(中國農業科學院作物科學研究所,北京 100081)
水稻是我國重要的口糧作物,占我國糧食作物總面積的32%,占國內糧食總產的36%左右[1],水稻科研是中國農業科學院作物科學研究所肩負的我國糧食安全、藏糧于技的重要任務。各試驗基地的水稻試驗田,承擔著野生稻保護與利用、水稻種質資源、水稻種質資源抗逆性評價、水稻功能基因組學、水稻抗病基因挖掘與利用、水稻籽粒發育與調控、水稻種子發育與品質改良、水稻株型基因解析、水稻轉基因技術研究、水稻光合生理調控等十余個研究組的田間試驗任務,而試驗材料育秧是完成以上任務的關鍵環節之一,為此,我們在多年水稻科研試驗育秧管理的基礎上,吸收水稻生產田育秧的優點,結合試驗材料的特性,采用大棚和田間小拱棚育秧方法完成水稻科研試驗材料育秧;制訂、實施并完善了包括育秧基質準備、種子處理、播種、催芽和秧苗期管理等環節的農藝操作規程與作業標準,服務于水稻科研試驗,確保試驗材料安全。
指采用硬盤機械鋪播育秧基質,在盤內規劃播種單元,在播種單元內人工播種、覆蓋育秧基質,棚內成苗的育秧方法。操作規程為:育秧設備安裝與調試→育秧基質制備→試驗種子準備與處理→苗床準備→播種→催芽→入苗床→苗期管理。此方法適用于溫度較低的早春育秧。壯秧標準為:葉齡3.5~4.0 片、苗高12~14cm、根數9~10 條、百株苗干重大于3g[2]。
1.1 育秧設備安裝與調試
1.1.1 育秧盤準備水稻科研試驗一般采用60cm×30cm×4cm 可重復使用的塑膠硬盤育秧。使用前應清洗干凈,在陽光下曬干,可起到殺菌、消毒作用。盤育秧的數量依育苗規模、批次確定。
1.1.2 育秧基質準備一般由肥沃旱田土或菜園土調酸后與適量草炭、肥料或壯秧劑混拌配制而成,操作規程與作業標準如下。
(1)選擇2 年內沒有使用過除草劑、無雜草種子、肥沃的中壤土(育秧土)和純凈草炭,分別經6~8mm 孔徑的篩子過篩后備用。
(2)用過篩的草炭50kg,加15%的稀硫酸15kg左右混拌均勻,制成pH=3 的酸化草炭調酸劑或將98%濃硫酸稀釋8~10 倍,配置成硫酸調酸劑備用。
(3)適量氮肥(硫酸銨)、磷肥(磷酸二銨)、鉀肥(氯化鉀),經粉碎機磨碎后備用。
(4)將200kg 育秧土裝入專用攪拌器,逐步加入調酸劑(酸化草炭或稀釋后的硫酸)充分攪拌調酸至pH=4.5~5.5;將粉碎的硫酸銨100g、磷酸二銨150g、氯化鉀100g 加入攪拌器中,攪拌均勻配成育秧基質。
由于土壤調酸操作復雜不易掌握,可采用200kg 育秧土加入50kg 過篩草炭和粉碎的硫酸銨100g、磷酸二銨150g、氯化鉀100g 混拌均勻后,在播種時用45%甲霜·噁霉靈或20%稻瘟靈1500 倍稀釋液均勻噴灑在基質上至飽和,取代調酸過程。
在大面積應用中,可根據育秧土酸堿度,按適當比例加入商品“水稻苗床調理劑”混拌制備育秧基質,省去調酸和加入化肥環節。在土壤鹽堿度高、調酸效果不明顯的地區,可直接選購合格的商品“水稻育秧基質”育秧。
1.1.3 播種設備調試按要求安裝播種、催芽設備,并在正式播種前進行育秧基質鋪播、噴淋、播種、覆蓋、催芽試運行,確保各環節銜接、運行指標安全正常。
