打印秸秆基质盘播种对水稻秧苗素质、栽插质量及产量的影响

杜益涵 肖红娟 沙春阳 许方甫 王秋君 雍宬陈玲 曲萍 黄红英 魏海燕 孙恩惠*

（1 江苏省农业科学院 农业资源与环境研究所/农业农村部盐碱土改良与利用（滨海盐碱地）重点实验室/江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心，南京 210014；2 山西农业大学 资源与环境学院，山西 晋中 030801；3淮安汉德农业科技有限公司，江苏 淮安 223200；4 扬州大学，江苏 扬州 225000；*通讯作者：enhsun@126.com）

水稻是我国重要的口粮作物，全国有60%以上的人口以稻米为主食[1]。我国水稻种植面积在3 000 万hm2左右，占世界水稻种植面积29%左右，水稻产量1.8~2.0 亿t，是总产量最高的国家[2-3]。目前，我国水稻种植机械化水平推广力度较大[4-6]，但仍有大量水稻种植靠人力劳动，水稻生产用工量多、劳动强度大，一定程度上制约了水稻生产的发展[7-8]。

育秧是水稻栽培过程中的关键环节，尤其对于机插秧而言，秧苗质量对机插质量和效率有直接影响[9]。当前，我国水稻机插育秧主要是采集农田优质表土制备营养土作为育秧介质，少部分采用商品化育秧基质。机插秧育秧每年消耗了大量优质农田表土，对耕层土壤造成严重破坏。近年来本团队研发了一种秸秆育秧基质盘产品，可替代营养土作为育秧基质。秸秆基质盘为发酵秸秆纤维吸滤成型制品，具有“基质+盘”双重功能，育秧过程无需使用塑料秧盘，且所育秧毯规格完全匹配现行插秧机，秧苗素质高、盘根性好，秧毯质量减少2/3 以上，大幅提升水稻机插秧质量和效率。此外，传统机插育秧机械播种存在用种量大、稻种分布不均、漏插率高且群体质量偏低等问题[10-11]。为解决因机插秧播种不均引起稻种用量增加、移栽和栽后群体质量下降等问题，国内一些学者进行了相关研究并提出有效措施。凌启鸿等[12]探索与研究了水稻群体质量及其优化途径，确立了“优化群体质量，提高经济产量”理论。陈惠哲等[13]研制出钵形毯状秧盘，有效解决了机插取秧不稳定、漏秧率高、伤秧严重、返青慢等问题。有研究表明，打印播种基质育秧技术可降低用种量，具精确定位、快速加工、秧龄弹性期长、根系发达、分蘖快和秧苗素质高等优势[14-15]。谢小兵等[16]研究比较了印刷播种和常规播种的秧苗素质，结果表明印刷播种秧苗的茎基宽、干物质量均优于常规播种，且大幅降低用种量，降低生产成本。

目前，水稻打印播种已经得到较广泛的应用，尤其是在杂交稻上，通常是将打印好稻种的纸张覆盖在秧盘基质土上，再撒上盖籽土进行育秧，但该方式仅限于在纸张打印播种。而笔者所在课题组探索了一种直接在秸秆育秧基质盘上进行打印播种的方式。本试验比较分析了秸秆基质盘打印播种、秸秆基质盘直接播种与营养土播种等不同播种育秧方式的育秧效果和移栽质量，为打印秸秆基质盘播种育秧技术的推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2021 年8 月在江苏省农科院资环所试验基地及白马农场开展。本试验所用育秧基质为课题组研制的秸秆基质盘（长580 mm，宽280 mm，高8~10 mm），供试品种为宁两优1 号。试验设3 个处理：T1，打印秸秆基质盘播种育苗；T2，秸秆基质盘直接播种育苗；CK，营养土播种育苗。各处理均采用流水线播种方式。T1 处理利用淮安汉德印刷机械有限公司印刷播种线将稻种黏附固着于秸秆基质盘表面，每个基质盘表面稻种100 g±2 g。各处理浸润暗化2 d 后摆盘，出苗前铺设遮阳网达到保湿作用，出苗后常规管理。每个处理3次重复。秸秆基质盘和营养土理化指标见表1。

表1 不同基质理化指标

1.2 测定指标及方法

1.2.1 秧苗株距

播种后第3、5 和7 d 调查出苗情况；第7 d 调查秧苗株距：每个处理选取代表性秧盘，每盘取10 cm×10 cm秧苗，随机抽取50 个样本测量株距。

1.2.2 秧苗素质

播后第18 d 每个处理随机选取10 株秧苗，测定秧苗高度、茎基宽、单株叶面积、叶龄、叶绿素、根数、根冠比及生物量等，并测定出苗率；每个处理随机选取秧苗10 株，剪去秧苗全部根系，放在倒有蒸馏水的玻璃杯中，整体放在人工气候箱内培养，10 d 后测定发根力。在3.5 叶龄期取整块秧苗，顺着长度方向固定一端，另一端用大夹板夹牢，使用电子测力计水平拉动秧苗直至秧毯断裂，记录最大拉力即为根系盘结力。

1.2.3 秧苗移栽质量

用插秧机移栽大田后每个处理秧苗随机选取30丛，记录每丛株数及栽插秧苗漂浮情况；测定产量构成因素：水稻成熟后每处理随机取60 丛植株，风干后考种，测定每丛穗数、每穗粒数、结实率和千粒重，计算理论产量。

1.3 数据处理

采用Excel、Origin 和SPSS 软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同播种处理秧苗出苗率

从表2 可以看出，T1 处理出苗较快，播种3 d 后出苗数达到1.76 株/cm2，略高于T2 处理和CK；至播种后7 d 时，T1 处理出苗数达2.50 株/cm2，分别比T2 处理和CK 高5.49%和2.88%。

