苏打盐碱地水稻基质板育苗的产量品质效应研究

赵海成，聂强，辛明强，刘梦红，郑桂萍，钱永德，吕艳东，殷大伟，李红宇

（1.黑龙江八一农垦大学农学院/黑龙江省现代农业栽培技术与作物种质改良重点实验室，大庆163319；2.北大荒农垦集团有限公司建三江分公司农业发展部；3.黑龙江北大荒农业股份有限公司）

目前，全球约有9亿hm2土地遭受盐碱危害，占世界总耕地面积的20%[1-2]。由于全球气候变化、人口增长、工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等因素影响，土壤盐碱化日趋严重。预计未来25年内30%的耕地盐碱化，2050年将达到50%。我国受盐碱危害的土壤约667万hm2，近1/5的耕地发生了盐碱化[3]。黑龙江省是我国寒地粳稻种植面积最大的省份，而松嫩平原盐碱地严重限制了粮食产量的增加。松嫩平原是世界三大苏打盐碱地集中分布地区之一，现有盐碱化土地面积约342 hm2，主要分布在吉林省和黑龙江省西部地区[4]。研究表明，水稻生长的水环境对土壤的可溶性盐碱起到淋溶作用，水稻自身特有的生物作用 也能减少盐碱危害[5-6]。因此水稻常作为改良盐碱地的首选作物[7]。所以，盐碱地种水稻不仅利于提高水稻总产量，增加农民收入，更利于生态环境健康发展。

前人研究将可再生性植物资源（水稻、玉米秸秆、草炭等）通过吸附式工艺成型，高温烘干制作成水稻无土育秧基质板，且与土壤育苗相比，不仅孔隙度大、通透性强、而且高效、节能并避免了土传病害，轻便环保便于远距离运输，并对水稻苗期的培养壮苗有很大的作用[8]，是未来实现无土工厂化育苗的关键所在。基质板随秧苗移栽到本田中，利于增加土壤有机质含量，改善了土壤结构，起到培肥地力的作用，为农业的可持续发展起到推动作用[9]。制约水稻增产增效的因素较多，其中育苗环节中的播种量、育苗基质等因素会不同程度地影响水稻秧苗素质及秧苗移栽大田后的产量性状[10]。周青等[11]研究表明，有机基质育出的秧苗叶面积较大，茎基部较宽，根系数量多、活力强、移栽后发根力好，比营养土育秧更符合机插秧的要求，分蘖早生快发、茎蘖成穗率高，具有良好的增产效果。李睿等[12]研究认为，沸石基质和稻壳灰基质培育的秧苗生长速率快，叶龄、株高适宜，叶绿素含量高，不定根数多，地上干重和根干重大，适合机插秧。邓飞等[13]研究认为，干物质的积累量和产量呈极显著正相关的关系，植株干物质积累量越多，所获得产量就越高。雷武生等[14]研究将酒糟作为水稻育苗基质，秧苗综合素质较好，对后期本田产量的提升有促进的作用。金军等[15]研究认为，基质板所培育的秧苗移栽至本田时，在田间会表现出一定的生长优势，提高水稻生长后期的个体生长质量，分蘖成穗率高，穗数增加，进而提高生物产量。张亚东等[16]研究表明，秧苗素质及培育的时间，影响着稻米的营养品质及加工品质。张忠臣等[17]研究认为，基质对稻米产量及产量构成因素与稻米的蒸煮食味品质性状具有提高的作用。

针对黑龙江半干旱区盐碱地秧苗素质差，盐碱地的土传病害，培育壮苗取土困难，水稻产量低及品质差的等问题，研究了盐碱地基质板育苗对寒地水稻产量品质的影响。目前，生产上已有与机械栽插相配套的软盘育秧、硬盘育秧等技术，但水稻育秧仍以营养土为主。关于育秧方式、播种量及秧龄对机插秧苗素质的影响报道也较多[18-19]，但在盐碱地基质板育苗和专用营养液的组合效果研究尚未见报道。为实现盐碱地培育壮苗和工厂化育秧技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为垦粳5号，主茎12片叶，株高87 cm左右，出苗至成熟生育日数135 d左右，需≥10℃活动积温2 450℃左右，