1.1.4 育秧棚準備選擇地勢平坦,背風向陽,排水良好的水稻田邊搭建鋼架育秧棚,規格一般為長15~20m、寬6~8m、高2~2.5m;棚膜要求透光率大于90%、無滴水、韌性強;將整幅農膜蓋在頂部居中,四周分別設為開閉式,方便通風管理。棚內有供、排水設施,方便澆水、排水;有增溫設施,遇低溫寒潮能夠保證棚內溫度≥12℃。秧畦規范,留有人工步道,便于秧苗管理,畦面平整壓實,便于擺放秧盤。為了減少土傳病害,底面和四周應鋪設潔凈的塑料薄膜。棚內距中間步道約30cm、距棚頭1/3、2/3 處用硬質材料制成可上下移動的支架,擺放2 支溫、濕度計,測量棚內苗床溫、濕變化;另需準備遮陽網。
1.2 試驗種子處理指對試驗種子(材料)分類、脫芒、精選、發芽率測定、浸種消毒、催芽的過程。
1.2.1 種子分類按生育期長短確定早、中、晚稻類型,以此為依據確定播種時間;按水稻秈、粳類型分類確定育苗管理方式。
1.2.2 曬種、脫芒種子分類后,選晴天將種子在曬墊上攤曬1~2d,每天翻動3~4 次,有助于減輕霉菌危害、提高發芽勢和發芽率。對需要脫芒的材料應使用水稻專用脫芒機或人工進行脫芒處理,有助于種子精選和播種。
1.2.3 精選去除雜質、雜粒、病粒、癟粒、破損粒,留下色澤、形態與試驗材料一致的飽滿種子,裝入尼龍紗網袋,寫好塑質標簽,編號。
1.2.4 發芽率測定按發芽率測定規程測定試驗材料的發芽率,為確定播種量提供依據。
1.2.5 浸種消毒用氰烯菌酯或咪鮮胺類藥劑,按使用說明配制相應濃度的藥液,預防惡苗病等種傳病害;藥液量以浸沒種子為限,室溫下浸種2~3d,取出后用清水沖洗2 遍,瀝干種子表面水分備用。
1.3 播種與催芽
將育秧盤依次放入播種傳送設備中進行鋪播基質,作業標準為:(1)每盤均勻鋪播育秧基質,厚度2.0~2.2cm,盤面平整;(2)噴淋45%甲霜·噁霉靈或20%稻瘟靈1500 倍稀釋液至育秧基質飽和,沉降后厚度1.8~2.0cm;(3)取下育秧盤,按計劃書在盤內規劃播種單元、排序,在播種單元內人工均勻擺播試驗種子,密度為2~3 粒/cm2,用平鏟將種子壓平至3 面埋入育秧基質;(4)為避免混雜,試驗材料之間應留有明顯分界、插好標簽并標明每盤序號;(5)將育秧盤重新放入播種傳送設備中,覆蓋育秧基質1.0~1.2cm。
將育秧盤按順序碼放到催芽室催芽,作業標準為:(1)封閉催芽室并保持室內溫度33~35℃、濕度90%~95%條件12h,至90%以上種子破胸露白;(2)將溫度下調到30~32℃、濕度85%~90%催芽48h,當90%以上種芽高出基質表面0.3~0.5cm,即完成催芽。
1.4 苗期管理指秧盤入大棚至成苗期的管理。
1.4.1 芽期管理從秧盤入大棚至第1 葉展開之前為芽期。此時秧苗對氧氣反應敏感,是影響扎根立苗的關鍵期,應保持基質充分濕潤、氧氣充足。作業標準為:(1)秧盤擺放平整一致,盤與盤之間銜接緊實;(2)灌水,水溫控制在20~25℃,水層1.0~1.5cm并覆蓋遮陽網;(3)棚內濕度保持在80%~90%,溫度控制在28~30℃,自然光照條件下,封閉溫室2d,幼芽95%以上變綠后即完成綠化,撤掉遮陽網;(4)遇寒潮、霜凍等特殊天氣,大棚內應進行加溫處理,控制棚內溫度≥12℃。
1.4.2 幼苗期管理指秧苗1~3 片展開葉期的管理,此時秧苗通氣組織尚未健全,根系生長所需氧氣主要依靠空氣供應,應采取露田與淺灌相結合的灌水方法,2 葉期前以露田為主,2 葉期后以淺灌為主。2 葉1 心期胚乳殘存率已不足10%,第3 葉展開時胚乳養分耗盡(離乳期),此期及時補充氮肥(斷奶肥),有助于幼苗順利從異養轉入自養,操作規程與作業標準為。
