水稻秸秆基质块无盘育秧对秧苗素质与栽插质量的影响

凌宇飞，许方甫，卫平洋，颜 超，魏海燕，张洪程，刘国栋

（扬州大学 江苏省作物遗传生理重点实验室/扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心/粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225000）

【研究意义】水稻是我国主要的粮食作物，全国约60%的人口以水稻为主要粮食[1]。随着经济快速发展和劳动力的短缺，水稻机械化栽插已经成为水稻种植的主要方式之一。目前水稻机插秧技术已在全国大面积推广使用，2019 年，中国水稻种植面积为2 969.4 万hm2，并以机插种植和直播种植为水稻主要种植方式[2]。水稻机插秧技术可提高插秧效率、节省人工[3]。与直播相比，机插秧通过培育高素质标准化壮秧，提高了水稻对区域内温光资源的高效利用，增强了秧苗抗逆性，减少了田间杂草危害等[4]。尽管机插秧技术具有上述诸多优势，但是在生产中依然存在一些问题，如水稻机插秧在培育标准化毯状秧苗过程中，需要提前配置营养土或育秧基质。一般情况下营养土多取肥沃的耕作层土壤，年年育秧，造成了土壤耕作层破坏，大量有机质流失，取土越来越困难等问题。而商品化的育秧基质也存在体积大，存放与运输成本高等一系列问题[5]。同时，机插水稻育秧过程中，还会大量使用塑料硬盘或软盘，一方面增加育秧成本，另一方面，使用达到一定年限后会报废的塑料盘，造成环境了污染和资源的浪费[6]。【前人研究进展】我国农业生产每年会产生大量的农作物秸秆，有数据显示，我国每年主要农作物可收集秸秆量达9.0 亿t，约7.2 亿t 被回收利用[7]，全国秸秆回收主要用于肥料化、饲料化、燃料化、基料化和原料化，其占比分别为43.2%、18.8%、11.4%、4.0%、2.7%；未被回收利用的秸秆被废弃或焚烧，约为19.9%[8]。其中，基料化秸秆主要制作成秸秆基质应用于瓜果蔬菜[9]、水稻幼苗的培育工作[10]，还有一部分用于培育食用菌[11]。但这部分秸秆主要制成颗粒基质。近年来，通过电气、机械、液压等加工技术，经过特殊的工艺处理，可生产一定密度并成型的秸秆基质块（板材），应用秸秆基质块育秧，不仅可以节省塑料秧盘，还可以避免育秧取土困难及取土带来的耕层破坏和有机质流失等问题[12]。【本研究切入点】目前关于秸秆基质块用于培育水稻秧苗的相关研究相对较少，在秸秆基质块上如何确定稻种的播量尚不明确，且秸秆基质块与育秧土保水性完全不同，如何管理水分尚未得到解决。同时，基质块与育秧土在养分上也有差异，如何针对性地对基质块培育秧苗进行养分管理也需要进行探究。【拟解决的关键问题】本研究以优质食味粳稻南粳46 为材料，开展秸秆秧基质块育秧条件下适宜播量、水分、养分的研究，比较了秸秆基质块与常规营养土所育秧苗的机械栽插质量的差异。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试品种

在扬州大学校外试验基地江苏省常州市溧阳市岁丰农业科技有限公司的硬地育秧场地（31°26'42″N，119°17'54″E）进行试验。供试品种为江苏优质食味水稻常规迟熟晚粳稻南粳46。秸秆基质块规格为57.5 cm×27.5 cm×1.5 cm，质量为240～260 g。

