苏素苗，戴志刚，王敏羽，王 森，王志宾，余德芳，李旭春，李小坤,2*

（1 华中农业大学资源与环境学院 / 农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室，湖北武汉 430070；2 再生稻生产与产业化技术湖北省工程研究中心，湖北武汉 430070；3 湖北省耕地质量与肥料工作总站，湖北武汉 430070；4 湖北省孝感市孝南区土壤肥料工作站，湖北孝感 432100；5 湖北省荆门市农业技术推广中心，湖北荆门 448000）

水稻是世界三大粮食作物之一，我国是水稻生产与稻米消费的第一大国，全国约有65%的人口以稻米为主食[1]。再生稻是指头季水稻收获后，利用稻茬上存活的休眠芽，采取一定的栽培管理措施使之萌发为再生蘖，进而抽穗、开花、结实，再收获一季水稻的种植模式[2]。再生稻具有省种、省工、省时、生育期短、生产成本低、稻米品质佳和经济效益高等诸多优点[3]。在我国南方稻区一季稻热量有余而种植双季稻热量又不足的地区或双季稻区只种一季中稻的稻田，种植再生稻是提高复种指数、增加单位面积水稻产量和经济收入的有效措施之一[4–5]。

氮素是水稻生长必需的营养元素之一，对水稻的产量和品质有显著影响[6]。合理的氮肥运筹方式能够改善水稻群体形态，增加水稻产量，并能同步改善稻米品质[7]，而再生稻的施肥管理与常规水稻的施肥模式存在明显差异。在再生稻生产中，肥料管理对头季和再生季稻产量和稻米品质都有显著的影响，其中催芽肥 (头季齐穗后15 天左右施)和促苗肥(头季收获后3天内施)的合理施用是保证再生季高产优质的重要途径[8]。再生季的产量来源于休眠芽萌发成穗，因此催芽肥是再生稻取得高产的关键栽培措施之一，催芽肥施用时间及用量对腋芽的萌发再生有直接影响[9–10]。适量的催芽肥可显著改善头季稻生育后期营养供应，促进休眠芽早生多发，使再生季增苗增穗[11]。再生稻的生育期较短，在头季稻收获后通常仅需再施一次促苗肥，故促苗肥的施用对再生季获得高产至关重要[12]。施用促苗肥可改善再生稻株碳氮代谢，促进生长发育，增加其穗粒数[13]，提高再生力以扩大再生季库容量，从而增加再生季产量。

目前，前人关于催芽肥和促苗肥影响再生稻产量形成的研究尚未得出较为一致的结论，多数研究侧重关注催芽肥对再生季产量形成的重要性。徐富贤等[4]研究发现，施用氮肥量在一定范围内，催芽肥用量与再生稻的有效穗数、每穗实粒数、结实率及产量等呈正相关关系，其作用程度与母茎的单茎鞘干物质重有关。且催芽肥的施用受头季稻穗型的影响，大穗型的水稻品种应提早施用催芽肥并增加施用量以确保再生季产量。陈鸿飞等[14]研究发现，催芽肥能提高再生稻根系活性，进而促进再生芽的萌发生长，提高再生季单位面积有效穗数实现增产。Wang等[13]研究发现，头季稻齐穗后15 天施用100 kg/hm2催芽肥能提高再生稻产量12.7%～55.4%，而在头季稻收割后1～2 天单施100 kg/hm2促苗肥的条件下，再生稻产量可提高11.5%～35.5%。广东省农业科学院[15]研究发现，在低桩机收条件下，催芽肥对再生稻只表现出较小的增穗作用，无明显增产效果，而促苗肥通过增大库容量显著提高再生稻产量。在实际生产过程中，农民为防止头季稻倒伏、头季晒田便于头季机械收割、减少生产投入等考虑不施促芽肥，只施用促苗肥[16]。此外，氮肥用量过多会导致生育后期水稻群体贪青晚熟，过多氮素在茎鞘叶片中积累，无法转移到籽粒中，反而影响产量提升[17]，同时影响籽粒的充实度和糙米率等，增加垩白粒率和垩白度，不利于水稻的品质优化[18]。综上，前人在催芽肥和促苗肥施用对再生稻产量影响的研究方面做出了很多工作，但尚未在生产实践中形成完整的技术指导体系，且对再生稻品质影响的研究较为缺乏，因此，明确适宜的氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对提高再生稻产量和品质具有重要意义。本研究通过多年田间试验，分析了不同氮肥运筹方式及催芽肥用量对再生稻生长发育、产量形成、养分吸收利用和稻米品质形成的影响，以期为再生稻科学施用氮肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