(1)棚內溫、濕度控制與通風煉苗。1~1.5 葉期要求適溫保苗并開始通風煉苗,棚內溫度控制在28±1℃,濕度控制在75%±10%;1.5~2.5 葉期逐步增加通風量,溫度控制在25±1℃,濕度控制在65%±10%;2.5~3.0 葉期溫度控制在22±1℃,濕度控制在50%±10%。煉苗應逐步增加通氣時間、通風量,采用“兩頭開門→前后開窗→一邊揭開→日揭夜蓋”的辦法進行,使秧苗逐步適應環境。通風時,要“先灌水后開窗”,保持育秧盤下0.5~1.0cm水層,防止生理失水死苗。秧苗3 葉期以后,經過5~6d 通風煉苗,日均氣溫穩定在15℃,便可灌水揭棚膜。遇到低溫時,及時覆蓋棚膜并增加覆蓋物,防止低溫冷害。
(2)水分管理。秧苗缺水的標志為早、晚看葉尖無水珠;中午看新展開葉片卷曲,基質表面發白。澆水應在早、晚進行,1 次澆足澆透;水溫控制在20±2℃,禁用15℃以下冷水。揭棚膜后可適當增加澆水次數,秧盤表面保持水層1.0~1.5cm。苗高達10cm 左右,按濕潤秧田進行管理。
(3)苗床追肥。秧苗2.5~3 葉期,胚乳養分耗盡,會出現脫肥(斷奶)現象,為保證養分供應,應早施斷奶肥。用硫酸銨2.0g/m2、硫酸鋅0.25g/m2,稀釋成100 倍液在1.5~2.0 葉期進行葉面噴施,噴后及時噴清水沖洗秧苗。三展葉后進入移栽期,為提高秧苗體內氮、磷、糖濃度,在移栽前3~5d,一般施用尿素15g/m2作為起身送嫁肥,增強秧苗的發根能力。
指在田間建立秧畦,在秧畦上規劃播種單元,人工播種,覆蓋育秧基質,插建小拱棚加蓋塑料薄膜保濕、增溫的育秧方法。
2.1 育秧田的選擇與苗床構建
2.1.1 育秧田的選擇選擇水源清潔、排灌方便、無病蟲害、鄰近試驗稻田、肥沃的中壤土地塊作為水稻育秧田,早稻育秧時溫度較低,秧田應選在避風向陽處。北方的麥茬稻、南方的連作晚稻,應選擇中壤、肥力中等、地勢高、排水方便的地塊,防止土壤水分過高誘發水稻秧苗徒長。為避免殘留藥害,應規避上茬作物用過除草劑的地塊,也不能在此取土為育秧田使用。
2.1.2 秧畦的構建(1)基肥的施用。北方一季粳稻、南方的早稻、單季晚粳稻可以在冬閑田上建立秧畦,一般在冬前施用腐熟有機肥1.5~2.0kg/m2后深耕曬垡;春季將磷酸二銨15g/m2、氯化鉀7.5g/m2、硫酸銨7.5g/m2均勻撒施地面,結合旋耕整地混入土壤中。采用干耕、干旋、干耙抹的整地方法作畦,有利于提高土壤溫度和通透性、發苗壯根,提高成秧質量。
(2)秧畦規格。科研試驗育秧田秧畦規格一般為:畦長10~15m,畦面凈寬1.0~1.2m,土壤細碎平整;畦溝寬25~30cm、深15~20cm,邊溝寬30~35cm、深20~25cm,便于水分管理。四周應安裝80~100cm高塑料圍擋,起到防止風直吹秧苗和防鼠害作用。
(3)病、蟲害預防。秧田病、蟲害預防應同時進行。上水浸透秧畦至飽和后,將水面降至畦面以下,用95%敵克松可濕性粉劑5g/m2與20 倍育秧基質混勻配成藥土或用0.1%惡霉靈顆粒劑5g/m2均勻撒施,預防立枯病、猝倒病、枯萎病、根腐病等;施用3%米樂爾顆粒劑2~2.5g/m2或5%甲基-異柳磷顆粒劑1.5g/m2,預防螻蛄、蚯蚓、蠐螬等地下害蟲;將所用藥劑均勻撒施于畦面,用平鍬等工具將畦面抹平。在土壤pH 大于7.5、鹽堿度較高的地區,可在畦面鋪密度較大、不易漂浮的水稻育秧基質2.5~3.0cm,浸水至飽和后將秧畦抹平,放置1d,即完成秧畦整理。
