再生稻是在水稻收获第一季后，开发头季腋芽再次生长收获的一季水稻^[1]。在种植一季稻热量有余、种植双季稻热量又不足的地区及双季稻区只种一季中稻的稻田发展再生稻，是提高复种指数、增加稻田单位面积稻谷产量和经济收入的有效措施之一^[2]。在我国南方稻区，再生稻被认为是提高复种指数和增加稻谷单产比较效益的有效措施^[3]。虽然研究表明早稻-再生稻模式较水旱两熟或双季稻模式，提高了稻田产出效益，然而再生稻单产较低（我国平均单产1600～2200kg/hm²），在一定程度上影响其推广和产业化^[3-4]。较低的再生稻产量除与水稻自身特性有关外，再生稻稻田土壤肥力与耕作技术也是重要的制约因素^[4-5]。国内^[3-4，6]、国外^[2，7-12]现有研究多围绕再生稻的形态、生理、生态探讨相关栽培技术，对不同耕作方式下再生稻稻田的土壤无机氮及水稻生长的研究并不多。然而，再生稻稻田不同于一般双季稻稻田耕作，早稻耕作插秧后再生稻不需耕作，在这种“一种两收”的特殊农作制度下，耕作方式对土壤肥力有何影响，特别是其中无机氮动态如何，对需氮量大的再生稻施肥管理十分重要，是值得研究的科学问题。因此，本研究在调查江汉平原再生稻稻田耕作方式的基础上，根据冬前是否翻耕和水稻插秧前旋耕情况，在田间管理完全一致的条件下，通过4种耕作方式的田间试验，分析了再生稻稻田土壤无机氮动态变化和水稻生长状况，为再生稻稻田土壤培肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在湖北省荆州市金穗家庭农场（30°23′ 46.68″N，112°29′7.71″E）的大田中进行。试验所在地位于江汉平原腹地，属于北亚热带季风气候，年降水量1100～1300mm，太阳年辐射总量435.3～460.4kJ/cm²，年日照时数1800～2000h，年平均气温15.9～16.6℃，≥10℃的年积温5000～5350℃，年无霜期242～263d。4～10月降水量占全年的80%，太阳辐射量占全年的75%，≥10℃的积温为全年的80%，具有水热同步和与农业生产季节一致的良好气候条件，适宜多种农作物的生长发育。2018和2019年试验期间降水和气温见图1。土壤为湖泊成因的偏粘性潴育型水稻土，耕作层（0～20cm）土壤基本性状为：土壤pH值6.27，有机质22.31g/kg、全氮1.26g/kg、全磷0.51g/kg、全钾9.51g/kg、碱解氮78.61mg/kg、有效磷20.75mg/kg、速效钾95.51mg/kg。试验地常年轮作模式为早稻-再生稻-冬闲田。

1.2 试验设计

根据冬前是否翻耕和水稻插秧前旋耕次数，设4种耕作方式：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），每个处理3次重复，共计12个小区，小区面积为240m²。冬前进行翻耕，耕深25cm；春季栽种水稻前旋耕，耕深15cm。2018和2019年耕种和田间管理完全相同。

供试水稻品种为丰两优香1号，在早稻收获时留高桩萌生腋芽发育成再生稻，早稻-再生稻全生育期为215d。早稻采用育秧、机插、移栽模式，于每年3月24日播种，4月21日移栽，株行距为16cm×30cm，每穴种植2株，8月13日收获早稻，留40cm稻桩为再生稻生长创造条件。试验田按常规田间管理，早稻和再生稻均采用机收，秸秆均粉碎还田。

试验用氮肥为普通尿素（N 46%）、复合肥 （N-P₂O₅-K₂O百分含量为22-9-15），全生育期施用化肥总量为N 281.2kg/hm²、P₂O₅ 36kg/hm²、K₂O 60kg/hm²。早稻移栽前（4月16日）施400kg/hm² 复合肥作基肥，6月20日施入分蘖肥（150kg/hm² 尿素），8月3日（早稻收获前10d）施尿素120kg/hm² 作为再生稻促芽肥，8月18日（早稻收获后第5d）施150kg/hm² 尿素作为再生稻提苗肥。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤无机氮采集与测定

分别于早稻的分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期、成熟期和再生稻的齐穗期、灌浆期和成熟期，在每小区用土钻按五点法随机采取田间0～20cm土层土壤样品，土样混匀后带回实验室，用2mol/L KCl浸提土壤，采用Alliance-Futura II连续流动分析仪测定铵态氮和硝态氮含量。同时采用烘干法测定土壤含水量。