田间试验于2015—2017年在湖北省武穴市梅川镇丛政村 (E115°59.7′51.1″，N30°12.0′23.6″)进行。供试土壤为水稻土，前茬作物为油菜。2015—2017年试验地0—20 cm土层土壤养分状况见表1，水稻供试品种为‘深两优5814’，采用移栽方式种植，头季稻收割时留桩40 cm。

表1 土壤基础养分状况Table 1 Basic nutrient status of soil

1.2 试验设计

试验于再生季共设5个氮肥 (N)处理：不施肥(N0-0)、催芽肥 60 kg/hm2(N60-0)、促苗肥 60 kg/hm2(N0-60)、催芽肥和促苗肥各 60 kg/hm2(N60-60)、催芽肥和促苗肥分别为 120 和 60 kg/hm2(N120-60)。所有再生稻处理磷肥与头季稻磷肥一起施用，K2O 45 kg/hm2与催芽肥一同施用。各处理头季稻均施用N 165 kg/hm2、P2O5120 kg/hm2、K2O 75 kg/hm2。其中，氮肥 50% 作基肥，50%等分作分蘖肥、穗肥；磷肥全部基施，钾肥70%作基肥，30%作穗肥。催芽肥在头季稻齐穗后20 天施用，促苗肥在头季稻收获后的第3 天施用。

基肥表面撒施并翻压入土，追肥表面撒施；施用肥料品种分别为尿素 (含 N 46%)，过磷酸钙 (含P2O512%)和氯化钾 (含 K2O 60%)。小区面积为 20 m2，设置3次重复，完全随机区组排列。其他田间管理措施采用当地农业技术推广部门的推荐方式。

2015年3月27 日播种育苗，5月6日移栽 (密度为25万株/hm2，每穴2苗)，8月21日收获头季稻，11月1日收获再生稻；2016年3月30日播种育苗，5月10日移栽 (密度为25万株/hm2，每穴2苗)，8月22日收获头季稻，11月7日收获再生稻；2017年4月5日播种育苗，5月12日移栽 (密度为25万株/hm2，每穴2苗)，8月16日收获头季稻，10月29日收获再生稻。

1.3 样品采集与测定方法

1.3.1 基础土壤样品 每年基肥施用前，以整个田块作为采样单元均匀布点，采集0—20 cm耕层土壤15～20个样点，风干混匀用四分法将所采土样制成混合样，分别过0.85和0.149 mm孔径筛，测定pH值、有机质、全氮、有效磷、速效钾含量等。

1.3.2 再生芽生长动态监测 再生芽是指头季稻收获后稻桩上留存的休眠芽在适宜条件下重新萌发，并生长形成再生分蘖，是衡量水稻再生潜力的重要指标。本试验于头季稻收获前在产量收获区各小区内定苗8穴，头季稻收获后开始调查记录再生芽的数量、芽长及干物质重。

1.3.3 水稻植株地上部样品 试验前，将每个小区划定成两块，一块用作试验取样，另一块用作产量收获。

于再生稻收获时选择有代表性的水稻植株3穴，采集地上部植株样品，分为茎、叶、穗三部分，于烘箱105°C下杀青30 min后，60°C烘干至恒重。烘干样品分别粉碎过筛，采用H2SO4–H2O2消煮，连续流动分析仪 (AA3，Seal公司，德国)测定全氮含量，根据样品干重计算氮积累量和氮肥利用率。氮肥利用率的计算公式如下：