1.2 试验设计

为探索应用秸秆基质块培育壮秧技术，本研究设置了秸秆基质块育秧播量试验，在适宜播量条件下设置了不同的水分、养分管理试验。同时，针对秸秆基质块培育的秧苗，以常规营养土育秧为对照，比较了栽插质量的差异。具体试验设置如下：播量试验：设置3 种播量，每盘播干种子180，150，120 g。水分试验：适宜播量下齐苗前设置6 种水分处理，每次均浇透，分别为1 d 2 次、1 d 1 次、2 d 1 次、3 d 1 次、4 d 1 次、5 d 1 次。齐苗后设置3 种水分处理，每天浇水2 次，分别为常规用量（浇透）、3/4 常规、1/2 常规。养分试验：适宜播量（180 g）、水分条件下：（1）一叶一心期时设置3 种苗壮丰叶面肥浓度试验，分别为常规用量（150 mL 兑12.5 L 水）、0.75 倍常规用量、0.5 倍常规用量。（2）移栽前5～7 d 使用绿速达常规用量进行喷施处理。（3）二叶一心期时设置2 种苗壮丰叶苗肥浓度试验，分别为常规用量、0.5 倍常规用量。移栽质量试验：适宜播量下（180 g）、水分条件下：（1）对使用营养土、秸秆基质块育出的秧苗进行机插试验。（2）使用久保田毯苗插秧机对秧龄为25 d 秧苗进行中速、高速、最高速栽插试验。

1.3 测试项目与方法

1.3.1 出苗率测定 齐苗后在秧盘上取10×10 cm2的样品，将出苗和未出苗的种子分开进行出苗率测定。试验3次重复。

1.3.2 叶龄记载 记录50株播种后5，10，15，20，25 d叶龄。

1.3.3 株高动态 使用刻度尺记录50株播种后5，10，15，20，25 d株高动态变化。

1.3.4 白根数及发根力测定 记录播种后第15天各处理白根数后各取10株剪去所有根，使用干净的小纸杯加入适量自来水后置于常温，10 d后测定各处理发根力情况，并使用刻度尺测量每条根长。

1.3.5 茎基宽 使用电子游标卡尺记录播种后25 d各处理茎部最宽处宽度。

1.3.6 地上、地下部干物质量 将5，10，15，20，25 d 地上、地下部样品经烘箱105 ℃杀青30 min、90 ℃烘干至恒质量后，使用百分天平称量百株干物质量。

1.3.7 盘结力测定 取播后25 d 的完整秧块，秧块两端均使用小木板夹紧，其中一段固定，另一端使用电子测力器水平拉至秧块断裂，记录每次断裂时电子测力器的最大读数，重读3次。

1.3.8 秧苗移栽大田合格率测定 在田间观察各处理移栽大田后的秧苗各20 穴，记录每穴株数及倒伏情况。

1.3.9 移栽大田后秧苗素质测定 取各处理移栽后4，8，12 d的田间秧苗，测定株高、叶龄、根长。

1.4 数据处理

用Excel 2016进行样本数据处理，SPSS 20.0件进行方差分析处理。

2 结果与分析

2.1 水稻秸秆基质块无盘育秧适宜播种量研究

2.1.1 不同播量对秧苗出苗情况的影响 由表1 可知，3 种播量处理的出苗率和出苗整齐度均无显著差异，但120 g 播量处理的出苗最整齐，变异系数为17.57%。随着播量的减少，出苗率、株高变异系数及出苗数呈下降趋势，其中成苗数差异显著，3 种处理中播量为180，150，120 g 的成苗数分别为3.1，2.6，2.2 cm-2。

表1 不同播量条件出苗情况差异Tab.1 Difference of seedling emergence under different seeding conditions

2.1.2 不同播量对秧苗素质的影响 由表2可知，不同播量处理条件下，各处理间的叶龄、株高和茎基宽无显著差异。地上部和地下部的干物质量则随着播种量的下降呈显著上升趋势。同样，单株根数和发根力随着播种量的降低显著增加。秧块的盘结能力随着播量的降低显著降低。

表2 不同播量条件秧苗素质（25 d）Tab.2 Seedling quality under different sowing rates

2.1.3 不同播量对秧苗栽插质量的影响 由表3可知，随着播种量的减少，基本苗和穴株数显著降低，播种量为120 g 时，秧苗穴株数变异系数最大。播种量为120 g 时漏插率达到10.6%，而播种量为180 g 和150 g时，漏插率均为零。

表3 不同播量对秧苗栽插的影响Tab.3 Effects of different sowing rates on seedling transplanting

2.2 秸秆基质块育秧水分管理

2.2.1 播种-齐苗期水分管理 由表4 可知，在第1 次浇足后，不同水分处理间出苗率差异显著，随着浇水次数的减少，出苗率呈现先升高后降低的趋势，其中2 d 1次水分处理时秧苗出苗率最高，出苗率达到83.2%。株高变异系数虽然差异不显著，但随浇水的次数减少呈先下降后上升的变化趋势，在2 d 1次时株高变异系数最低。