2.2 播種期管理
2.2.1 催芽將裝在紗網袋中整理好并經藥劑浸種處理的種子,瀝干表面水分,按序號分層碼放在恒溫催芽箱(室)中,在30~35 ℃、相對濕度90%條件下催芽12h,90%以上種子破胸露白時,溫度降至25℃、相對濕度90%條件下24h,當90%以上種子芽長達到半粒谷長,根有一粒谷長時,取出種子,降溫到15~20℃,練芽6h 左右,達到待播狀態。
2.2.2 播種在秧畦縱向、橫向劃清晰標記線,依科研需要確定每個單元的面積,規劃秧畦成多個播種單元,并按計劃書在每個播種單元內播種相應試驗種子,密度控制在2~3 粒/cm2,用平鏟將種子三面壓入基質中,插好相應標牌,均勻覆蓋育秧基質0.5cm并輕壓平整。
2.2.3 插建小拱棚播種完成后,用2.0m 或2.5m長、表面光滑的竹篾,按秧畦寬度插建竹篾間距50cm、拱高50cm 的拱棚架;在棚內距棚頭1/3、2/3處安放2 只酒精溫度計;選用透光率大于90%、寬2~2.5m 塑料薄膜拱形覆膜,四周埋土壓緊。
2.3 苗期管理棚內溫度和秧畦水分控制是小拱棚育秧成敗的關鍵。
2.3.1 出苗期指播種后至芽鞘伸出畦面、第1 葉露尖階段。此期是種子根生長關鍵時期,一般5d左右,白天棚內最適溫度25~28℃,最高溫度不超過32℃,若超過32℃,要打開拱棚兩側通風降溫,傍晚關閉通風口;最低溫度不低于12℃,如遇低溫、寒潮等災害性天氣應加蓋保溫設施防止凍害。在底墑充足的前提下,一般不澆水,控制秧畦土壤相對濕度在70%~80%,促進根系發育;當秧畦表土發白時,表明水分不足,應適量補18~20℃水至接近底墑。
2.3.2 幼苗期指第1 葉露尖至第3 葉展開期。第1 葉露尖到葉片完全展開,需5~7d,管理目標為促下控上,確保葉鞘長度≤3cm。拱棚內溫度控制在23~25℃,夜間溫度≥10℃。秧畦土壤相對濕度控制在70%~75%。晴好天氣及時通風,逐步增加通風量煉苗,避免風直吹秧苗。
第2 葉露尖到第3 葉展開,需10~14d。管理目標為地下部促根健壯生長,地上部控旺長,控制葉耳距≤1cm。2 葉期棚內溫度控制在22℃~24℃,3 葉期20℃~22℃,最高溫度均應在25℃,最低溫度在12℃。可采用增減通風口數量、控制通風口的大小、加蓋遮陽網等措施來調節溫度和煉苗,最低氣溫高于10℃時可晝夜通風,遇高溫天氣尤其遇連續低溫突然放晴時,要提早通風,防止溫度變幅過大引發青枯病、立枯病。
當畦面發白、秧苗早晚心葉葉尖無水珠,晴天午間心葉卷曲時,表明秧畦水分已低于育秧要求,應在8:00 前或17:00 以后澆水,一次澆透,水溫要求20~24℃,深井水溫度一般較低,應將水抽到水渠或曬水池日照增溫至18℃后,再用于秧畦澆水。3 葉期以后,最低氣溫10℃,經3~5d 煉苗后,即可揭膜,按水育秧管理。雨天放干水,晴天滿溝水,烈日水上床;遇較強低溫時應保持1/2 苗高水層護苗,氣溫轉暖,及時換水,并逐漸降低水層。此期谷粒中的養分被耗盡,應施好斷奶肥,根據秧苗的生長特性和肥料分解轉換特性,以秧苗1 葉1 心至2葉期施用斷奶肥較好,斷奶肥以氮素養分為主,一般施尿素5g/m2。