基质板主要成分为草炭、水稻、玉米秸秆、椰壳粉等按一定比例配制，由黑龙江稻乐农业科技有限公司提供，基质板理化性状如表1。

表1 基质板理化性状Table 1 Physical and chemical properties of substrate

基质板育苗专用营养液配方由黑龙江八一农垦大学水稻研究室以大量元素和中微量元素按照一定比例配置而成。道思旺壮秧剂内含营养剂、调酸剂、生物制剂，可满足水稻三叶一心前的养分需求，由佳木斯三兴农业技术服务有限公司提供。

1.2 试验地情况

试验于2019年在黑龙江八一农垦大学校内试验基地进行。供试土壤为苏打盐碱土，土壤基础理化性质见表2。

表2 土壤基础理化性质Table 2 Basic physical and chemical properties of soil

1.3 试验设计

于2019年4月～10月进行，大田试验采用完全随机区组设计，共5个处理，3次重复。设置处理A为壮秧剂土+平盘+清水（常规对照）；处理B为基质板+平盘+专用营养液1；处理C为基质板+平盘+专用营养液2+覆盖白土；处理D为基质板+钵形毯式盘+专用营养液1；处理E为基质板+钵形毯式盘+专用营养液2。于4月18日播种，播种量为芽种125 g·盘-1，5月23日移栽，每穴移栽5苗，小区面积为30 m2，每个小区10行，行长10 m，插秧规格为行距30 cm×穴距12 cm，边际设有6个保护行。专用营养液分两个时期施用（秧苗立针期和叶龄1.5～2.5叶期），本田管理同常规生产，成熟期进行收获。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 秧苗素质的测定

移栽前进行考察30株秧苗的株高、叶龄、根长、根数、茎基宽、百株地上干重、百株地下干重，测定方法均参考《水稻田间试验方法与测定技术》[20]。

1.4.2 分蘖成穗率的测定

田间选取有代表性的植株15穴，每隔5天调查一次茎数，计算分蘖成穗率。

分蘖成穗率%=（有效穗数-基本苗数）（/最大茎数-基本苗数）×100%。

1.4.3 干物质积累和叶面积指数的测定

于分蘖期、齐穗期、灌浆期和成熟期每处理根据平均茎数取长势均匀植株4穴，分叶片、茎鞘、穗三部分，105℃杀青30 min，80℃烘干至恒重，即4次重复，考察各部分干重，用长×宽×0.75（系数）法测定1/2茎数的叶面积，采用干重法求出每穴的总叶面积。并计算出干物质积累量、叶面积指数。

1.4.4 产量及产量构成因素

成熟期每个处理连续调查15穴植株的穗数，按平均穗数取植株4穴，带回室内进行考种，阴凉通风处风干后，考察每穴的穗数、穗粒数，实粒数、空粒数和秕粒数，并称重记录，计算各处理结实率、千粒重及产量。

1.4.5 稻米品质测定

水稻脱粒后放通风阴凉处阴干后，每处理4次重复，每次重复200 g稻谷，按照中华人民共和国国家标准-优质稻谷（GB/T17891-2017）测定加工品质、外观品质、营养品质及食味品质。采用米饭食味计（STA1A）自动测定米饭的食味值。

1.5 数据统计与分析

试验数据采用Excel 2003和DPS12.05软件进行整理和分析，用Duncan新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理秧苗素质的比较

表3结果表明，叶龄呈现处理E＞处理B＞处理C＞处理D＞处理A，各处理较处理A分别提高了4.86%、3.95%、2.43%、1.82%，差异均不显著；株高以处理E最高为12.78 cm，与CK差异不显著，但极显著高于处理D；处理B、处理C和处理D的根长均低于处理A，差异不显著，处理E根长极显著高于处理A，提高了10.42%；处理E的根数极显著高于处理A和处理D，分别提高了9.41%、4.82%，处理B、处理C与处理A的根数差异均不显著，呈现逐渐增加的趋势；茎基宽以处理E最大为1.36 cm，处理E和处理A的茎基宽差异不显著，二者显著高于处理D，其他处理间差异不显著；百株地上干重以处理E最大为2.11 g，与处理A差异不显著，但显著高于处理D，增加了12.23%；百株地下干重以处理E最大为1.29 g，与处理A、处理D差异显著或极显著，分别提高了13.16%、19.44%。

