育秧基質與秧盤組合對北方機插稻秧苗素質及產量的影響

劉軍 韓勇 李建國 沈楓 劉博 姜秀英 呂軍 姚繼攀 蔣洪波 解文孝

（遼寧省水稻研究所，沈陽 110101；*通訊作者：wx_xie＠126.com）

水稻是我國重要的糧食作物，但由于其生產環節多，田間管理復雜，使其生產成本尤其人工成本居高不下。近些年隨著農村勞動力的轉移，勞動力成本不斷提高，傳統的手工插秧方式已經不能適應現代農業的發展需求，為了降低人力成本和勞動強度，水稻全程機械化模式以及配套技術推廣將成為我國糧食豐產、提質、增效的主攻方向[1-3]。機插是水稻全程機械化的關鍵環節，但由于其配套的農藝技術相對滯后，制約了該技術的大面積普及、推廣和應用。其原因是多方面的，除了一次性購買插秧機和建設溫光育苗大棚成本較高外，關鍵在于機插秧苗標準較高，沒有科學、合理、標準的現代化溫室大棚育苗技術很難育出高素質且符合機插秧標準的秧苗。因此，培育標準的適宜機插的健壯秧苗是提高機插質量、爭取高產的關鍵因素之一[4-5]。目前生產上的育秧材料主要包括秧盤和育秧基質，秧盤主要有軟盤、盒式盤、缽形毯狀秧盤等；育秧基質主要以營養土（客土+壯秧劑）為主，但以營養土作為育秧基質存在取土量大、破壞優質耕層的問題，在北方還存在因春季回溫緩慢，凍土層未完全融化，取土困難的問題。近幾年各種新型育秧基質在市場上不斷出現，如珍珠巖+母液、農用秸稈腐熟物+草炭+有機肥等。采用這些基質，雖然育苗成本提高，但由于其質地較輕利于運輸、保肥水能力強、無土傳病害及草害等優點，還是被農戶廣為接受。不同育秧方式以及播量對水稻秧苗素質影響的相關報道較多[6-9]，但對育秧盤和育秧基質組合處理對秧苗素質及產量性狀影響的相關報道較少。為此，本試驗進行了相關研究，以期建立適合遼寧西部丘陵稻區的育秧模式，并為該地區水稻全程機械化提供技術保障。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種為當地主栽超級稻遼粳399。試驗用基質有草炭基質（K1）、有機育苗基質（K2）、營養土（K3）和客土（對照，K4）。試驗用育秧盤主要有盒式育秧盤（M1）和缽形毯狀秧盤（M2），均從農資市場購入，盤內長、寬、高分別為58 cm、28 cm和3 cm。

草炭基質系由遼寧省土肥所研制，容重為0.25 g/cm3，pH 值 5.4 左右，N、P、K 總含量≥3%，其中，N≥1.9%、P2O5≥0.8%、K2O≥ 0.3%，有機質≥5%。有機育苗基質系由沈陽琦豐農業生物科技有限公司研制，容重為 0.28 g/cm3，pH 值 5.4 左右，N、P、K 總含量≥4.5%，其中，N≥2.6%、P2O5≥1.3%、K2O≥0.6%，有機質≥45%。營養土系按照當地機插秧要求培肥配置而成（當地客土和草炭土按4∶1比例并加入一定量壯秧劑均勻混拌），容重 0.56 g/cm3，有機質含量 36.3 g/kg、速效氮189.02 mg/kg、速效磷 28.94 mg/kg、速效鉀 187 mg/kg。客土系直接從水稻田取土、風干備用，容重 0.74 g/cm3、有機質含量 16.5 g/kg、速效氮 80.08 mg/kg、速效鉀121.16 mg/kg。

表1 育苗基質與秧盤對秧苗地上部形態及生理性狀方差分析

1.2 試驗設計

試驗設在遼寧省阜新市彰武縣大冷鄉中堯村綠維有機農場試驗田中。試驗田排灌條件較好，肥力中等，屬砂質土壤。試驗共設8種組合處理：M1K1（盒式育秧盤+草炭基質）、M1K2（盒式育秧盤+有機育秧基質）、M1K3（盒式育秧盤+營養土）、M1K4（對照，盒式育秧盤+客土）、M2K1（缽形毯狀秧盤+草炭基質）、M2K2（缽形毯狀秧盤+有機育秧基質）、M2K3（缽形毯狀秧盤+營養土）、M2K4（缽形毯狀秧盤+客土）。每個處理3次重復，試驗采用完全隨機設計。2018年4月12日藥劑浸種，4月16日室內催芽，4月18日全程機械化播種覆土，底土材料厚度為2.5 cm，覆蓋物材料（客土過細篩）厚度為0.5 cm。每盤播種量為100 g（干谷），采用溫室大棚旱育秧。播種機覆土后平鋪擺盤，澆透底水，待苗出齊后床面發白前不澆水。在秧苗1葉1心期和3葉1心期分別追施硫銨4 g和7 g。插秧前即4葉1心期測定各植株性狀。秧齡36 d時即水稻4葉1心期，機械插秧，采用大區對比試驗，不設重復，每處理面積為667 m2，株行距 30.0 cm×16.5 cm。插秧后每處理按三角形取樣法取3點，每點選10叢，調查緩苗情況，每5 d調查1次分蘗動態。

