℃的積溫為全年的80%，具有水熱同步和與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)一致的良好氣候條件，適宜多種農(nóng)作物的生長發(fā)育。2018和2019年試驗期間降水和氣溫見圖1。土壤為湖泊成因的偏粘性潴育型水稻土，耕作層（0～20 cm）土壤基本性狀為：土壤pH值6.27，有機質(zhì)22.31 g/kg、全氮1.26 g/kg、全磷0.51 g/kg、全鉀9.51 g/kg、堿解氮78.61 mg/kg、有效磷20.75 mg/kg、速效鉀95.51 mg/kg。試驗地常年輪作模式為早稻-再生稻-冬閑田。

圖1 試驗期間降水量和平均氣溫

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)冬前是否翻耕和水稻插秧前旋耕次數(shù)，設(shè)4種耕作方式：翻耕1次旋耕1次（T1）、翻耕1次旋耕2次（T2）、不翻耕旋耕2次（T3）、不翻耕旋耕3次（T4），每個處理3次重復(fù)，共計12個小區(qū)，小區(qū)面積為240 m2。冬前進行翻耕，耕深25 cm；春季栽種水稻前旋耕，耕深15 cm。2018和2019年耕種和田間管理完全相同。

供試水稻品種為豐兩優(yōu)香1號，在早稻收獲時留高樁萌生腋芽發(fā)育成再生稻，早稻-再生稻全生育期為215 d。早稻采用育秧、機插、移栽模式，于每年3月24日播種，4月21日移栽，株行距為16 cm×30 cm，每穴種植2株，8月13日收獲早稻，留40 cm稻樁為再生稻生長創(chuàng)造條件。試驗田按常規(guī)田間管理，早稻和再生稻均采用機收，秸稈均粉碎還田。

試驗用氮肥為普通尿素（N 46%）、復(fù)合肥（N-P2O5-K2O百分含量為22-9-15），全生育期施用化肥總量為N 281.2 kg/hm2、P2O536 kg/hm2、K2O 60 kg/hm2。早稻移栽前（4月16日）施400 kg/hm2復(fù)合肥作基肥，6月20日施入分蘗肥（150 kg/hm2尿素），8月3日（早稻收獲前10 d）施尿素120 kg/hm2作為再生稻促芽肥，8月18日（早稻收獲后第5 d）施150 kg/hm2尿素作為再生稻提苗肥。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤無機氮采集與測定

分別于早稻的分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、灌漿期、成熟期和再生稻的齊穗期、灌漿期和成熟期，在每小區(qū)用土鉆按五點法隨機采取田間0～20 cm土層土壤樣品，土樣混勻后帶回實驗室，用2 mol/L KCl浸提土壤，采用Alliance-Futura II連續(xù)流動分析儀測定銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量。同時采用烘干法測定土壤含水量。

1.3.2 生物量測定

分別于早稻的分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期、齊穗期、灌漿期、成熟期和再生稻的齊穗期、灌漿期、成熟期取具有代表性植株地上部分，按莖、葉及穗部分開收集，隨后將各部分在105℃下殺青30 min，接著于80℃烘干至恒重，測定各部分的干物質(zhì)重。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素。

分別于2季水稻成熟后，在每小區(qū)選定3 m2實收計產(chǎn)。成熟期調(diào)查有效穗數(shù)，每小區(qū)按其平均數(shù)取代表性植株5穴進行考種，主要考察每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重。

1.4 有關(guān)指標(biāo)計算

氮肥偏生產(chǎn)力（PFPN）按下式計算。

其中，PFPN——氮肥偏生產(chǎn)力，kg/kg；

YN——施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量，kg/hm2；

F——施氮量，kg/hm2。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，用DPS 7.5進行方差分析，并用多重比較（LSD法）進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕作方式對再生稻稻田土壤無機氮的影響

不同耕作方式下，水稻不同生育期再生稻稻田土壤中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量見圖2。可以看出，無論是早稻還是再生稻，土壤中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮均隨著水稻生育進程呈下降趨勢，并且翻耕與旋耕結(jié)合下土壤中上述2種形態(tài)的氮均高于僅旋耕的處理，同一生育期內(nèi)各處理的土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量大小均為T2＞T1＞T4＞T3的趨勢。對2年試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，不同耕作方式下耕層土壤銨態(tài)氮在早稻、再生稻不同生育期的差異有時顯著、有時不顯著，從早稻拔節(jié)期到灌漿期T2與T3、T4之間的差異均達到顯著水平（P＜0.05），在再生稻生育期各處理一般不顯著；在翻耕次數(shù)相同的條件下，增加旋耕次數(shù)不會引起土壤硝態(tài)氮發(fā)生顯著變化，這可能與稻田長期處于淹水還原狀態(tài)有關(guān)。研究結(jié)果表明，在翻耕次數(shù)相同的條件下增加旋耕次數(shù)可在一定程度上提高土壤中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，在旋耕次數(shù)相同的條件下，冬前是否翻耕對頭季稻土壤中的銨態(tài)氮含量有明顯影響，本試驗條件下冬前翻耕1次、水稻栽種前旋耕2次的效果最佳。