表3 不同处理秧苗素质的比较Table 3 Comparison of seedling quality of different treatments

2.2 不同处理分蘖成穗率的比较

图1结果表明，各处理间分蘖成穗率呈现处理B＞处理E＞处理C＞处理A＞处理D，处理D分蘖成穗率低于处理A，差异不显著，其余处理均高于处理A，分别提高了1.72%、1.11%、1.30%，差异均不显著。

图1 不同处理分蘖成穗率的比较Fig.1 Comparison of tillering panicle rate in different treatments

2.3 不同处理各时期干物质积累量和叶面积指数的比较

图2结果表明，分蘖期干物质积累量以处理E最大为1.02 g·穴-1，极显著高于处理D，提高了30.77%、其他处理间差异均不显著；齐穗期处理E干物质积累量最大为26.96 g·穴-1，处理E和处理C齐穗期干物质积累极显著高于处理A，较处理A分别提了6.56%、3.32%，灌浆期处理E干物质积累量最大为36.92 g·穴-1，处理E和处理C灌浆期干物质积累极显著高于处理A，较处理A分别提了9.04%、5.26%，处理E成熟期干物质积累量最大为42.72 g·穴-1，处理E成熟期干物质积累极显著高于处理A，提高了5.38%，处理B成熟期干物质积累量极显著高于处理A，提高了2.96%。

图2 不同处理各时期干物质积累量的比较Fig.2 Comparison of the accumulation of dry matterin in different treatment period

图3结果表明，分蘖期处理B、处理C、处理E叶面积指数极显著高于处理A，分别提高了11.21%、13.08%、20.56%；齐穗期处理C、处理E显著或极显著高于处理A，分别提高了4.48%、8.46%；成熟期处理B、处理C、处理D、处理E叶面积指数极显著高于处理A，分别提高了8.62%、12.07%、8.62%、13.79%，各时期叶面积指数均表现为先升高后降低。

图3 不同处理各时期叶面积指数的比较Fig.3 Comparison of leaf area index in different treatment periods

2.4 不同处理产量及产量构成的比较

表4结果表明，穗数呈现处理E＞处理C＞处理B＞处理D＞处理A，与处理A相比差异极显著，分别提高了4.23%、3.48%、3.18%、1.34%。穗粒数以处理E最大为87.88粒/穗，极显著高于处理A和处理D，分别提高了3.00%、2.75%。各处理结实率均高于处理A，但差异不显著。千粒重以处理E最大26.32 g，与处理A相比差异不显著，显著高于处理D，较处理D提高了4.82%。产量呈现处理E＞处理C＞处理B＞处理D＞处理A，其中处理E、处理C、处理B的产量显著或极显著高于处理A，分别提高了4.16%、2.29%、1.73%。

表4 不同处理产量及其构成的比较Table 4 Comparison of yield and yield composition in different treatments

2.5 不同处理品质指标的比较

2.5.1 加工品质的比较

表5结果表明，糙米率呈现处理E＞处理A＞处理D＞处理B＞处理C，处理E糙米率显著高于处理A，提高了0.41%，与处理D差异不显著；各处理间精米率均高于处理A，差异不显著；整精米率各处理间均显著或极显著高于处理A，与处理A相比，分别提高了6.07%、4.74%、4.45%、4.53%。

表5 加工品质的比较Table 5 Comparison of processing quality

2.5.2外观品质的比较

表6结果表明，处理E的垩白粒率高于处理A，增加了6.99%，处理B、处理C和处理D的垩白粒率均低于处理A，差异不显著；处理B、处理C和处理D的垩百度均低于处理A，差异不显著，处理E的垩白度高于处理A，提高了5.20%。垩白粒率和垩白度以处理D最低分别为15.15%、8.08%。

表6 外观品质的比较Table 6 Comparison of appearance quality

2.5.3 营养及食味品质的比较

表7结果表明，处理B、处理C的蛋白质含量显著或极显著高于处理A，分别提高了1.60%、2.14%，以处理D蛋白质含量最低为9.33%，处理E的蛋白质含量高于处理A，差异不显著；处理B的直链淀粉含量显著均高于处理A，提高了4.90%，处理C、处理D、处理E的直链淀粉含量与处理A差异不显著；食味值以处理D最大为72.23分，显著高于处理A和处理E，分别提高了3.96分、3.26分，其中处理B和处理C食味值均高于处理A。

