水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)研究進(jìn)展

屈成，劉芬，方希林，鄧躍軍，張晶，王悅

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2湖南希望種業(yè)科技股份有限公司，長(zhǎng)沙410128）

水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)研究進(jìn)展

屈成1，劉芬1，方希林1，鄧躍軍2，張晶2，王悅1

（1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128；2湖南希望種業(yè)科技股份有限公司，長(zhǎng)沙410128）

基質(zhì)育秧是水稻機(jī)插秧的關(guān)鍵技術(shù)，育秧的好壞直接關(guān)系到水稻機(jī)插秧的質(zhì)量和產(chǎn)量。為了給水稻機(jī)插秧技術(shù)的完善提供參考，本文綜述了水稻機(jī)插秧基質(zhì)育秧的現(xiàn)狀、優(yōu)點(diǎn)、類型；歸納了市場(chǎng)上常見(jiàn)基質(zhì)的配方，對(duì)基質(zhì)的物理性狀、化學(xué)性狀和生物性狀等進(jìn)行闡述；也指出了基質(zhì)育秧存在的問(wèn)題，并對(duì)其在今后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

水稻；機(jī)插秧；基質(zhì)育秧；基質(zhì)配方；理化特性

0 引言

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，機(jī)械化、規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)模式將是未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。水稻是中國(guó)種植的主要糧食作物之一，實(shí)現(xiàn)水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)將極大地推進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。中國(guó)水稻種植機(jī)械化水平約20%，水稻機(jī)插秧技術(shù)與歐美國(guó)家相去甚遠(yuǎn)[1]，其中一個(gè)重要的制約因素是傳統(tǒng)取土育秧技術(shù)，難以大規(guī)模地統(tǒng)一培育出高素質(zhì)的機(jī)插秧秧苗，導(dǎo)致機(jī)插秧的質(zhì)量不高。育秧基質(zhì)是秧苗生長(zhǎng)發(fā)育的基本條件，與秧苗養(yǎng)分、水分運(yùn)輸及其生長(zhǎng)發(fā)育均密切相關(guān)，理想的育秧基質(zhì)不僅能為幼苗生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的水分、肥料等，并能充當(dāng)外界養(yǎng)分、水分的“中轉(zhuǎn)站”。目前，水稻生產(chǎn)上所用的育秧基質(zhì)主要是農(nóng)民自制的營(yíng)養(yǎng)土基質(zhì)，其制備過(guò)程復(fù)雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，自制的營(yíng)養(yǎng)土通常還達(dá)不到機(jī)插秧培育壯秧的要求，嚴(yán)重影響了水稻機(jī)插秧的質(zhì)量和產(chǎn)量。雖然目前市場(chǎng)上已存在一些能培育壯秧的水稻無(wú)土育秧基質(zhì)，但其價(jià)格昂貴，存在基質(zhì)理化性質(zhì)不適宜、保水保肥效果差等一系列問(wèn)題，因此，本文從水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的使用現(xiàn)狀著手，分析了水稻育秧基質(zhì)的物理性狀、化學(xué)性狀和生物性狀，并歸納了市場(chǎng)上常見(jiàn)基質(zhì)的配方，介紹了無(wú)機(jī)物基質(zhì)、有機(jī)物基質(zhì)和復(fù)合基質(zhì)等的特性，旨在為水稻機(jī)插育秧基質(zhì)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用，以及推進(jìn)水稻機(jī)械化種植提供參考價(jià)值。