2.3.3 成苗期秧苗3 葉以后到移栽前,通氣組織已發育健全,為防根系下扎,造成拔秧困難,秧畦不宜斷水,可采取2~3cm 淺水層管理。秧苗過小移栽發根力弱,返青慢;過大則因組織老化不易發苗,縮短了本田生長期,不利于穗部發育;最適移栽期為5葉1 心至6 葉1 心期,此時移栽返青快,發根力強。為提高體內養分含量和秧苗素質,移栽前3~5d,應施起身(送嫁)肥尿素10~15g/m2。
育秧田苗期發生的主要病害為惡苗病、立枯病和青枯病,多發生在立針至2 葉期,蟲害有稻薊馬、葉蟬、灰飛虱等,應采取綜合措施防治。
3.1 病害防治
3.1.1 水稻惡苗病是以種子傳播為主的病害,發病后株高比正常稻苗高1/3 左右,瘦弱、發黃,俗稱“公稻子”,栽種后不能正常結實。做好種子處理是防治該病的關鍵,嚴格執行種子精選和浸種作業標準,是控制苗期惡苗病發生的有效方法。
3.1.2 立枯病感病初期植株枯黃,根系發銹,莖基部變褐,嚴重時秧苗枯萎,容易拔斷,莖基部腐爛,屬土傳病害。育秧基質pH 值、鹽堿度偏高,環境溫度過低等有利于發病。主要防治方法為:(1)嚴格按操作規程和作業標準配制育秧基質;(2)對于育秧基質pH 值、EC 值偏高引起的立枯病可在發病初期采用灌水至苗高的1/2 后再將水排凈,頻繁換水洗鹽的方法降低鹽堿濃度,可有效降緩發病程度;(3)控制棚內溫度,秈稻最低氣溫不能低于12℃、粳稻最低氣溫不能低于10℃;(4)在秧苗1.5~2 葉期,嚴格按甲霜·噁霉靈、精甲·噁霉靈或噁霉靈等藥劑使用說明配制相應濃度藥液進行苗床噴霧防治,噴藥后要及時噴淋清水洗苗,防治藥劑燒苗;2 次噴藥防治時間應間隔7d 以上。
3.1.3 青枯病秧苗2.5 葉左右是發病主要時期,發病時幼苗根尖弱,無法從土壤中吸取更多的水分和養分,表現為葉尖不吐水,葉色青綠、心葉及上部葉片“打綹”、整株萎蔫,秧苗基部與根部極易拉斷,成片枯死,屬生理性病害。主要防治方法為:嚴格按要求控制棚內溫、濕度,按水分管理規程與標準進行管理,適度通風煉苗;藥劑防治可使用枯草芽孢桿菌,結合預防立枯病噴施植物生長調節劑、葉面肥及微生物菌劑等,促進水稻生根;后期發病嚴重時可采取灌水層為苗高的2/3 等方法防治。
3.2 蟲害防治稻薊馬危害可至秧苗葉尖甚致全葉卷曲枯黃;葉蟬危害傳播病毒可引起秧苗矮縮病,病株矮縮僵硬,葉片色澤濃綠,心葉呈現褐綠、白色點條狀,分蘗減少;灰飛虱危害傳播病毒可引起條紋葉枯病,秧苗心葉細長卷曲、下垂呈假枯心紙捻狀。每667m2可用70%吡蟲啉可濕性粉劑5g 或20%辛硫三唑磷乳油60mL 兌水40kg,在無風的傍晚噴霧防治。
3.3 草害防治水稻科研試驗材料種類繁多、遺傳背景復雜,抗除草劑能力參差不齊。為了確保試驗材料安全,除標明可使用除草劑的材料外,育秧田(尤其是野生稻類、種質資源類、轉基因、突變體等試驗材料)不得使用任何除草劑,應以選擇雜草種子基數低的地塊作秧田、水旱輪作、結合人工拔除等方法,控制秧田草害。
水稻科研材料育秧的管理是確保其田間試驗正常進行的關鍵環節,決定著試驗的成敗,而育秧過程中的各操作環節同等重要,每個環節應有相應的作業標準,并嚴格按標準執行,才能確保水稻科研工作的正常進行。各試驗基地多年試驗材料育秧的實踐表明,以上操作規程及作業標準的制定、完善與實施,對水稻科研試驗材料育秧和整體試驗的完成起到了積極的支撐和保障作用。