2.2.2 齐苗至移栽期水分管理 由表5可以看出，水分对秧苗各项指标影响很大，在每天浇水2次，浇水量为常规喷水（浸透所需水量）、浸透水量3/4、浸透水量1/2（Ck）。随着出苗至移栽期水分用量的减少，秧苗叶领、株高、茎基宽、百株地上干物质量、根数和发根力和盘结力都显著下降。

2.3 秸秆基质块肥料用量研究

由表6 可知，与对照相比叶龄、株高、茎基宽、百株地上干物质量和百株地下干物质量均随着施用苗壮丰浓度的下降而下降，但均显著高于对照。在发根力方面对秧苗使用3/4常规用量苗壮丰可显著提升发根力，其余处理发根力差异不显著。移栽前使用绿速达叶苗肥的处理盘结力显著低于施用苗壮丰常规用量（150 mL兑12.5 L水）、3/4常规用量、1/2常规用量和不施叶面肥为对照，除施用绿速达叶苗肥处理外，各处理盘结力无太大差异。

表4 不同水分处理对秧苗出苗情况的影响Tab.4 Effects of different water treatments on seedling emergence

表5 不同水分处理对秧苗素质的影响（25 d）Tab.5 Effects of different water treatments on seedling quality

表6 叶面肥对水稻秧苗素质的影响Tab.6 Effect of foliar fertilizer on rice seedling quality

于二叶一心期喷常规用量和1/2 常规用量的苗壮丰发现（表7），喷施叶面肥后叶龄、茎基宽、地上地下干物质量、根数均显著增加，而株高受到抑制。其中苗壮丰常规用量和1/2 常规用量处理的下的百株地上干物质量较对照分别增加了37.36%和32.97%，而地下百株干物质量则分别增加了13.91%和7.95%。可见常规用量苗壮丰对秧苗地上百株干物质量的提升最大。

表7 不同叶面肥处理对秧苗素质的影响Tab.7 Effects of different foliar fertilizer treatments on seedling quality

2.4 秸秆育秧块秧苗移栽及后期苗情

2.4.1 机插质量调查 由表8 可知，秸秆基质块育秧条件下移栽大田后秧苗的均匀度、漏插率和邻接行距合格率无差异，伤秧率低，飘秧率和秧苗翻倒率虽无显著差异，但均略低于营养土处理。使用秸秆基质块进行育秧在提升机插作业质量方面有一定帮助。

表8 不同育秧介质处理插秧机作业质量统计Tab.8 Operation quality statistics of transplanter with different seedling raising media

由表9 可知，在久保田毯苗插秧机对秸秆基质块育出的秧苗进行插秧发现，中速和高速插秧条件下相对于最高速机插作业中，平均每穴株数增加了5.9%和3.9%，每穴均匀度提升了12.8%和12.4%，均匀度合格率则上升了7.9%和7.3%。伤秧率、漂秧率、漏穴率、翻倒率方面，也是中速和高速条件下机插与最高速机插之间存在显著差异。

表9 不同插秧作业速度下秸秆基质块所育秧苗作业质量统计Tab.9 Operation quality statistics of seedlings raised by straw matrix board under different transplanting speed

2.4.2 移栽后苗情调查 由表10可知，秸秆基质块秧苗株高、根长在移栽后4，8，12 d均显著大于营养土育出的秧苗。秸秆基质块秧苗相对于营养土秧苗叶龄方面则基本无差别，而每株根数除了在移栽后4 d时，基质块秧苗的根数显著高于营养土秧苗外，每株根数在8 d、12 d时则无显著差异。

表10 不同育秧介质处理移栽后苗情调查Tab.10 Investigation on seedling condition after transplanting with different seedling raising media

由表11 可知，使用久保田毯苗插秧机对秸秆基质块育出的秧苗，在移栽4，8，12 d 对中速、高速和最高速这3种速度下秧苗进行对比发现，在中速作业下秧苗的株高、叶龄、根数、根长均显著高于最高速机插作业。中速条件下对秸秆基质块秧苗进行毯苗机插有利于秧苗加速返青活棵。