1 水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的使用現(xiàn)狀

早在20世紀(jì)70年代，就開(kāi)始了對(duì)水稻基質(zhì)育秧的研究。近些年，隨著機(jī)插秧的大力推廣，水稻基質(zhì)育秧才有了較大的發(fā)展。目前，水稻機(jī)插秧育秧仍是以營(yíng)養(yǎng)土育秧方式為主，這種傳統(tǒng)方法需要從田間取土，歷經(jīng)運(yùn)輸、過(guò)篩等環(huán)節(jié)，工作量大，并且容易破壞耕地。據(jù)調(diào)查，2012年在中國(guó)機(jī)插秧的面積超過(guò)了860萬(wàn)hm2，以傳統(tǒng)的取土育秧方式，每公頃需大田土1.5 m3的方式計(jì)算，全國(guó)需要消耗1300萬(wàn)m3的營(yíng)養(yǎng)土[2]。采用基質(zhì)育秧，快速簡(jiǎn)便，工作量小，秧苗素質(zhì)好，病蟲(chóng)害發(fā)生概率降低，有利于開(kāi)展大規(guī)模的工廠化集中育秧，更加適合機(jī)插秧，此外，由于近幾年農(nóng)村勞動(dòng)力的缺失和人工價(jià)格的不斷上漲，基質(zhì)育秧平均每畝能節(jié)約成本8～15元左右[3-4]。鄭微波[5]對(duì)水稻基質(zhì)適應(yīng)性對(duì)比發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)育秧的秧苗素質(zhì)明顯要高于泥土育出的秧苗，采用基質(zhì)育秧雜草少，農(nóng)藥使用量降低，并且最終產(chǎn)量還有所增加。在中國(guó)北方耕地廣，種植集中，利于機(jī)械化，在黑龍江省的機(jī)插秧面積已達(dá)到全省水稻種植面積的90%，傳統(tǒng)的取土育秧已嚴(yán)重限制其發(fā)展[6]。近幾年，北方稻區(qū)已開(kāi)始試驗(yàn)推廣基質(zhì)育秧，程曉娟等[7]以‘中龍粳1號(hào)’為材料，在黑龍江采用燁霖牌無(wú)土育秧基質(zhì)進(jìn)行育秧，與營(yíng)養(yǎng)土育秧對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在苗期、大田返青后的生長(zhǎng)、最終的產(chǎn)量等方面，基質(zhì)育秧都明顯的優(yōu)于營(yíng)養(yǎng)土育秧。水稻種植仍以南方為主，雖然南方水稻種植區(qū)多為丘陵地區(qū)，且分布較為零散，但隨著種植大戶的出現(xiàn)，以及國(guó)家政策導(dǎo)向和財(cái)政投入加大，《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》的頒布和具體實(shí)施，機(jī)插秧得到了大力的推廣[8]。因此，對(duì)水稻育秧基質(zhì)的需求和使用將會(huì)越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高。目前在市場(chǎng)上的基質(zhì)大都是利用當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行再利用加工而成，這也實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，減少了對(duì)環(huán)境的污染，推進(jìn)了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2 水稻機(jī)插秧理想基質(zhì)的理化特征

水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)的基本要求是，基質(zhì)的物理性狀、化學(xué)性狀、生物性狀達(dá)到最佳狀態(tài)，除了能保證秧苗健康的生長(zhǎng)，關(guān)鍵是育出的秧苗能符合機(jī)插秧的要求。

2.1 物理性狀

綜合各方面，基質(zhì)最主要的物理性狀是容重和總孔隙度。容重能直觀地反映出基質(zhì)的緊實(shí)狀況，容重大的基質(zhì)緊實(shí)，易板結(jié)，透水透氣性差，阻礙根系的伸展，并且運(yùn)輸不便。若容重較小，澆水后基質(zhì)易漂浮散落，并且秧苗根系難以固定，容易倒伏，理想基質(zhì)的容重應(yīng)當(dāng)在0.1～0.8 g/cm3范圍內(nèi)[9]。基質(zhì)的總孔隙度包括持水孔隙度和通氣孔隙度2個(gè)部分，總孔隙度的大小決定著基質(zhì)的保水和透氣能力。孔隙度大，能使基質(zhì)中含有較高的水分和空氣，利于根系的生長(zhǎng)，但是秧苗也容易倒伏。理想基質(zhì)的總孔隙度在70%～80%，能提供20%～30%可利用的水與20%的空氣[10-11]。在生產(chǎn)上，為了解決單一基質(zhì)孔隙度過(guò)小或過(guò)大的問(wèn)題，常將幾種不同顆粒大小的基質(zhì)混在一起[12]。

2.2 化學(xué)性狀

化學(xué)性狀主要包括基質(zhì)中含有的營(yíng)養(yǎng)元素，pH值、EC值（可溶性鹽含量）、CEC值（陽(yáng)離子交換量）。pH過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)植株產(chǎn)生毒害作用，一般基質(zhì)水稻育苗以pH 4.5～5.5為宜[11]。EC值和CEC值主要影響植株對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，李謙盛[13]認(rèn)為理想基質(zhì)中的EC值在0.75～2.0 mS/cm左右，CEC要大于6 me/100 cm3。

2.3 生物性狀

生物性狀主要指出基質(zhì)的腐熟程度，沒(méi)有腐熟的基質(zhì)極不穩(wěn)定，很容易對(duì)植株造成毒害，目前許多基質(zhì)都是農(nóng)業(yè)廢棄物或其他有機(jī)物發(fā)酵而來(lái)，雖然基質(zhì)的原料各異，但可以用基質(zhì)中微生物的活性及基質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)的影響來(lái)判斷基質(zhì)腐熟程度[14]。此外，還要求基質(zhì)無(wú)毒且沒(méi)有攜帶病蟲(chóng)害，對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有污染，能夠節(jié)約資源，做到可持續(xù)發(fā)展。