氮肥利用率 = (施氮区作物吸氮量−不施氮区作物吸氮量)/施氮量×100%

1.3.4 产量及产量构成因子 收获时选择6蔸植株进行风干考种，调查有效穗数、每穗粒数，脱粒后测定千粒重并计算结实率。各小区单打单收，籽粒风干后分别称重、测产。

1.3.5 稻米品质测定 收获的稻谷晒干并存放3个月以上，待理化性质稳定后测定分析水稻的加工品质 (糙米率、精米率和整精米率)、外观品质 (垩白粒率、垩白度、整精米粒长、整精米粒宽和整精米长宽比)、直链淀粉含量和蛋白质含量。测定方法参照中华人民共和国国家标准GB/T17891—1999《优质稻谷》 (国家粮食储备局标准质量管理办公室，1999)以及中华人民共和国农业农村部标准米质测定方法NY/T83—1988。

1.4 数据分析

采用SPSS 26.0对各项数据进行方差分析和显著性检验，采用Origin 2021进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 产量及产量构成因子

不同年份间的头季稻产量存在较大差异，但同一年份处理间的头季稻产量差异不显著 (表2)，表明在头季稻齐穗后施用催芽肥对头季稻产量的影响较小。

表2 2015—2017年头季稻产量及产量构成因子比较Table 2 Grain yield and yield components in first-season rice in 2015−2017

不同氮肥施用处理对再生稻的年均产量间存在显著差异，产量差异主要由有效穗数和每穗粒数所致 (表3)。方差分析结果显示，氮肥处理与用量对再生稻产量、有效穗数和每穗粒数均有显著影响，氮肥处理、促苗肥用量与年份对再生稻产量的影响均存在交互作用，催芽肥用量与年份之间无显著交互作用。

表3 氮肥运筹对再生稻产量及产量构成因子的影响Table 3 Effects of N fertilizer management on yield and yield components of ratoon rice

与N0-0相比，再生稻产量N60-0、N0-60、N60-60和N120-603年平均分别增加了35.8%、40.9%、67.4%和77.1%。N60-0与N0-60年均产量之间无显著差异，而两者与N60-60的年均产量间存在显著差异，N60-60和N120-60年均产量差异不显著。这表明，单施催芽肥或促苗肥对再生稻的增产效果相似，催芽肥和促苗肥配合施用时能进一步提升再生稻的产量，但催芽肥过量对产量提升效果不显著。在本研究中，N60-60处理是提升再生稻产量的最佳施肥水平。

2.2 不同节位产量构成因子

不同节位产量构成因子间的差异主要体现在倒2节和倒3节的有效穗数及每穗粒数上 (表4)。与N0-0相比，N60-0、N0-60、N60-60、N120-60倒 2 节的有效穗数分别增长了14.0%、15.7%、15.7%、23.0%；倒3节的有效穗数分别增长了73.2%、91.8%、88.7%、112.4%；倒2节的每穗粒数分别增长了15.3%、12.5%、25.0%、44.4%；倒3节的每穗粒数分别增长了33.8%、22.5%、36.6%、33.8%。各处理间的结实率和粒重无显著差异，但同一处理不同节位的粒重有所不同，N60-0、N60-60、N120-60倒3节的粒重较倒2节分别增长了8.8%、5.3%、4.2%，表明催芽肥和促苗肥通过增加倒2节和倒3节的有效穗数和每穗粒数以扩大再生季库容量而提高产量，且对于倒3节的增加作用优于对倒2节。

表4 氮肥运筹对再生稻倒2和倒3节位产量构成因子的影响 (2015年)Table 4 Effects of N fertilizer management on yield components of ratoon rice at the inverted 2nd and 3rd nodes (2015)