表11 不同插秧作业速度下移栽后苗情调查Tab.11 Investigation on seedling condition after transplanting at different transplanting speed

3 讨论

3.1 播量对秧苗素质及栽插质量的影响

于林惠等[13]认为水稻秧苗素质随播量提高而下降，盘结力则随播量的提升而提升。本研究发现植株的地上、地下百株干物质量、平均单株根数及发根力均随播量的上升而下降，盘结力则随播量的上升而上升，与前人探索一致，这可能是由于播种量的减少，单株根数和发根力随着播种量的降低显著增加，导致单位体积内的根拥有更大的生长空间和范围，从而使低播量处理的根数及发根力增加。秧块的盘结能力随着播量的降低显著降低，播种量的减少导致单位体积内根的减少，从而降低盘结力。播量的降低会使单位面积内基本苗数降低，在播量为120 g 时出现漏插的情况（漏插率10.8%），而播量为150 g 和180 g 时则无漏插现象，原因是播量的减小使单位面积的苗数降低，导致机器在取秧时部分秧块无苗可取，从而出现漏插现象。

3.2 水肥管理对秧苗素质的影响

水分对稻种的出苗及秧苗素质有着重要影响[14]。出苗前在每次浇透（秸秆基质块饱和含水率70%）的前提下浇水，浇水次数按1 d 2 次、1 d 1 次、2 d 1 次、3 d 1 次、4 d 1 次和5 d 1 次进行观察，研究发现种子出苗率呈先上升后下降的趋势，株高变异系数呈相反趋势，在2 d 1 次的浇水处理中出苗率最高为82.3%，且株高整齐度最高。赵言文等[15]研究发现当土壤水分含量低于的萎蔫系数时，使根部受水分胁迫导致发根为零，无法成苗；当土壤水分高于萎蔫系数时则促进生根。杨长明等[16]研究发现，在水分过多和长期淹水的条件下会导致根系活力下降导致秧苗素质下降。长期淹水会导致地下部氧气不足，还原物质增多，限制根部发育并使其老化[17]。在出苗后至移栽前每天浇水2 次，每次浇水量为常规、3/4 常规和1/2 常规水量的处理中各数值均呈下降趋势，可见在每天2 次浇水的前提下，每次浇透最有利于促进壮秧的生长。

影响秧苗素质的因素除天气和水分管理外还有养分管理，农业生产上有着“秧好半熟稻,苗好产量高”的说法[18]，由于机插秧在移栽时定会对秧苗根部造成不同程度的损伤[19]，因此培育壮秧是十分有必要的。陈厚存等[20]研究发现喷施苗壮丰可有效提升秧苗各项素质，本试验结果与其研究结果基本一致，无论是在一叶一心期喷施，还是在二叶一心期喷施苗壮丰均可显著提升秧苗素质。随着苗壮丰用量的减少，秧苗素质的提升也相应减小。

3.3 栽插质量与移栽后苗情差异

使用秸秆基质块育出的秧苗与传统营养土育出的秧苗使用同种插秧机进行栽插，栽插质量基本无差异。同时，秸秆基质块育秧条件下，插秧机在中速与高速下的栽插质量无明显差异，但在最高速栽插条件下栽秧时，其栽插质量明显低于在中速和高速条件下的栽插质量。使用秸秆基质块和营养土育出的秧苗在移栽后的田间秧苗素质基本一致。同时，插秧机在中速条件下进行栽插，有利于提升栽插质量，秧苗早生快发。

4 结论

秸秆基质块在播量为150～180 g 时，秧龄20 d，可在保证秧苗素质的同时提高田间栽插质量。秸秆基质块育秧条件下，播种到出苗期以2 d 浇水1 次为最佳，中途可视天气情况略微洒水，防止温度过高导致嫩芽因高温死亡。在出苗后每日浇水2 次，每次浇透为最佳。于一叶一心期时使用常规用量的叶面肥“苗壮丰”可使移栽前的秧苗素质最佳。使用久保田插秧机在中速条件下对秸秆基质块和营养土育出的秧苗进行机插，秸秆基质块育秧机插质量最佳，且在移栽后以秸秆基质块育出的秧苗的苗情最佳。