3 水稻機(jī)插秧基質(zhì)的分類及其主要特性

水稻機(jī)插秧育秧基質(zhì)種類繁多，配方各有不同，其理化性狀也有差異，大多以有機(jī)基質(zhì)為主，無(wú)機(jī)基質(zhì)為輔配制成的混合基質(zhì)，目前有研究配制的基質(zhì)見(jiàn)表1。

3.1 無(wú)機(jī)物基質(zhì)

無(wú)機(jī)物基質(zhì)主要包括蛭石、沸石、河沙、珍珠巖、爐渣以及一些天然礦物質(zhì)。劉華招[15]采用珍珠巖為主要基質(zhì)，再配合施加其他無(wú)機(jī)肥料進(jìn)行育秧，苗發(fā)根力強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，干重較營(yíng)養(yǎng)土育秧重，能育出適合機(jī)插的毯狀苗。徐志巖等[16]用膨化沙作為基質(zhì)，育出的秧苗健壯，且盤(pán)根較好，插秧后返青也快，適合機(jī)插秧。總體看，這些礦物質(zhì)基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)少，無(wú)生物活性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，透水透氣好，保水保肥能力差，有一定的緩沖能力，但由于無(wú)機(jī)物基質(zhì)太過(guò)松散，秧苗難以盤(pán)根不倒，并且需要添加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，難以達(dá)到水稻機(jī)插秧育秧的基本要求，所以在生產(chǎn)中很少利用單一的無(wú)機(jī)物基質(zhì)進(jìn)行育秧，主要作用是用來(lái)改良其他基質(zhì)的物理性質(zhì)。

3.2 有機(jī)物基質(zhì)

有機(jī)物基質(zhì)一般是一些高碳，并具有一定生物活性的動(dòng)植物殘?jiān)?jīng)過(guò)發(fā)酵或者腐熟制成的。有機(jī)物基質(zhì)中所含植株生長(zhǎng)所需的各種營(yíng)養(yǎng)元素充足，不易流失，有較強(qiáng)的保水保肥能力，但穩(wěn)定性較差。目前，比較常見(jiàn)的有機(jī)物基質(zhì)有草木灰、食用菌渣、鋸木屑、腐熟樹(shù)葉、稻殼等。這些有機(jī)物基質(zhì)在水稻機(jī)插秧育秧中也有研究應(yīng)用，其中，草木灰在機(jī)插秧育秧中有良好的特性。草木灰基質(zhì)理化性質(zhì)優(yōu)良，在經(jīng)過(guò)一定的處理優(yōu)化后能較好地滿足秧苗的生長(zhǎng)要求，并且其制作簡(jiǎn)單，成本低廉，病蟲(chóng)害少，培育出的秧苗素質(zhì)較高，可以達(dá)到機(jī)插秧的基本要求[17-18]。除草木灰外，食用菌渣及稻殼也是近年來(lái)研究的新型基質(zhì)，但這些基質(zhì)還有待改良，還不能完全達(dá)到機(jī)插秧育秧的生產(chǎn)要求。邵曉偉[19]研究表明利用食用菌渣培育的秧苗只有部分能達(dá)到機(jī)插秧秧苗的標(biāo)準(zhǔn)，并且還出現(xiàn)葉片偏黃的現(xiàn)象，可能是基質(zhì)的陽(yáng)離子交換量太高，同時(shí)也存在取材不便的問(wèn)題。劉華招等[20]研究表明利用稻殼作為育秧基質(zhì)也存在一些問(wèn)題，秧苗保水不好，盤(pán)根差，并且基質(zhì)配制成本較高，需要消毒，不能達(dá)到生產(chǎn)要求。

表1 部分水稻機(jī)插秧育秧可用基質(zhì)配方參考

3.3 復(fù)合基質(zhì)

復(fù)合基質(zhì)指綜合無(wú)機(jī)物基質(zhì)和有機(jī)物基質(zhì)2種基質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，按不同比例配制而成的基質(zhì)，具有各種養(yǎng)分充足、保水保肥能力強(qiáng)、透氣性好、緩沖能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。顏旺等[21]利用10%的草炭、15%的椰子殼、10%谷殼灰、15%蛭石、40%黏土、10%有機(jī)肥配成的復(fù)合基質(zhì)能夠培育出適合水稻機(jī)插秧的秧苗。周文等[22]利用發(fā)酵劑30%～50%、草炭土30%～40%、云母粉5%～15%、水分10%～30%配成復(fù)合基質(zhì)，該基質(zhì)較輕，分苗容易且均勻，能夠培育出高素質(zhì)的機(jī)插秧秧苗。復(fù)合基質(zhì)的配方成分都有所不同，都是利用不同成分的優(yōu)點(diǎn)來(lái)互補(bǔ)，以達(dá)到適合育秧的標(biāo)準(zhǔn)。