圖2 耕作方式對土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化的影響

2.2 耕作方式對水稻地上部干物質(zhì)積累的影響

根據(jù)田間調(diào)查取樣與室內(nèi)分析，表1給出了2018和2019年早稻-再生稻各生育期在不同耕作方式下的地上部干物質(zhì)重。由表1可以看出，耕作方式對部分時期水稻干物質(zhì)重有顯著影響，同一生育期不同處理間干物質(zhì)大小順序為T2＞T1＞T4＞T3，2年表現(xiàn)一致。從各處理之間的差異來看，2018年僅在再生稻成熟期T2與T3、T4之間的差異顯著（P＜0.05）；除了早稻孕穗期，在2019年T2與T3、T4在各生育期的干物質(zhì)重差異達到顯著水平（P＜0.05）。在耕作方式上，增加旋耕次數(shù)有利植株生長和增加干物質(zhì)重；T2與T3相比，在水稻栽種前進行同樣旋耕的條件下，冬前翻耕有利于植株生長和增加干物質(zhì)重。上述試驗結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)姆托鶎λ旧L的發(fā)育有利。從2年試驗結(jié)果看，冬前翻耕、水稻栽種前旋耕2次（即T2）效果最好。

表1 耕作方式對水稻地上部干物質(zhì)積累的影響 （t/hm2）

2.3 耕作方式對再生稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、氮肥偏生產(chǎn)力的影響

不同耕作方式下水稻早稻和再生稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、氮肥偏生產(chǎn)力見表2。綜合不同耕作方式的2年試驗結(jié)果，從產(chǎn)量大小和氮肥偏生產(chǎn)力來看，均表現(xiàn)為T2＞T1＞T4＞T3。試驗結(jié)果表明，在生產(chǎn)效果上翻耕與旋耕結(jié)合優(yōu)于單一旋耕，翻耕次數(shù)相同時適當(dāng)增加旋耕可促進作物生長、提高作物產(chǎn)量。從耕作方式對早稻和再生稻產(chǎn)量的影響來看，T2與T3、T4相比，早稻產(chǎn)量均差異顯著，而再生稻產(chǎn)量均無顯著差異。從目前僅有的2年試驗結(jié)果來看，耕作方式對早稻-再生稻產(chǎn)量的影響主要在早稻，關(guān)鍵是T2能顯著增加穗粒數(shù)。

表2 耕作方式對再生稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素及氮肥偏生產(chǎn)力的影響

3 討論

3.1 耕作方式對再生稻土壤無機氮的影響

相關(guān)研究表明，施入土壤中的氮大部分經(jīng)過脲酶和硝化微生物作用轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，是作物吸收利用的主要方式［13］。趙誠齋等［14］認(rèn)為，細(xì)土的土壤轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮的量最高，土塊大于1 cm銨態(tài)氮的產(chǎn)生受到嚴(yán)重抑制，說明土塊大小影響土壤銨態(tài)氮的含量。李富程等［15］研究說明，在一定范圍內(nèi)，隨著耕作深度的不斷增加，土壤凈位移量顯著增大，可幫助增厚和改善耕層土壤。本研究表明，耕作方式對土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量有一定影響，表現(xiàn)為T2＞T1＞T4＞T3，即翻耕與旋耕結(jié)合下土壤無機氮含量明顯高于僅作旋耕的處理。其可能的原因有3個：一是與旋耕相比，翻耕與旋耕結(jié)合既增加了耕層深度又使土粒破碎均勻，并使土壤緊實度降低［16］、表面積增大，有利于土壤固持養(yǎng)分［17］；二是翻耕與旋耕結(jié)合下，秸稈的埋藏較深且與土壤混合比較均勻，使更多的秸稈存留在土壤中，增加了土壤中的氮含量，提高了土壤對銨根離子的吸附能力［18-19］；三是翻耕與旋耕結(jié)合改善了土壤通氣狀況［20］，可增加土壤微生物量和提高土壤微生物的活性［21］，能改變土壤有機氮和無機氮的轉(zhuǎn)化，具有調(diào)節(jié)土壤微生物碳氮供應(yīng)的功能［22-23］，進而提高土壤碳氮含量，增強土壤微生物氮素固持能力［24］。綜上所述，冬前翻耕1次、水稻栽種前旋耕2次的處理（T2），其土壤中的無機氮含量最高，這種翻耕與旋耕結(jié)合既保證了較深的耕作層，又使土塊碎化細(xì)小，為基肥與土壤均勻摻混和肥料中的氮素轉(zhuǎn)化創(chuàng)造了條件。

