育秧基质与秧盘组合对北方机插稻秧苗素质及产量的影响

刘军 韩勇 李建国 沈枫 刘博 姜秀英 吕军 姚继攀 蒋洪波 解文孝

（辽宁省水稻研究所，沈阳 110101；*通讯作者：wx_xie＠126.com）

水稻是我国重要的粮食作物，但由于其生产环节多，田间管理复杂，使其生产成本尤其人工成本居高不下。近些年随着农村劳动力的转移，劳动力成本不断提高，传统的手工插秧方式已经不能适应现代农业的发展需求，为了降低人力成本和劳动强度，水稻全程机械化模式以及配套技术推广将成为我国粮食丰产、提质、增效的主攻方向[1-3]。机插是水稻全程机械化的关键环节，但由于其配套的农艺技术相对滞后，制约了该技术的大面积普及、推广和应用。其原因是多方面的，除了一次性购买插秧机和建设温光育苗大棚成本较高外，关键在于机插秧苗标准较高，没有科学、合理、标准的现代化温室大棚育苗技术很难育出高素质且符合机插秧标准的秧苗。因此，培育标准的适宜机插的健壮秧苗是提高机插质量、争取高产的关键因素之一[4-5]。目前生产上的育秧材料主要包括秧盘和育秧基质，秧盘主要有软盘、盒式盘、钵形毯状秧盘等；育秧基质主要以营养土（客土+壮秧剂）为主，但以营养土作为育秧基质存在取土量大、破坏优质耕层的问题，在北方还存在因春季回温缓慢，冻土层未完全融化，取土困难的问题。近几年各种新型育秧基质在市场上不断出现，如珍珠岩+母液、农用秸秆腐熟物+草炭+有机肥等。采用这些基质，虽然育苗成本提高，但由于其质地较轻利于运输、保肥水能力强、无土传病害及草害等优点，还是被农户广为接受。不同育秧方式以及播量对水稻秧苗素质影响的相关报道较多[6-9]，但对育秧盘和育秧基质组合处理对秧苗素质及产量性状影响的相关报道较少。为此，本试验进行了相关研究，以期建立适合辽宁西部丘陵稻区的育秧模式，并为该地区水稻全程机械化提供技术保障。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种为当地主栽超级稻辽粳399。试验用基质有草炭基质（K1）、有机育苗基质（K2）、营养土（K3）和客土（对照，K4）。试验用育秧盘主要有盒式育秧盘（M1）和钵形毯状秧盘（M2），均从农资市场购入，盘内长、宽、高分别为58 cm、28 cm和3 cm。

草炭基质系由辽宁省土肥所研制，容重为0.25 g/cm3，pH 值 5.4 左右，N、P、K 总含量≥3%，其中，N≥1.9%、P2O5≥0.8%、K2O≥ 0.3%，有机质≥5%。有机育苗基质系由沈阳琦丰农业生物科技有限公司研制，容重为 0.28 g/cm3，pH 值 5.4 左右，N、P、K 总含量≥4.5%，其中，N≥2.6%、P2O5≥1.3%、K2O≥0.6%，有机质≥45%。营养土系按照当地机插秧要求培肥配置而成（当地客土和草炭土按4∶1比例并加入一定量壮秧剂均匀混拌），容重 0.56 g/cm3，有机质含量 36.3 g/kg、速效氮189.02 mg/kg、速效磷 28.94 mg/kg、速效钾 187 mg/kg。客土系直接从水稻田取土、风干备用，容重 0.74 g/cm3、有机质含量 16.5 g/kg、速效氮 80.08 mg/kg、速效钾121.16 mg/kg。

表1 育苗基质与秧盘对秧苗地上部形态及生理性状方差分析

1.2 试验设计

试验设在辽宁省阜新市彰武县大冷乡中尧村绿维有机农场试验田中。试验田排灌条件较好，肥力中等，属砂质土壤。试验共设8种组合处理：M1K1（盒式育秧盘+草炭基质）、M1K2（盒式育秧盘+有机育秧基质）、M1K3（盒式育秧盘+营养土）、M1K4（对照，盒式育秧盘+客土）、M2K1（钵形毯状秧盘+草炭基质）、M2K2（钵形毯状秧盘+有机育秧基质）、M2K3（钵形毯状秧盘+营养土）、M2K4（钵形毯状秧盘+客土）。每个处理3次重复，试验采用完全随机设计。2018年4月12日药剂浸种，4月16日室内催芽，4月18日全程机械化播种覆土，底土材料厚度为2.5 cm，覆盖物材料（客土过细筛）厚度为0.5 cm。每盘播种量为100 g（干谷），采用温室大棚旱育秧。播种机覆土后平铺摆盘，浇透底水，待苗出齐后床面发白前不浇水。在秧苗1叶1心期和3叶1心期分别追施硫铵4 g和7 g。插秧前即4叶1心期测定各植株性状。秧龄36 d时即水稻4叶1心期，机械插秧，采用大区对比试验，不设重复，每处理面积为667 m2，株行距 30.0 cm×16.5 cm。插秧后每处理按三角形取样法取3点，每点选10丛，调查缓苗情况，每5 d调查1次分蘖动态。