按當地常規施肥方法進行施肥。氮肥為尿素，用量216 kg/hm2，基肥∶蘗肥∶孕穗肥為 4∶4∶2；磷肥為磷酸二銨，用量150 kg/hm2，全部作基肥；鉀肥為氯化鉀，用量112.5 kg/hm2，基肥和穗肥各施 50%。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 苗期植株指標

移栽前取樣測定葉齡、苗高、莖基寬度、單株葉面積等地上部性狀和不定根數、最長不定根長等根系指標。

根系盤結力：將整塊秧苗從秧盤中取出放在一平放的玻璃平面上，四周用夾板夾住并固定，用彈簧秤鉤子模擬插秧機手臂等距離鉤住單位面積秧苗直到撕開時最大拉力即為秧苗根系盤結力。

傷流量：秤取0.3 g脫脂棉，在距根基部2 cm處用手術刀水平切斷莖稈，10 min后用潔凈吸水紙吸去斷莖處的組織液，以防韌皮部汁液的交叉污染，然后迅速將脫脂棉包在莖稈上，使其于莖橫截面充分接觸，再用保鮮膜包好脫脂棉，收集12 h后稱重法測定傷流量。

生物量：采集10 cm2秧苗，3次重復分別秤取地上部分和地下部分鮮質量，于105℃殺青30 min后再將溫度調至70℃～80℃烘至恒質量，稱重并計算出1 cm2秧苗地上部和根的鮮質量、干質量。

水稻根系指標：每個處理隨機取6點1 cm2秧苗，3次重復。將待測根放置在盛有少量水的長方形平盤中，小心將根分開并收集碎根，將所有根系平鋪避免疊加，采用Winrhiz02003b根系分析系統對根進行掃描，分析計算出每m2總根長、根表面積、平均直徑和體積。

1.3.2 大田測定指標

成熟期各處理調查30叢，計算出有效穗數，并按平均數取5叢調查株高、有效穗數、穗長、每穗粒數、千粒重、結實率等產量指標。

1.4 數據處理

試驗所得數據用Excel和SPSS軟件進行統計和分析。

2 結果與分析

2.1 對秧苗素質的影響

由表1可見，秧盤間除假莖基寬和地上部干物質差異顯著外，其余4項指標差異均達極顯著水平；育秧基質間各項指標差異均達極顯著水平；秧盤與育秧基質互作間，葉面積與地上部干物質量差異極顯著，其他4項指標差異均未達到顯著水平。

采用缽型毯狀秧盤育秧，不同育秧基質對秧苗地上部形態及生理指標均產生顯著影響（表2）。K1、K2、K3處理的秧苗形態及生理指標均好于K4處理，其中K2處理各項指標除SPAD值略低于K1處理外，其余指標均優于其他處理。K1、K2和K3處理的苗高、基莖寬、地上部干物質量以及葉面積分別比對照（K4）增加10.52% ～30.60% 、14.29% ～53.57% 、33.83% ～54.14% 、17.18%～42.05%。采用盒式盤育秧，不同育秧基質對秧苗地上部形態及生理指標的影響趨勢與用缽型毯狀育秧盤育秧相同，但影響均未達到顯著水平，總體表現為盒式育秧盤秧苗地上部形態指標略好于缽形毯狀秧盤。

表2 不同育苗基質處理的秧苗形態及生理差異

表3 育苗基質與秧盤對秧苗根系形態的方差分析

表4 不同育苗基質處理的秧苗根系形態差異

2.2 對秧苗根系素質的影響

由表3可知，不同育苗基質與秧盤組合處理對秧苗根系素質均產生顯著影響。秧盤間根體積差異達顯著水平，根平均直徑、根尖數、地下部干物質差異極顯著；基質間各項指標均表現出極顯著差異；秧盤與基質互作間，根平均直徑差異達顯著水平，其他各項指標均未達顯著水平。

從表4可見，與用客土作育秧基質（K4，對照）相比，用其他3種基質育苗均顯著提高了根總長、總表面積、根體積、根平均直徑、根尖數和地下部干物質量，但降低了主根長度。其中，K2處理除主根長外其他根系各項指標均高于其他處理。基質間各根系綜合素質指標總體表現為K2＞K1＞K3＞K4。其中，根系干物質累積量 K2 比 K1、K3、K4 增加 8.0%、20.1%和 58.62%，根體積增加 34.37%、53.57%和 168.75%，總 根長 增加22.47%、34.28%和 80.53%。而育秧基質對最長根長的影響則相反，表現為 K4＞K3＞K1＞K2。另外，采用盒式盤育秧，育秧基質對秧苗地下部形態及干物質積累量的影響趨勢與采用缽型毯狀育秧盤育秧相似，但均未達到顯著水平。總體表現為盒式育秧盤所育秧苗地上部形態指標要優于缽形毯狀秧盤。

