The Crop Journal│华中农大彭少兵团队探明双季稻双直播丰产增效的农学机制

 水稻是我国最重要的口粮作物，增加水稻总产对保障国家粮食安全具有重大战略意义。在目前水稻单产和耕地面积提升空间有限与难度加大的背景下，寻求水稻多熟制种植是挖掘耕地集约化利用潜力，实现我国水稻总产增加的重要途径。近年来，由于农村劳动力短缺等问题，1998-2018年间长江中下游已有200万公顷耕地由双季稻改种为单季稻。传统双季稻生产中每年两次育秧移栽是劳动力投入高的重要原因。利用直播替代育秧移栽，发展双季稻双直播可大幅减少劳动投入，提高农民种植双季稻的积极性。但是，长江中下游地区双季稻生产受到热量资源的限制，双季稻双直播由于没有秧田期季节矛盾更加突出，要求早、晚稻品种的生育期在90天左右（俗称为两位数生育期品种）。在前期的研究中，华中农业大学作物生理生态与栽培研究中心彭少兵团队通过广泛收集国内外早熟水稻种质资源，筛选了适宜长江中下游地区双季稻双直播的两位数生育期品种。然而，关于这些品种在直播双季稻与传统移栽双季稻模式下的产量和氮肥利用效率表现还未见报道。

近日，彭少兵教授团队在The Crop Journal发表了题为“Comparison of yield performance between direct-seeded and transplanted double-season rice with ultrashort-duration varieties in central China”的研究论文。该研究发现，直播双季稻相比于移栽双季稻模式并未显著降低产量，并且该模式下氮肥回收利用效率显著提高，有利于降低因农田氮肥流失造成的环境污染。

研究者进行了两年田间试验，从产量形成、氮肥利用的角度系统地评估了在长江中下游地区种植直播双季稻的可行性（图1）。试验结果表明，双季稻双直播模式下早、晚稻的生育期不超过95天，平均要比移栽双季稻缩短9天；其产量表现与移栽双季稻持平甚至略有增加，在105-135 kg N ha^-1施氮量下，单季产量达到7.1-7.9 t ha^-1。这主要是得益于直播双季稻具备更高的叶面积生长速率（图2）和分蘖速率等早发特性，在齐穗前冠层光照拦截率和冠层辐射利用效率显著高于移栽双季稻。同时，由于这些早发特性，直播双季稻的氮肥回收利用效率达到56.3-81.5%，显著高于移栽双季稻，而氮肥生理利用率则低于移栽双季稻，氮肥农学利用率两者无显著差异。该研究成果将为两位数生育期水稻品种高产栽培和双季稻轻简化生产提供重要技术支撑。

徐乐博士为本文第一作者，彭少兵教授为通信作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目（31971845）和国家水稻产业技术体系（CARS-01-20）资助。华中农业大学彭少兵教授团队主要以水稻为研究对象，聚焦水稻高产高效的生理机制和栽培技术等方面的研究工作，以第一单位在Nature Communications、PNAS、Field Crops Research、New Phytologist、Plant Cell and Environment、Journal of Experimental Botany等国际知名学术期刊上发表多篇高水平研究论文。自2013年以来，该团队围绕双季稻双直播模式开展了一系列研究，集成了双季稻双直播丰产高效的栽培技术模式，并在长江中下游双季稻主产区推广应用。

图1. 直播双季稻与移栽双季稻模式下的田间长势（DSD和TPD分别代表直播双季稻和移栽双季稻）

图2. 直播双季稻与移栽双季稻模式下齐穗前生物量积累与同期叶面积生长速率间的相关关系（DSD和TPD分别代表直播双季稻和移栽双季稻）

华中农大彭少兵教授领衔的作物生理生态与栽培研究中心团队成员合影