2.3 再生芽形成动态及生长发育

随再生稻生育期的推进，各处理再生芽数量总体呈先增加后降低的变化趋势 (图1)。不施肥或单施催芽肥再生芽数量在头季收获后8～16 天左右达到最高，后呈下降趋势。而施促苗肥和催芽肥促苗肥配施再生芽数量在头季收获后24 天左右达到最高，后逐渐下降。收获时，各处理的再生芽数量均较头季稻收获后24 天减少，其中N0-60的再生芽数量减少幅度最大，降幅达18.1%。而在整个再生稻生育期中，N60-0的再生芽数量较N0-60高出16.5%–56.6%，两者的差异随生育期的推进不断减小，在头季稻收获后24天达到最小差异，但在收获时差异增大；相反，N0-60和N0-0的再生芽数量差异随生育期的推进而增加，再生稻收获时则降低。说明催芽肥和促苗肥的施用均有利于再生芽的生长发育，其中催芽肥侧重于提高再生芽生长前期的总数量，而促苗肥延长了再生芽的增长天数，有利于再生分蘖的形成，两者以不同的作用方式起到促进再生芽生长的效果，有助于干物质积累。与N0-60相比，N60-60和N120-60的再生芽数量显著增加，头季稻收获后3～72 天内增幅分别达30.8%～43.3%和46.8%～66.9%；N60-60和N120-60的再生芽数量差异不显著。表明催芽肥促苗肥配施可协同增长再生芽数量，而与施用60 kg/hm2的催芽肥与促苗肥相比，高催芽肥用量处理(N120-60)对提高再生芽数量的作用不显著。

图1 不同氮肥运筹下再生芽数量的形成动态 (2015年)Fig. 1 Dynamics of regenerated buds under different N managements in 2015

氮肥运筹方式对再生芽芽长及干物质量的影响显著 (表5)。头季稻收获后 1 天，N60-0、N60-60和 N120-60的倒2芽、倒3芽芽长显著高于N0-0和N0-60；且N60-0和N60-60的倒2、倒3芽长也存在显著差异，与倒2芽相比，倒3芽的芽长分别增加了49.4%、32.4%。头季稻收获后16 天，前4个处理的芽长之间均无显著差异。表明催芽肥能增加再生稻前期的再生芽芽长，且对倒3芽的促进效果优于对倒2节。头季稻收获后1 天，N120-60的倒2芽芽长较N0-60、N60-60显著增加，增幅分别为43.6%和18.2%，到头季稻收获后16 天时，增幅分别减小至20.5%和16.1%；头季稻收获后1 天，N120-60的倒3芽芽长较N0-60显著增加，增幅为55.5%，头季稻收获后16 天，增幅减小至26%，而N120-60和N60-60倒3芽芽长无显著差异。说明在一定用量范围内催芽肥对倒2、倒3芽的促进效果呈正相关趋势，但当催芽肥用量过高时并不能继续促进再生芽生长。再生芽干物质量的变化趋势和再生芽芽长变化一致，催芽肥促苗肥均能提高再生芽干物质积累，两者配施提升效果更佳。

表5 不同氮肥运筹下头季水稻收获后第1天和第16天的两个再生芽的芽长及干重Table 5 Length and weight of two regenerated buds after 1st and 16th days of the first-season rice harvest under different N managements

2.4 氮素的吸收积累及利用

氮肥运筹方式及催芽肥用量对再生稻氮含量、氮素积累量及利用率的影响如表6所示。各处理的指标差异仅在不同年份间有较大变化，其中3年的籽粒氮含量仅于2017年在各处理间有较大差异，2015和2016年的籽粒氮含量仅2015年N120-60处理差异显著。而茎秆和叶片中的氮含量及氮素积累量则随着总施氮量的增加而增加，其中N60-0和N0-60的氮素积累量差异不显著。说明施氮量对再生稻茎秆氮含量和氮素积累量的影响较大，对籽粒氮含量影响较小；且单施催芽肥和单施促苗肥对氮素积累量的提升效果无显著差异，催芽肥和促苗肥配施及催芽肥用量增加的情况下，氮素积累量进一步提高。与N0-0处理相比，N60-0、N0-60、N60-60和N120-60处理的氮素积累量分别平均增加51.31%、57.70%、91.33%和124.53%。单施催芽肥或单施促苗肥的氮素利用率高于催芽肥、促苗肥配施组合，且促苗肥的氮素利用率高于催芽肥，促苗肥年均氮肥利用率相较于催芽肥高出4.55个百分点。随着催芽肥用量的增加，氮素利用率呈下降趋势。

