有機廢渣基質對工廠化育秧效果的研究

魯耀雄，范海珊，崔新衛，龍世平，彭福元

(湖南省農業科學院農業生物資源利用研究所，湖南 長沙 410125）

為了減輕水稻生產的勞動強度，近年來全國各地大力推廣應用機械插秧技術。發展水稻機械插秧的關鍵是解決秧苗的素質。育秧方式、秧苗密度、播種量、播種期及壯秧劑等都影響著機插秧苗的素質[1-3]，育秧基質對秧苗素質也有重要影響。水稻育秧基質研究一般以普通土為主[4-5]，此外還有無土栽培研究。普通土育秧存在用土量大、破壞植被嚴重、苗細苗弱、易發生病害、勞動強度大等問題。而無土栽培多以單種基質如谷殼粉、秸稈粉、珍珠巖、碳化稻殼、海棉、巖棉等為主[6-7]，利用這些基質育秧會存在營養不足、不全，吸水、保水能力差，水稻出苗率下降、生長不旺、秧苗不勻等問題。隨著經濟和生產的發展，有機廢渣育秧基質越來越受到科研工作者的關注。該研究以造紙廠蘆葦殘渣、畜牧糞便、碳化稻殼等廢棄物為主要原料，科學配制成新型有機廢渣水稻育秧基質，研究了其對水稻工廠化育秧的秧苗素質的影響，以期為水稻工廠化育秧和機插秧發展提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試水稻品種為中嘉早17號，用0.2%三氯異氰尿酸溶液浸泡種子，浸種量為0.8 kg/L，浸泡時間24 h，放置在30℃恒溫箱中催芽。

育秧基質為有機廢渣育秧基質及對照育秧基質。有機廢渣育秧基質由湖南省農業生物資源利用研究所研制，其基本理化性質為pH值6.22，容重0.27 g/cm3，有機質 25.5%，堿解氮 254.8 mg/kg，速效磷291.58 mg/kg，速效鉀1 735 mg/kg；湖南省某農業技術開發公司生產的育秧基質（CK）為對照，由泥炭、珍珠巖等配比而成。育秧硬質塑料盤規格為58 cm×28 cm×3 cm。

1.2 方法

試驗于2012年在湖南二一現代農業發展有限公司早稻育秧大棚進行，試驗設有機廢渣育秧基質（T）及對照育秧基質（CK）2個處理。2種育秧基質和催芽好的稻種均利用自動育秧播種機播種，播種盤標記后，隨機放在工廠化育秧大棚中，進行正常的育秧管理。

1.3 水稻秧苗素質測定

1.3.1 農藝性狀的測定在2葉一心期，每盤隨機抽取20株秧苗測定苗高、莖基寬度、每株不定根數(5 mm以上)、最長不定根長、單株葉面積（單葉面積=長×寬×0.774 6，不含心葉）[8]、根系吸收面積（甲烯藍法）、葉綠素含量（乙醇提取法）、百株地上部與地下部干重。

1.3.2 全氮磷鉀的測定在2葉一心期，每個處理隨機抽取3盤，每盤隨機取一定量秧苗整株樣品，將植株根系上面的基質洗凈，放入烘箱中105℃殺青后，再在60℃下烘干至恒重。粉碎測定秧苗植株氮、磷、鉀的含量。全氮的測定采用凱氏定氮法，全磷的測定采用礬鉬酸比色法，全鉀的測定采用火焰光度計法。

1.4 數據分析

采用Excel 2003和SAS 8.1軟件對試驗數據進行統計分析，采用t檢驗法進行顯著性差異比較。

2 結果與分析

2.1 對水稻秧苗農藝性狀的影響

如表1所示，有機廢渣基質處理的秧苗其苗高、莖粗、葉數、總葉面積、根長、根干重、地上部干重都顯著優于對照基質，苗高增加2.3 cm，單株總葉面積增加1.4 cm2，根長增長1.2 cm。盡管有機廢渣育秧基質地上部與地下部生物量均高于對照，但根冠比值少于對照，說明其秧苗地上部的生長快于地下部。由此可見，有機廢渣基質育秧能夠明顯改善水稻秧苗的農藝性狀。