1.3.2 生物量测定

分别于早稻的分蘖期、拔节期、孕穗期、齐穗期、灌浆期、成熟期和再生稻的齐穗期、灌浆期、成熟期取具有代表性植株地上部分，按茎、叶及穗部分开收集，随后将各部分在105℃下杀青30min，接着于80℃烘干至恒重，测定各部分的干物质重。

1.3.3 产量及其构成因素。

分别于2季水稻成熟后，在每小区选定3m² 实收计产。成熟期调查有效穗数，每小区按其平均数取代表性植株5穴进行考种，主要考察每穗粒数、结实率、千粒重。

1.4 有关指标计算

氮肥偏生产力（PFPN）按下式计算。

$PFPN=Y_N/F$

其中，PFPN ——氮肥偏生产力，kg/kg；

YN ——施氮区稻谷产量，kg/hm²；

F ——施氮量，kg/hm²。

1.5 数据处理

采用Excel 2007进行数据处理，用DPS 7.5进行方差分析，并用多重比较（LSD法）进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 耕作方式对再生稻稻田土壤无机氮的影响

不同耕作方式下，水稻不同生育期再生稻稻田土壤中铵态氮、硝态氮含量见图2。可以看出，无论是早稻还是再生稻，土壤中的铵态氮和硝态氮均随着水稻生育进程呈下降趋势，并且翻耕与旋耕结合下土壤中上述2种形态的氮均高于仅旋耕的处理，同一生育期内各处理的土壤铵态氮和硝态氮含量大小均为T2>T1>T4>T3的趋势。对2年试验结果进行统计分析发现，不同耕作方式下耕层土壤铵态氮在早稻、再生稻不同生育期的差异有时显著、有时不显著，从早稻拔节期到灌浆期T2与T3、T4之间的差异均达到显著水平（P<0.05），在再生稻生育期各处理一般不显著；在翻耕次数相同的条件下，增加旋耕次数不会引起土壤硝态氮发生显著变化，这可能与稻田长期处于淹水还原状态有关。研究结果表明，在翻耕次数相同的条件下增加旋耕次数可在一定程度上提高土壤中铵态氮和硝态氮的含量，在旋耕次数相同的条件下，冬前是否翻耕对头季稻土壤中的铵态氮含量有明显影响，本试验条件下冬前翻耕1次、水稻栽种前旋耕2次的效果最佳。

2.2 耕作方式对水稻地上部干物质积累的影响

根据田间调查取样与室内分析，表1给出了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质重。由表1可以看出，耕作方式对部分时期水稻干物质重有显著影响，同一生育期不同处理间干物质大小顺序为T2>T1>T4>T3，2年表现一致。从各处理之间的差异来看，2018年仅在再生稻成熟期T2与T3、T4之间的差异显著（P<0.05）； 除了早稻孕穗期，在2019年T2与T3、T4在各生育期的干物质重差异达到显著水平（P<0.05）。在耕作方式上，增加旋耕次数有利植株生长和增加干物质重；T2与T3相比，在水稻栽种前进行同样旋耕的条件下，冬前翻耕有利于植株生长和增加干物质重。上述试验结果表明，适当的翻耕和旋耕均对水稻生长的发育有利。从2年试验结果看，冬前翻耕、水稻栽种前旋耕2次（即T2）效果最好。

2.3 耕作方式对再生稻产量及其构成因素、氮肥偏生产力的影响

不同耕作方式下水稻早稻和再生稻的产量及其构成因素、氮肥偏生产力见表2。综合不同耕作方式的2年试验结果，从产量大小和氮肥偏生产力来看，均表现为T2>T1>T4>T3。试验结果表明，在生产效果上翻耕与旋耕结合优于单一旋耕，翻耕次数相同时适当增加旋耕可促进作物生长、提高作物产量。从耕作方式对早稻和再生稻产量的影响来看， T2与T3、T4相比，早稻产量均差异显著，而再生稻产量均无显著差异。从目前仅有的2年试验结果来看，耕作方式对早稻-再生稻产量的影响主要在早稻，关键是T2能显著增加穗粒数。