表6 氮肥运筹方式下再生稻各部位氮素含量、积累量和氮肥利用率Table 6 Content, accumulation, and use efficiency of nitrogen in different parts of ratoon rice under N managements

2.5 品质

表7显示，氮肥运筹方式及催芽肥、促苗肥用量对再生稻的糙米率、整精米率、垩白粒率的影响较显著。N60-0、N0-60、N60-60和N120-60处理的糙米率和整精米率均高于N0-0，其中N60-60的糙米率和整精米率均显著高于N0-0，分别增长2.7%和6.7%，而N120-60的糙米率和整精米率较N60-60有所下降；各处理间的精米率无显著差异，与N0-0处理相比，N60-60处理的精米率增加1.3%。N60-0、N0-60、N60-60的垩白度和垩白粒率均低于N0-0，其中N60-60的垩白度和垩白粒率相比于N0-0分别降低13.8%和22.6%，而N120-60垩白度和垩白粒率与N0-0无显著差异；N60-60处理的整精米长/宽均值显著高于其他处理。表明单施催芽肥或促苗肥均可提高稻米加工品质中的糙米率和整精米率，降低外观品质中的垩白度和垩白粒率，两者配合施用且用量适宜时效果更佳；若催芽肥用量过多，反会降低稻米品质。

氮运筹影响了年均籽粒蛋白质含量，N0-60、N60-60、N120-60相比于N0-0分别显著增长了7.27%、7.68%、8.18%，N60-0对籽粒蛋白质含量无显著影响。4个氮肥运筹处理对再生稻精米直链淀粉含量无显著影响(图2)。

表7 氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对再生稻稻米加工品质和外观品质的影响Table 7 Effects of N application methods and amount of bud-promoting N fertilizer on rice processing quality and appearance quality of ratoon rice

图2 氮肥运筹方式对再生稻精米蛋白质和直链淀粉含量的影响Fig. 2 Effects of N management on protein and amylose content of ratoon rice milled rice

3 讨论

3.1 氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对再生稻产量的影响

水稻产量主要受籽粒库容及其充实度影响，而籽粒充实度又受源库结构制约[19]。“扩库增源”是提高再生稻产量的重要途径，其中产量构成因子是衡量库结构的主要指标，而再生稻的叶面积小是限制再生稻“源”量的主要因素[9]，实现再生稻高产需依靠萌发更多再生分蘖，以扩大群体叶面积指数，同时有利于干物质积累，达到库源同步增长。研究表明：合理施用催芽氮肥可以维持头季稻生长后期的养分供应，供给再生芽萌发生长[10]，为再生稻生长打下良好基础。而头季稻收获后施用促苗肥可以延缓植株衰老，增大叶面积，提高叶片光合能力，有利于干物质积累[16]，达到促苗增穗的目的。

前人关于催芽肥和促苗肥对再生稻产量形成的重要性研究一直存在较大分歧。吴芸紫等[20]研究发现，再生稻产量与再生芽萌发数、有效穗数、结实率等主要产量构成因子有关。段门俊等[21]研究认为，影响再生稻产量的关键产量构成因子是穗粒数和结实率。胡香玉等[22]研究认为在低桩机收条件下，催芽肥虽能增加有效穗数，但其作用远小于促苗肥，且还有减少每穗粒数的趋势。而在本研究中，氮肥运筹方式及催芽肥用量对再生稻的增产效果具体表现为提高产量构成因子中的有效穗数和每穗粒数，且单施催芽肥侧重提高再生稻的有效穗数，而促苗肥提高每穗粒数的效果较明显，这与前人[16]的研究结果相似。当催芽肥和促苗肥配施时可协同提高单位面积有效穗数及穗粒数以实现库容的增大而提高再生稻产量。此外，本研究证明催芽肥提高再生稻生长前期再生芽的数量和芽长的能力显著高于促苗肥，而促苗肥可明显延长再生芽的生长时间，两者从不同维度提高再生稻群体的再生力，增强源的供给以提高产量。而在催芽肥和促苗肥两者配施条件下催芽肥的用量进一步增加，再生稻产量逐渐呈“平台”走势，可能是由于催芽氮肥虽能促进再生芽萌发生长，但可供利用的再生芽数量有限，并不能随催芽肥用量的增加而无限增长，且当催芽氮肥用量过多时常出现水稻群体营养过剩、贪青晚熟的情况，反而影响再生稻产量提升。因此探究催芽肥和促苗肥的适宜配比是保证再生稻高产的重要措施。