按当地常规施肥方法进行施肥。氮肥为尿素，用量216 kg/hm2，基肥∶蘖肥∶孕穗肥为 4∶4∶2；磷肥为磷酸二铵，用量150 kg/hm2，全部作基肥；钾肥为氯化钾，用量112.5 kg/hm2，基肥和穗肥各施 50%。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 苗期植株指标

移栽前取样测定叶龄、苗高、茎基宽度、单株叶面积等地上部性状和不定根数、最长不定根长等根系指标。

根系盘结力：将整块秧苗从秧盘中取出放在一平放的玻璃平面上，四周用夹板夹住并固定，用弹簧秤钩子模拟插秧机手臂等距离钩住单位面积秧苗直到撕开时最大拉力即为秧苗根系盘结力。

伤流量：秤取0.3 g脱脂棉，在距根基部2 cm处用手术刀水平切断茎秆，10 min后用洁净吸水纸吸去断茎处的组织液，以防韧皮部汁液的交叉污染，然后迅速将脱脂棉包在茎秆上，使其于茎横截面充分接触，再用保鲜膜包好脱脂棉，收集12 h后称重法测定伤流量。

生物量：采集10 cm2秧苗，3次重复分别秤取地上部分和地下部分鲜质量，于105℃杀青30 min后再将温度调至70℃～80℃烘至恒质量，称重并计算出1 cm2秧苗地上部和根的鲜质量、干质量。

水稻根系指标：每个处理随机取6点1 cm2秧苗，3次重复。将待测根放置在盛有少量水的长方形平盘中，小心将根分开并收集碎根，将所有根系平铺避免叠加，采用Winrhiz02003b根系分析系统对根进行扫描，分析计算出每m2总根长、根表面积、平均直径和体积。

1.3.2 大田测定指标

成熟期各处理调查30丛，计算出有效穗数，并按平均数取5丛调查株高、有效穗数、穗长、每穗粒数、千粒重、结实率等产量指标。

1.4 数据处理

试验所得数据用Excel和SPSS软件进行统计和分析。

2 结果与分析

2.1 对秧苗素质的影响

由表1可见，秧盘间除假茎基宽和地上部干物质差异显著外，其余4项指标差异均达极显著水平；育秧基质间各项指标差异均达极显著水平；秧盘与育秧基质互作间，叶面积与地上部干物质量差异极显著，其他4项指标差异均未达到显著水平。

采用钵型毯状秧盘育秧，不同育秧基质对秧苗地上部形态及生理指标均产生显著影响（表2）。K1、K2、K3处理的秧苗形态及生理指标均好于K4处理，其中K2处理各项指标除SPAD值略低于K1处理外，其余指标均优于其他处理。K1、K2和K3处理的苗高、基茎宽、地上部干物质量以及叶面积分别比对照（K4）增加10.52% ～30.60% 、14.29% ～53.57% 、33.83% ～54.14% 、17.18%～42.05%。采用盒式盘育秧，不同育秧基质对秧苗地上部形态及生理指标的影响趋势与用钵型毯状育秧盘育秧相同，但影响均未达到显著水平，总体表现为盒式育秧盘秧苗地上部形态指标略好于钵形毯状秧盘。

表2 不同育苗基质处理的秧苗形态及生理差异

表3 育苗基质与秧盘对秧苗根系形态的方差分析

表4 不同育苗基质处理的秧苗根系形态差异

2.2 对秧苗根系素质的影响

由表3可知，不同育苗基质与秧盘组合处理对秧苗根系素质均产生显著影响。秧盘间根体积差异达显著水平，根平均直径、根尖数、地下部干物质差异极显著；基质间各项指标均表现出极显著差异；秧盘与基质互作间，根平均直径差异达显著水平，其他各项指标均未达显著水平。

从表4可见，与用客土作育秧基质（K4，对照）相比，用其他3种基质育苗均显著提高了根总长、总表面积、根体积、根平均直径、根尖数和地下部干物质量，但降低了主根长度。其中，K2处理除主根长外其他根系各项指标均高于其他处理。基质间各根系综合素质指标总体表现为K2＞K1＞K3＞K4。其中，根系干物质累积量 K2 比 K1、K3、K4 增加 8.0%、20.1%和 58.62%，根体积增加 34.37%、53.57%和 168.75%，总 根长 增加22.47%、34.28%和 80.53%。而育秧基质对最长根长的影响则相反，表现为 K4＞K3＞K1＞K2。另外，采用盒式盘育秧，育秧基质对秧苗地下部形态及干物质积累量的影响趋势与采用钵型毯状育秧盘育秧相似，但均未达到显著水平。总体表现为盒式育秧盘所育秧苗地上部形态指标要优于钵形毯状秧盘。