2.3 對機插秧苗抗逆指標及操作強度的影響

每盤秧苗質量和起苗時拉力均作為田間操作勞動強度指標；叢間根系盤結力代表根系損傷程度，是決定移栽后緩苗時間的重要指標；發根力的大小是決定秧苗能否迅速返青和分蘗的關鍵，代表著秧苗移栽后的成活能力；根系傷流量的大小反映根系主動吸收水分能力的強弱，也是側面反映根系活力的重要指標。從表5看出，上述各項指標均呈現出互作效應，在每盤秧苗質量上表現為K1、K2組合顯著小于K3、K4組合，其中，M2K1最低、M1K4最高；在起苗拉力上表現為M2組合顯著優于M1組合，其中，M2K4最小，M1K2最大；叢間根系盤結力秧盤間表現為M1K2最大、M2K4最小，相同基質條件下秧盤間根系盤結力M1顯著大于M2；在發根能力上，新根數量M1K2最多、M2K4最少，新根總長度M2K2最長、M2K4最短，傷流量M1K2最大、M2K4最小；根冠比基質間表現為K2＞K1＞K3＞K4，秧盤間差異不顯著。

表5 不同育苗基質與秧盤組合處理對機插秧苗抗逆指標及操作強度的影響

表6 不同育苗基質與秧盤組合處理對水稻穗部性狀及產量構成因素的影響

圖1 處理間的分蘗數以及緩苗期變化

2.4 對分蘗力及緩苗期的影響

如圖1所示，最高分蘗數和有效分蘗數均以M2K2最高，其次為M2K1，而M1K4最低。在相同育秧基質條件下，M2處理的最高分蘗數和有效分蘗數均高于M1處理。不同處理的緩苗時間表現出與分蘗數相反趨勢，即分蘗數越高緩苗時間越短。由圖1可知，M2K2的緩苗時間最短，M1K4最長。而且同種育苗基質條件下，M2處理組合的緩苗天數均短于M1處理組合，處理間緩苗時間最大相差5.6 d。

2.5 對穗部性狀及產量的影響

由表6可知，理論產量最高的是M2K2處理，比M1K4處理（對照）增產11.92%；不同處理對結實率和千粒重影響不顯著，但對二次枝梗數影響較明顯。對產量構成因素的相關分析表明，理論產量與有效穗數和二次支梗數呈極顯著正相關，與每穗粒數、結實率、千粒重呈極顯著負相關（表7）。說明育苗基質與秧盤互作對有效穗數的正向影響大于每穗粒數、結實率和千粒重三者累加的負效影響，這是K1、K2、K3產量比K4增加的主要原因。

3 討論與結論

遼寧西部丘陵稻區地勢起伏、土壤貧瘠沙化嚴重、早晚溫差大、溫光效率低等諸多因素一直制約著該地區水稻產量的提升。近些年當地大量農民外出務工，年輕勞動力急劇下降，不斷出現用工荒，導致勞動力成本不斷攀升，水稻全程機械化技術是解決這一突出矛盾的有效途徑。而培育適合機插的健壯秧苗，是提高機插質量、保證水稻高產的首要前提和必要保障。近些年來大量科研人員從不同角度研究分析了育秧基質對秧苗素質及產量的影響。陳木蘭等[10]研究表明，新型育秧基質具有吸附性強和孔隙大的特點。吸附性強能夠保持基質中的N、P、K不流失；孔隙大能使秧苗在透氣性和營養條件良好的環境下生長，地上部分健壯，地下部分根系發達，移栽后莖蘗的發生速度快、莖蘗成穗率高，具有良好的增產效果。趙婷婷等[11]研究結果表明，基質粉+缽形毯式秧盤/平盤+2號營養液的組合處理秧苗素質最好，使水稻在生長后期形成的有效穗數、結實率、千粒重等指標略高于土壤育苗，從而實現了水稻產量的提高。本試驗結果表明，有機育苗基質+缽形毯狀秧盤的組合處理表現最優，其育出的秧苗葉面積大、葉綠素含量高，假莖基部寬，根系數量多、活力強、干物質累積量大，而且插秧后緩苗速度快、成穗率、枝梗數和每穗粒數均好于客土育苗和其他基質育苗。采用相同基質，秧苗素質表現為缽形毯狀秧盤略低于盒式盤，這可能是由于缽型毯狀育秧盤的盛土量比盒式秧盤少15%，因此，盤內營養物質略少。同時，盒式秧盤秧苗在3葉期后主根通過秧盤的空隙扎入床面土壤中能夠吸取更多養分，而缽形毯狀秧盤秧苗的根系卻盤結在盤底方格中，僅吸收秧盤有限營養。在相同育秧基質條件下，缽形毯狀秧盤能有效降低由于根系盤結力過強帶來的機插秧植傷而導致的緩苗期長。有機育秧基質既能解決春季取土難、取土量大、破壞耕地等問題，而且還具有不占用耕地、秧塊輕便利于運輸、降低勞動強度、栽插作業負荷小，同時避免了病害和草害的發生，有助于機插秧技術的推廣和應用。

表7 穗部性狀及產量的相關分析