表1 不同基質對水稻秧苗農藝性狀的影響

2.2 對水稻秧苗生理性狀的影響

2.2.1 對水稻秧苗葉綠素、類胡蘿卜素含量及根系活力的影響如表2所示，有機廢渣育秧基質處理秧苗的葉綠素及類胡蘿卜素的含量都明顯高于對照，葉綠色含量增加1.10 mg/g，類胡蘿卜素含量增加0.14 mg/g，說明有機廢渣基質育出的水稻秧苗具有更強的光合作用能力。

表2 不同基質對水稻秧苗根系活力的影響

根據植物礦質元素吸收理論，植物對溶質的吸收具有表面吸附的特性，被吸附物質在根系表面形成一層均勻的單分子層。因此，能根據根系某種物質的吸附量來測定根系的總吸收面積。當根系對溶質的吸附達到飽和后，根系的活躍部分能將吸附著的物質進一步轉移到細胞中去，并繼續產生吸附作用，從而計算出根系活躍吸收表面積。根系活躍吸收表面積可以作為根系吸收活力的指標。從表2中可以看出，雖然有機廢渣基質處理秧苗的根系總吸收面積小于對照，但其活躍吸收面積比對照提高了0.02 m2，差異達到了顯著水平。根系活躍吸收面積大，根系活力強，這樣的秧苗移栽后根系發根力更強，有利于水稻的生長發育。

2.2.2 對水稻秧苗全氮磷鉀含量的影響如表3所示，有機廢渣基質處理的水稻秧苗全氮、全磷與全鉀均高于對照，且差異達到顯著水平。其中，氮、磷、鉀含量分別提高了34.43%、114.29%、37.50%。這說明有機廢渣基質育秧更有利于水稻秧苗的營養吸收和氮磷鉀積累，能為秧苗生長和分蘗打下良好的物質基礎。

表3 不同基質對水稻秧苗植株全氮、全磷和全鉀含量的影響 （%）

2.3 經濟效益分析

目前，江蘇、湖南等地水稻工廠化育秧基質都以泥炭為主要原料，配比蛭石或珍珠巖等其他原料，大部分仍處于研究示范階段，投入市場還很少。泥炭是一種不可再生資源，大量開采會帶來嚴重的資源和環境壓力[9-10]。國家已經出臺對泥炭實行限制性開采的措施，隨著泥炭、蛭石、珍珠巖等育苗基質用量的增加，其復合基質的價格會越來越高。當前市場上以泥炭為主的育秧基質一包為50 L，價格為18～20元/包，每個育秧盤需要基質約4 L，每包可以裝12.5盤，機械插秧需22～25盤/667m2。工廠化育秧基質成本為30～40元/667m2，許多水稻種植戶和農民都難以接受。

利用造紙的蘆葦殘渣，配比其他廢棄物如食用菌糠、糞便等，經過微生物發酵腐熟（20～22 d），制成新型有機廢渣水稻育秧基質，基質成色好，病原菌少。經過多次育秧試驗發現，該基質可以部分或全部替代泥炭，育秧效果甚至優于以泥炭為主要原料的水稻育秧基質，而且價格相對便宜，工廠化育秧基質成本為24～30元/667m2，易于被水稻種植戶和農民接受。

3 討論與結論

目前，水稻育秧基質主要以天然泥炭為主要原料，但泥炭資源有限，短期內不可再生，迫切需要開發泥炭替代品。利用造紙蘆葦殘渣為主要原料配制水稻育秧基質，可以代替泥炭，通過分析水稻秧苗的9個農藝性狀和8個生理指標，除根系總吸收面積和不定根數外，有機廢渣基質處理秧苗的其他指標都優于對照，且相差達到顯著水平。這說明有機廢渣基質培育的水稻秧苗光合作用和營養吸收更好，根系活力更強，為移栽后迅速發根生長和分蘗打下較好的物質基礎。

研究還發現，利用造紙蘆葦殘渣配制的有機廢渣基質育秧水稻根系總吸收面積小于泥炭基質，可能與它更適宜于秧苗根系生長，根系粗壯有關。因為泥炭基質的水稻秧苗根系細小，同體積根系數量更多，根系表面積更大，從而表現出根系總吸收面積大。通過工廠化育秧基質試驗比較，利用造紙蘆葦殘渣等有機廢棄物為主要原料，混配碳化稻殼等制成的基質育秧效果優于利用泥炭配比的育秧基質，且生產成本減少約10元/667m2，有利于推廣應用，更能適應于水稻規模化、工廠化育秧。

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