表2 不同处理对秧苗出苗数的影响（单位：株/cm2）

2.2 不同播种处理秧苗株距

由图1 可知，与T2 处理和CK 相比，T1 处理秧苗的株距离散程度最小，标准误差（SD）仅为0.06，播种匀称度较T2 处理和CK 分别提高25.00%和50.00%。表明打印秸秆基质盘播种育秧能有效减少漏插现象。

图1 不同处理育秧秧苗株距差异变化

2.3 不同播种处理秧苗群体生长指标

由表3 可知，T1 处理秧龄、株高和叶片叶绿素含量低于CK，株高差异达显著水平，原因可能在于营养土中具较高的铵态氮含量，导致其所育秧苗株高、叶龄及叶绿素含量高，苗叶数多；秧苗茎基宽、鲜质量和发根力T1 处理高于T2 处理和CK，其中茎基宽T1 处理显著高于CK；根系盘结力T1 处理达6.51 kg，略高于T2 处理，显著大于CK，增加幅度分别为1.88%和40.91%。表明采用打印基质盘播种育秧，其秧苗生长稳健，茎最粗，苗高适中，根系最为发达，利于培育壮苗，且较强的根系盘结力可显著减少秧苗运输途中及移栽时因秧盘散落引起的秧苗损失。

表3 不同处理对秧苗群体生长指标的影响

2.4 不同播种处理机插秧质量

从表4 可看出，在机插秧条件下，T1 处理每丛苗数大于T2 处理和CK；伤秧率、漏插率和飘秧率都低于T2 处理和CK，其中，漂秧率T1 处理比CK 显著低37.92%，漏插率显著低58.98%。主要原因在于打印秸秆基质盘播种育秧处理的秧苗株距差异较小，单位面积内基本苗数较为均匀，机插秧取秧时分秧概率一致性高。因此，打印秸秆基质盘播种育秧有利于提升机插秧作业效率及栽插质量。

表4 不同处理水稻育秧秧苗大田栽插质量

2.5 不同播种处理田间理论产量

从表5 可见，在水稻成熟期，与T2 处理和CK 相比，T1 处理水稻每丛有效穗数分别增加0.48 个和减少0.01 个，差异不显著；千粒重T1 处理比T2 处理增加1.56%，差异不显著，但比CK 显著增加2.38%；结实率T1 处理分别比T2 处理和CK 显著提高1.95%和2.48%；理论产量T1 处理分别比T2 处理和CK 显著提高6.27%和7.18%。在水稻生长过程中发现，T1 处理的秧苗能够早生快发，可能与其秧苗分布均匀，提高了机械栽插群体起点质量，进而促进个体生长发育有关，最终显著增加理论产量。

表5 不同处理水稻产量及构成

3 讨论

3.1 打印秸秆基质盘播种对秧苗群体质量的影响

在实际应用中发现，与自走式摆盘机配合时，秸秆基质盘表面因相对光滑，需要在盘表面覆盖一层底土，以防种子滚动集聚，田间实际操作难度大。无论是与自走式摆盘机配套还是与流水线配套，均存在播种不均匀、用种量大、秧苗相对较弱、对大田耕整平要求高等问题。而水稻机插育秧及配套技术与农艺要求相匹配是提升机插秧水平的关键。本研究团队设计开发一套水稻打印播种机，形成水稻打印秸秆基质盘播种育秧技术。该技术根据不同品种水稻的播种密度要求，合理调控种子间距，突出水稻秧苗群体生长科学合理的特点，可有效解决低量播种条件下秧苗生长良莠不齐的问题，满足了机插秧的要求，不但能实现低量和精准播种，保证定量的种子精确定位，提升秧苗群体素质和机插秧质量，有效促进育秧集约化、专业化和商品化，且育秧过程中能进一步提高“一播齐苗”水分管理技术。本研究发现，打印秸秆基质盘所育秧苗具较高的茎基宽和发根力。秧苗根系活力是体现植物生长情况的重要生理指标，也是评估秧苗幼苗素质的指标之一。而发根力间接体现了移栽后秧苗的返青速度、成活率和分蘖能力，进一步影响栽插秧苗的群体生长素质和产量[17]，由此可以看出，水稻打印秸秆基质盘播种育秧优势明显，这与LEI 等[18]研究结果略有差异。

3.2 打印秸秆基质盘播种对水稻田间栽培的影响

与水稻毯状苗育秧盘比较，采用打印秸秆基质盘播种育秧可培育高素质秧苗，秧龄比常规育秧增加5~15 d；另一方面还可缩短返青时间，利于缓解双季稻区水稻茬口紧张问题。在机插秧条件下，采用打印秸秆基质盘播种育秧有充分时间完成秧苗移栽作业，降低遭遇恶劣天气影响移栽作业的风险，保障了水稻丰产稳产。与秸秆基质盘播种育秧和传统营养土播种育秧相比，采用打印秸秆基质盘播种育秧，还可降低用种量，插秧后秧苗群体一致性好，伤秧率、漏插率低，返青早，增产效果明显。

4 结论

打印秸秆基质盘播种育秧较传统育秧模式具较高的出苗率，秧苗株距离散度较低，秧苗分布匀称，茎基宽及秧苗发根力显著提高，移栽后伤秧率及漏插率较低，机插秧质量和效率大幅提升。打印秸秆基质盘播种解决了传统播种方式引起的秧苗生长良莠不齐、群体一致性差等问题，能实现低用种量和精准播种，提高栽插秧苗的群体生长素质和产量，具有良好应用前景。