3 讨论

3.1 耕作方式对再生稻土壤无机氮的影响

相关研究表明，施入土壤中的氮大部分经过脲酶和硝化微生物作用转化为铵态氮和硝态氮，是作物吸收利用的主要方式^[13]。赵诚斋等^[14]认为，细土的土壤转化成铵态氮的量最高，土块大于1cm铵态氮的产生受到严重抑制，说明土块大小影响土壤铵态氮的含量。李富程等^[15]研究说明，在一定范围内，随着耕作深度的不断增加，土壤净位移量显著增大，可帮助增厚和改善耕层土壤。本研究表明，耕作方式对土壤硝态氮和铵态氮含量有一定影响，表现为T2>T1>T4>T3，即翻耕与旋耕结合下土壤无机氮含量明显高于仅作旋耕的处理。其可能的原因有3个：一是与旋耕相比，翻耕与旋耕结合既增加了耕层深度又使土粒破碎均匀，并使土壤紧实度降低^[16]、表面积增大，有利于土壤固持养分^[17]；二是翻耕与旋耕结合下，秸秆的埋藏较深且与土壤混合比较均匀，使更多的秸秆存留在土壤中，增加了土壤中的氮含量，提高了土壤对铵根离子的吸附能力^[18-19]；三是翻耕与旋耕结合改善了土壤通气状况^[20]，可增加土壤微生物量和提高土壤微生物的活性^[21]，能改变土壤有机氮和无机氮的转化，具有调节土壤微生物碳氮供应的功能^[22-23]，进而提高土壤碳氮含量，增强土壤微生物氮素固持能力^[24]。综上所述，冬前翻耕1次、水稻栽种前旋耕2次的处理（T2），其土壤中的无机氮含量最高，这种翻耕与旋耕结合既保证了较深的耕作层，又使土块碎化细小，为基肥与土壤均匀掺混和肥料中的氮素转化创造了条件。

3.2 耕作方式对再生稻干物质累积量及产量的影响

耕作对于土壤是一个非常重要的环节，这方面已有较多研究。代贵金等^[25]研究发现，翻耕可增加土壤总孔隙度和土壤通气性，提高土壤中好气性微生物的活动能力，加速有机物腐殖化过程，改善土壤环境，有利于培肥土壤，便于根系吸收缓效养分和速效养分，促进水稻生长发育和增加干物质积累。张大伟等^[26]研究显示，长年翻耕会使土壤疏松、容重降低，在秸秆还田的情况下容重降低更多，对水稻的生长更为有利。旋耕的耕深偏浅，长期使用这种耕作方法会使土壤犁底层变浅，导致通透性变差，渗水困难，不利于水稻植株的生长^[27]，从而影响水稻的干物质重。

作物不同器官的干物质积累与其生长发育关系密切，作物的干物质积累量是其产量的物质基础^[28]。本研究2年定位试验结果表明，翻耕与旋耕结合的干物质累积量大于旋耕，以冬前翻耕1次、水稻栽种前旋耕2次的处理（T2）干物质积累量最高，其次是冬前翻耕1次、水稻栽种前旋耕1次的处理（T1），仅在水稻栽种前旋耕2次的处理（T3）最低。可能是翻耕与旋耕结合改良了土层间有机质的分布，能显著提高土壤的蓄水保肥能力，降低土壤容重与紧实度，改善土壤结构，促进孔隙形成，从而促进作物根系生长、吸收营养元素，提高作物干物质积累量及产量^[29-31]。有研究认为，抽穗后的干物质生产量与稻谷产量呈显著至极显著正相关，抽穗后干物质积累量高对水稻高产更重要^[32-33]。本研究表明，各处理干物质累积量和产量均呈现T2>T1>T4>T3的趋势，各处理产量随干物质累积量的增加而增加，此结果与前人研究一致^[28]。翻耕与旋耕结合处理下，本研究得出早稻和再生稻的有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重及产量均大于旋耕处理，这与黄佑岗等^[34]、唐海明等^[35]、谷子寒等^[36]在双季稻上的相关研究结果类似。可能是翻耕与旋耕结合有利于改善土壤结构和根系的生长环境，促进了植株地下和地上部分的生长，增强了植株光合产物的制造与积累量，从而有利于增加干物质积累，为水稻高产提供了物质保障^[33]。

4 结论

耕作方式影响土壤无机氮含量和干物质累积量及早稻-再生稻的产量。通过连续2年田间试验结果分析，可得出如下结论：

（1）从土壤无机氮供应、保证水稻生长对养分的需求看，4种耕作方式下土壤无机氮含量呈T2>T1>T4>T3的基本趋势，反映了翻耕与旋耕结合好于仅旋耕的耕作方式，以T2最佳。

（2）从4种耕作方式的效果来看，翻耕与旋耕结合（T1、T2）好于仅旋耕的耕作方式（T3、 T4）；在翻耕次数相同的前提下，增加旋耕会取得较好的效果，表现为T2>T1、T4>T3。

（3）在促进作物生长并取得较高产量上，4种耕作方式呈现T2>T1>T4>T3的趋势，其中以T2最优，建议在生产实践中采用该耕作方式。

致谢：文中水文气象数据由湖北省荆州农业气象试验站提供，在此仅表谢忱。

参考文献