4 展望

水稻機(jī)插秧是水稻機(jī)械化發(fā)展的必然趨勢(shì)。在中國(guó)機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中，育秧是最為薄弱的環(huán)節(jié)。目前，雖然育秧技術(shù)能基本滿足水稻機(jī)插秧的要求，但尚存一些問(wèn)題：（1）育秧基質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化不完善，比如基質(zhì)的顆粒大小，它能直接影響基質(zhì)的容重、孔隙度等，一般地，顆粒大，則基質(zhì)容重小、孔隙度大、通氣性好，但保水性差、基質(zhì)疏松、不耐淋沖；顆粒小，則基質(zhì)容重大、孔隙度小、保水性好，但通氣性差、基質(zhì)堅(jiān)實(shí)、不利于根系伸展[33-34]；（2）育秧基質(zhì)的成本較高，育秧基質(zhì)具有育秧效果好，能有效減少秧苗的機(jī)械損傷，有效提高水稻產(chǎn)量，但大多數(shù)種植戶不愿投入更多的成本去購(gòu)買(mǎi)育秧基質(zhì)，往往采用自制營(yíng)養(yǎng)土基質(zhì)；（3）基質(zhì)的生產(chǎn)質(zhì)量還有待加強(qiáng)，有些廠家生產(chǎn)的基質(zhì)批次不同，同種基質(zhì)質(zhì)量也會(huì)參差不齊，生產(chǎn)不規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，對(duì)培育壯秧產(chǎn)生嚴(yán)重影響；（4）基質(zhì)開(kāi)發(fā)需因地制宜，如北方可以利用爐渣、草炭、鋸木屑等，南方可以利用稻殼、椰糠、蔗渣等，這樣能夠降低基質(zhì)生產(chǎn)成本，便于推廣應(yīng)用[35]。目前有研究發(fā)現(xiàn)，中藥渣、造紙廢棄物等新型有機(jī)物也有望成為基質(zhì)原料的新來(lái)源，已在許多蔬菜作物育苗上取得了不錯(cuò)的效果[36-39]。因此，不斷開(kāi)發(fā)適宜的育秧基質(zhì)，建立完整水稻機(jī)插秧育苗技術(shù)評(píng)價(jià)體系，將會(huì)成為水稻機(jī)插秧發(fā)展的新目標(biāo)。在今后研發(fā)中，也可不斷拓展基質(zhì)原料來(lái)源，研發(fā)出更加綠色低廉高效的新型基質(zhì)，不斷完善水稻機(jī)插秧育秧技術(shù)，為中國(guó)水稻機(jī)械化推廣奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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Research Progress of Seedling-raising Substrate for Machine-transplanted Rice Seedling

Qu Cheng1,Liu Fen1,Fang Xilin1,Deng Yuejun2,Zhang Jing2,Wang Yue1

(1College of Agronomy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,Hunan,China;2Hunan Hoping Seeds Science and Technology Incorporated Company,Changsha 410128,Hunan,China)

Seedling raised in substrate is the key technology of machine-transplanted rice seedling,which has a direct relation to rice quality and yield.In order to provide reference for improving the rice transplant,we review the status-quo,advantages and types of seedling raised in substrate,sum up common substrate formulas in the market,and clarify physical properties,chemical properties and biological traits of the substrates.We also point out the problems of seedling raised in substrate,and discuss the application of the technology in future agricultural production.

Rice;Machine-transplanted Seedling;Seedling Raised in Substrate;Substrate Formula;Physical and Chemical Properties

S351.3

A論文編號(hào)：cjas16080009

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目“雙季稻綠色增產(chǎn)增效關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”(2016NK2125)。

屈成，男，1993年出生，湖南衡陽(yáng)市人，碩士研究生，研究方向?yàn)樗靖弋a(chǎn)栽培。通信地址：410128湖南省長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)農(nóng)大路1號(hào)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，Tel：0731-84618076，E-mail：1051367954@qq.com。

王悅，男，1985年出生，湖南岳陽(yáng)人，講師，博士，研究方向?yàn)樗靖弋a(chǎn)栽培及分子育種研究。通信地址：410128湖南省長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)農(nóng)大路1號(hào)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，Tel：0731-84618076，E-mail：wangyue515@163.com。

2016-08-09，

2016-10-13。