3.2 耕作方式對再生稻干物質(zhì)累積量及產(chǎn)量的影響

耕作對于土壤是一個非常重要的環(huán)節(jié)，這方面已有較多研究。代貴金等［25］研究發(fā)現(xiàn)，翻耕可增加土壤總孔隙度和土壤通氣性，提高土壤中好氣性微生物的活動能力，加速有機物腐殖化過程，改善土壤環(huán)境，有利于培肥土壤，便于根系吸收緩效養(yǎng)分和速效養(yǎng)分，促進水稻生長發(fā)育和增加干物質(zhì)積累。張大偉等［26］研究顯示，長年翻耕會使土壤疏松、容重降低，在秸稈還田的情況下容重降低更多，對水稻的生長更為有利。旋耕的耕深偏淺，長期使用這種耕作方法會使土壤犁底層變淺，導(dǎo)致通透性變差，滲水困難，不利于水稻植株的生長［27］，從而影響水稻的干物質(zhì)重。

作物不同器官的干物質(zhì)積累與其生長發(fā)育關(guān)系密切，作物的干物質(zhì)積累量是其產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)［28］。本研究2年定位試驗結(jié)果表明，翻耕與旋耕結(jié)合的干物質(zhì)累積量大于旋耕，以冬前翻耕1次、水稻栽種前旋耕2次的處理（T2）干物質(zhì)積累量最高，其次是冬前翻耕1次、水稻栽種前旋耕1次的處理（T1），僅在水稻栽種前旋耕2次的處理（T3）最低?？赡苁欠c旋耕結(jié)合改良了土層間有機質(zhì)的分布，能顯著提高土壤的蓄水保肥能力，降低土壤容重與緊實度，改善土壤結(jié)構(gòu)，促進孔隙形成，從而促進作物根系生長、吸收營養(yǎng)元素，提高作物干物質(zhì)積累量及產(chǎn)量［29-31］。有研究認(rèn)為，抽穗后的干物質(zhì)生產(chǎn)量與稻谷產(chǎn)量呈顯著至極顯著正相關(guān)，抽穗后干物質(zhì)積累量高對水稻高產(chǎn)更重要［32-33］。本研究表明，各處理干物質(zhì)累積量和產(chǎn)量均呈現(xiàn)T2＞T1＞T4＞T3的趨勢，各處理產(chǎn)量隨干物質(zhì)累積量的增加而增加，此結(jié)果與前人研究一致［28］。翻耕與旋耕結(jié)合處理下，本研究得出早稻和再生稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重及產(chǎn)量均大于旋耕處理，這與黃佑崗等［34］、唐海明等［35］、谷子寒等［36］在雙季稻上的相關(guān)研究結(jié)果類似?？赡苁欠c旋耕結(jié)合有利于改善土壤結(jié)構(gòu)和根系的生長環(huán)境，促進了植株地下和地上部分的生長，增強了植株光合產(chǎn)物的制造與積累量，從而有利于增加干物質(zhì)積累，為水稻高產(chǎn)提供了物質(zhì)保障［33］。

4 結(jié)論

耕作方式影響土壤無機氮含量和干物質(zhì)累積量及早稻-再生稻的產(chǎn)量。通過連續(xù)2年田間試驗結(jié)果分析，可得出如下結(jié)論：

（1）從土壤無機氮供應(yīng)、保證水稻生長對養(yǎng)分的需求看，4種耕作方式下土壤無機氮含量呈T2＞T1＞T4＞T3的基本趨勢，反映了翻耕與旋耕結(jié)合好于僅旋耕的耕作方式，以T2最佳。

（2）從4種耕作方式的效果來看，翻耕與旋耕結(jié)合（T1、T2）好于僅旋耕的耕作方式（T3、T4）；在翻耕次數(shù)相同的前提下，增加旋耕會取得較好的效果，表現(xiàn)為T2＞T1、T4＞T3。

（3）在促進作物生長并取得較高產(chǎn)量上，4種耕作方式呈現(xiàn)T2＞T1＞T4＞T3的趨勢，其中以T2最優(yōu)，建議在生產(chǎn)實踐中采用該耕作方式。

致謝：文中水文氣象數(shù)據(jù)由湖北省荊州農(nóng)業(yè)氣象試驗站提供，在此僅表謝忱。