表7 营养及食味品质的比较Table 7 Comparison of nutrition and taste quality

3 讨论

培育出适宜机插的健壮秧苗,有利于提高机插效率，节约栽培成本，保证水稻高产[21]。白怀瑾等[22]研究表明，可降解盘基质育秧相对于其他育秧方式，秧苗生长速度快，茎基部肥大，叶片较长较宽，秧苗素质好；大田期表现为植株生长健壮，分蘖力强，产量较高。杨振东等[23]研究认为，基质板育苗，对秧苗的根长、根数、苗高均有提高作用。梁启全等[24]研究出的基质配方，使水稻秧苗叶挺、根长、根数多，提高了秧苗素质，可以替代床土培育稻苗。研究结果表明，基质板+钵形毯式盘+专用营养液2的叶龄、根长、根数、百株地上干重、地下干重较CK分别提高了4.86%、10.42%、9.41%、11.05%、13.16%，有效提升水稻的秧苗素质，为培育壮苗提供保障。

水稻的产量是由有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重4个产量构成因子构成。吴娜等[25]研究基质板育苗水稻秧苗发病少，根系发达，后期的有效穗数增多，最终使水稻产量得到提高。试验研究表明，从秧苗整体素质来看，基质板处理强于常规对照。移栽本田后秧苗返青快，增加了穗数、穗粒数、千粒重进而提高产量，生产中应用水稻育秧基质板可实现环保、高效、增产的目的，这一结论与前人的研究的结果相一致[26]。基质板育出的秧苗素质整体优于壮秧剂土，且秧苗移栽后的产量性状表现具有一致性，这可能与秧苗的生长环境密切相关。基质板育秧代替传统的壮秧剂土，能有效克服取土难及取土带来的杂草、土传病害等一系列问题，由于基质板是以农业秸秆为主要原材料，经无害化工艺处理，优化配方，形成适合于水稻秧苗生长的育秧介质。

关于基质育苗对水稻品质影响的研究文献较少，对于水稻品质方面试验结果表明，加工品质以处理D最大，外观品质以处理C最低，处理D的直链淀粉含量、蛋白质含量最低，进而改善了稻米的食味值。张忠臣等[27]研究表明，新基质育苗与土壤育苗相比，在糙米率、精米率和稻米食味值三方面分别提高了0.24%、0.03%和4.0%，直链淀粉含量和蛋白质含量上分别降低0.53%和0.15%。说明新基质育苗与传统土壤育苗在加工品质和蒸煮食味品质性状略好一些。陈立强等[28]研究表明，盐碱土并没有降低稻米的加工品质，而降低了糙米蛋白质含量。刘建等[29]研究认为，蛋白质与食味值呈极显著负相关，表明蛋白质含量越高，食味评分值就越低。试验研究结果与前人研究结果一致，以基质板+钵形毯式盘+专用营养液1的蛋白质含量、直链淀粉含量最低分别为9.33%、16.24%，且稻米食味值较壮秧剂土+平盘+清水（常规对照）提高了3.96%。

4 结论

苏打盐碱地基质板育苗水稻的秧苗素质、产量整体优于壮秧剂土（常规对照）。基质板+钵形毯式盘+专用营养液2的叶龄、根长、根数、百株地上干重、地下干重较CK分别提高了4.86%、10.42%、9.41%、11.05%、13.16%，有效提升秧苗素质，利于增加齐穗期和灌浆期的干物质积累量。

基质板+钵形毯式盘+专用营养液2的产量最大为10 662.00 kg·hm-2，较常规对照增产4.16%，产量的提高主要原因是穗数、穗粒数的增加，与CK相比差异达到了极显著水平。

基质板+钵形毯式盘+专用营养液2的加工品质最佳，较常规对照分别提高了0.42%、0.93%、6.07%，以基质板+钵形毯式盘+专用营养液1的营养品质及食味值最佳分别为9.33%、16.24%、72.23分，且食味值较常规对照提高了3.96%。