2.3 对机插秧苗抗逆指标及操作强度的影响

每盘秧苗质量和起苗时拉力均作为田间操作劳动强度指标；丛间根系盘结力代表根系损伤程度，是决定移栽后缓苗时间的重要指标；发根力的大小是决定秧苗能否迅速返青和分蘖的关键，代表着秧苗移栽后的成活能力；根系伤流量的大小反映根系主动吸收水分能力的强弱，也是侧面反映根系活力的重要指标。从表5看出，上述各项指标均呈现出互作效应，在每盘秧苗质量上表现为K1、K2组合显著小于K3、K4组合，其中，M2K1最低、M1K4最高；在起苗拉力上表现为M2组合显著优于M1组合，其中，M2K4最小，M1K2最大；丛间根系盘结力秧盘间表现为M1K2最大、M2K4最小，相同基质条件下秧盘间根系盘结力M1显著大于M2；在发根能力上，新根数量M1K2最多、M2K4最少，新根总长度M2K2最长、M2K4最短，伤流量M1K2最大、M2K4最小；根冠比基质间表现为K2＞K1＞K3＞K4，秧盘间差异不显著。

表5 不同育苗基质与秧盘组合处理对机插秧苗抗逆指标及操作强度的影响

表6 不同育苗基质与秧盘组合处理对水稻穗部性状及产量构成因素的影响

图1 处理间的分蘖数以及缓苗期变化

2.4 对分蘖力及缓苗期的影响

如图1所示，最高分蘖数和有效分蘖数均以M2K2最高，其次为M2K1，而M1K4最低。在相同育秧基质条件下，M2处理的最高分蘖数和有效分蘖数均高于M1处理。不同处理的缓苗时间表现出与分蘖数相反趋势，即分蘖数越高缓苗时间越短。由图1可知，M2K2的缓苗时间最短，M1K4最长。而且同种育苗基质条件下，M2处理组合的缓苗天数均短于M1处理组合，处理间缓苗时间最大相差5.6 d。

2.5 对穗部性状及产量的影响

由表6可知，理论产量最高的是M2K2处理，比M1K4处理（对照）增产11.92%；不同处理对结实率和千粒重影响不显著，但对二次枝梗数影响较明显。对产量构成因素的相关分析表明，理论产量与有效穗数和二次支梗数呈极显著正相关，与每穗粒数、结实率、千粒重呈极显著负相关（表7）。说明育苗基质与秧盘互作对有效穗数的正向影响大于每穗粒数、结实率和千粒重三者累加的负效影响，这是K1、K2、K3产量比K4增加的主要原因。

3 讨论与结论

辽宁西部丘陵稻区地势起伏、土壤贫瘠沙化严重、早晚温差大、温光效率低等诸多因素一直制约着该地区水稻产量的提升。近些年当地大量农民外出务工，年轻劳动力急剧下降，不断出现用工荒，导致劳动力成本不断攀升，水稻全程机械化技术是解决这一突出矛盾的有效途径。而培育适合机插的健壮秧苗，是提高机插质量、保证水稻高产的首要前提和必要保障。近些年来大量科研人员从不同角度研究分析了育秧基质对秧苗素质及产量的影响。陈木兰等[10]研究表明，新型育秧基质具有吸附性强和孔隙大的特点。吸附性强能够保持基质中的N、P、K不流失；孔隙大能使秧苗在透气性和营养条件良好的环境下生长，地上部分健壮，地下部分根系发达，移栽后茎蘖的发生速度快、茎蘖成穗率高，具有良好的增产效果。赵婷婷等[11]研究结果表明，基质粉+钵形毯式秧盘/平盘+2号营养液的组合处理秧苗素质最好，使水稻在生长后期形成的有效穗数、结实率、千粒重等指标略高于土壤育苗，从而实现了水稻产量的提高。本试验结果表明，有机育苗基质+钵形毯状秧盘的组合处理表现最优，其育出的秧苗叶面积大、叶绿素含量高，假茎基部宽，根系数量多、活力强、干物质累积量大，而且插秧后缓苗速度快、成穗率、枝梗数和每穗粒数均好于客土育苗和其他基质育苗。采用相同基质，秧苗素质表现为钵形毯状秧盘略低于盒式盘，这可能是由于钵型毯状育秧盘的盛土量比盒式秧盘少15%，因此，盘内营养物质略少。同时，盒式秧盘秧苗在3叶期后主根通过秧盘的空隙扎入床面土壤中能够吸取更多养分，而钵形毯状秧盘秧苗的根系却盘结在盘底方格中，仅吸收秧盘有限营养。在相同育秧基质条件下，钵形毯状秧盘能有效降低由于根系盘结力过强带来的机插秧植伤而导致的缓苗期长。有机育秧基质既能解决春季取土难、取土量大、破坏耕地等问题，而且还具有不占用耕地、秧块轻便利于运输、降低劳动强度、栽插作业负荷小，同时避免了病害和草害的发生，有助于机插秧技术的推广和应用。

表7 穗部性状及产量的相关分析