3.2 氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对再生稻氮素的吸收与利用的影响

研究表明，氮肥运筹方式不同，作物对氮素的吸收及利用程度也不同[23]。王秀斌等[24]研究发现增加穗肥比重，早、晚稻的籽粒和秸秆氮含量均呈现增加的趋势，而氮素累积量呈先增后减的趋势。在本研究中，单施催芽肥与单施促苗肥的氮素利用情况略有差异，相比之下，促苗肥对再生稻的氮素吸收提升效果更显著，单施催芽肥的年均氮肥利用率较单施促苗肥低4.55个百分点 (表6)。这可能与氮肥施用时间有关，催芽肥在头季稻齐穗后20 天施用，其中一部分氮被头季水稻吸收利用，而留存在稻田中的那部分氮仍有一部分以地表径流、淋溶或氨挥发等方式损失，因此留存在土壤中可供再生季利用的催芽氮肥实际用量较少，故氮素利用率偏低。而促苗肥是在头季稻收获后3 天施用，这时由于再生芽的萌发和植株再生力的恢复，促苗肥易被植株吸收利用，故促苗肥的氮肥利用效率要高于单施催芽肥。此外，随着催芽氮肥用量的增加，氮素利用率呈下降趋势，与前人[25–26]的研究结果相似。兼顾产量提升和肥料高效，更需明确催芽肥和促苗肥的适宜配比，加强综合技术管理以减少氮素损失，促进水稻对氮肥的吸收利用，达到节氮高产增效的目的。

3.3 氮肥运筹方式及催芽氮肥用量对再生稻品质的影响

稻米品质的评价指标包括加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质4个方面[27]，而整精米率、垩白粒率和垩白度、直链淀粉含量和蛋白质含量分别是这4个品质的主要定级指标[28–29]。研究表明再生稻品质优于头季稻[30]，而氮肥作为调控水稻品质的关键因子，合理的氮肥运筹方式及用量能显著改善稻米品质[31]。前人关于氮肥对稻米品质影响的研究结果不尽相同，于新等[32]研究表明，随着施氮量的增加，籽粒的垩白度、垩白粒率及直链淀粉含量降低，而糙米率、精米率和整精米率增加。胡群等[33]研究认为，不同氮肥运筹对稻米品质影响显著，提高穗肥在总施氮量中所占的比例，可以显著改善稻米的加工品质和营养品质，但同时也增加了稻米垩白，降低稻米外观品质及蒸煮食味品质。在本研究中，施用60 kg/hm2的催芽肥与促苗肥配施与不施用相比显著增加了糙米率、整精米率，降低了垩白度和垩白粒率，改善了再生稻米的加工和外观品质。这可能是由于适宜的氮肥运筹方式提高了再生稻群体和个体优势，延长灌浆结实期时间，使灌浆缓慢充分，籽粒内物质分配合理，从而增强致密性[34]。同时催芽肥和促苗肥的合理配施有利于协调再生稻的源库关系，改善再生稻的光合作用及干物质积累，影响再生稻米的直链淀粉含量和蛋白质含量，从而提升营养品质及食味品质。过量催芽肥与促苗肥配施处理(N120-60)反会降低糙米率和整精米率，增加垩白度和垩白粒率，降低再生稻稻米的加工品质和外观品质。从各品质指标综合分析，施用60 kg/hm2的催芽肥与促苗肥配施对改善再生稻稻米品质效果最优。

4 结论

施用催芽肥可促进收获后的水稻再生芽萌发，促苗肥可有效提高再生芽的生长和形成有效再生分蘖，二者配合施用显著增加了倒2节和倒3节的有效穗数和每穗粒数，提高再生稻米产量、加工品质和外观品质。试验条件下，再生稻催芽肥和促苗肥的适宜氮肥用量均为 N 60 kg/hm2。