废弃栽培基质水稻育秧再利用及其稻田生产效应

程月琴，王艳玲，金梅娟，吕志伟，陆长婴，王海候*

(1.苏州市农业科学院 国家土壤质量相城观测实验站，江苏 苏州 215000；2.南京市耕地质量保护站，江苏 南京 210019；3.太仓市农业技术推广中心，江苏 太仓 215400)

随着我国现代农业的规模化与集约化发展，基质栽培在反季节蔬菜生产中的应用越来越广泛[1]。基质容易更新，可避免或减少土传病害，有利于绿色无公害蔬菜的生产，基质栽培已成为许多地方大棚蔬菜主要的栽培方式[2]。由于基质在种植完一茬或几茬蔬菜后，其理化性质会发生很大变化，如EC(基质中的可溶性盐含量)值变高、病虫害增多等，继续使用会造成蔬菜产量和品质严重下降[3-4]，目前，许多蔬菜集中种植区的大量废弃基质被无序堆放，成为农业垃圾[5]。因此，废弃栽培基质的无害化处理及资源化再利用已成为影响蔬菜基质栽培生产符合农业绿色高质量及可持续发展的突出问题。

水稻是我国最重要的粮食作物之一，“秧好一半禾，苗好七分收”，秧苗的好坏直接关系到水稻是否丰收[6-7]。近年来，水稻工厂化基质育秧技术显著提升了我国水稻生产技术水平，并保障了水稻的稳产性和丰产性[8-10]。由于水稻育秧基质的质量要求低于蔬菜育苗或栽培基质，并且需求量巨大[11-12]，若采用草炭或椰糠为原料的商品基质会显著增加水稻生产的成本投入，若将废弃栽培基质经无害化处理后，应用于水稻基质育秧，即可实现废弃栽培基质的资源化再利用，并减少对环境的次生污染风险，也为水稻育秧基质的制备提供了一种成本较低的原料选择，同时也是水稻-蔬菜产业生态循环模式的新探索[13-14]。目前，国内外对废弃基质处理与再利用方面的研究鲜见报道，少量研究提出废弃栽培基质可应用于土壤调理剂[15]，但关于水稻育秧基质的应用尚不多见。为此，本试验主要开展废弃栽培基质在水稻育秧上的再利用，及其稻田生产效应研究，以期为实际生产应用提供可参考的数据支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻品种为南粳46。试验材料主要包括商品基质、营养土以及再生基质。商品基质购买自太仓市绿丰农业科技有限公司，主要由酒糟的生产废渣与秸秆混合生产堆置而成。营养土为自制，提前挖取菜园或相对肥沃的土壤，先进行晾晒处理，再敲碎并过10目筛，每100 kg土壤中加入45%三元复合肥0.5 kg，混合均匀备用，使用前再进行消毒处理。再生基质采用条垛式堆肥法制备，以蔬菜栽培基质为主要原料，以粉碎后的藤蔓、稻麦秸秆为辅料，废弃基质∶藤蔓秸秆∶稻麦秸秆体积比为5∶2∶1，控制混合堆肥体的含水率为65%左右，进行45 d以上的好氧发酵，其间当堆温超过65 ℃或每隔7～10 d翻堆1次，直至堆制结束，再进行集中堆置后熟60 d以上，备用。3种材料的基本性状见表1。

表1 3种供试材料的基本理化性状Table 1 The basic physical and chemical properties of the three test materials

1.2 试验设计

试验于2021年5月在太仓市城厢镇东林农场进行，以再生基质为主要研究对象，以商品基质、营养土为对照，设计3个处理，分别为再生基质、商品基质、营养土处理。先将3种处理的基质育秧进入工厂化育秧系统进行集中育秧，育秧20 d后分别进行大田机械化插秧，各处理均3次重复。稻田田块整理、施肥及肥料运筹、水浆管理以及病虫草害防治均与大田常规生产操作一致。

1.3 测定项目与检测方法

水稻秧苗素质[16]。育秧20 d后，先选择有代表性秧盘，将盘内秧苗毯切块成15 cm×15 cm秧块，计数秧块中秧苗数量，计算秧苗密度。取秧盘中基质，采用烘干后质量差法测定秧盘基质的含水率。再选取不同处理秧苗100根，用直尺测定苗高、苗长、最大单叶长、最大单叶宽、假茎粗、最长不定根，计数水稻秧苗秧龄、≥5 mm的不定根数，最后将100根秧苗分成地上部与地下部，烘干后用天平称重，3次重复，并记录相应数据。

水稻秧苗倒秧率与活棵率。秧苗机械化移栽后，随机选取2行水稻，每行50 m，先计数总穴数，再计数倒秧的穴数，进一步计算倒秧率；栽插4 d后，设点方法与调查倒秧率相同，计数活棵数量，再进一步计算活棵率。上述测定内容，均重复3次。

水稻发根与分蘖成穗。在水稻栽插后4、12 d，分别调查一行中连续的20穴水稻秧苗，调查地下部的不定根数、地上部分蘖数；在分蘖盛期调查水稻分蘖数、成熟期调查穗数，进一步计算成穗率。3个处理均3次重复。

水稻产量及构成。水稻成熟后，根据调查的单穴穗数平均值，采集水稻植株样品5穴，测定水稻每穗饱粒数与瘪粒数，计算每穗粒数和结实率，并测定千粒重。另外，测定水稻实际产量。

1.4 数据处理与统计方法

数据采用Excel 2021进行整理，采用SPSS 26.0进行方差分析，Duucan法检验处理组间的均值差异显著性。

2 结果与分析

2.1 再生基质对水稻秧苗素质的影响

2.1.1 对秧苗茎叶性状的影响

表2为不同育秧基质处理下水稻育秧20 d的秧苗茎叶性状测定结果，由表2可知，再生基质处理的水稻秧苗苗高、苗长、叶龄、最大单叶长、假茎粗均显著小于商品基质处理，营养土处理的水稻秧苗相关茎叶性状也均劣于商品基质处理，而再生基质与营养土处理之间的茎叶性状测定值较为接近。

表2 不同育秧基质处理对水稻秧苗茎叶性状的影响Table 2 Effects of different seedling substrate treatments on stem and leaf traits of rice seedlings

2.1.2 对秧苗不定根数及干物质重的影响

由表3可知，再生基质与商品基质处理的秧苗大于5 mm不定根数无显著差异，但均显著大于营养土处理；不同处理的秧苗最长不定根长由大到小依次为营养土、商品基质、再生基质处理，再生基质与商品基质处理的最长不定根长显著小于营养土处理；再生基质处理的地上部干物质重显著小于商品基质处理，但地下部干物质重显著大于商品基质与营养土处理，而3个处理的总干物质重无显著差异。

表3 不同育秧基质处理对水稻秧苗不定根数及干物质重的影响Table 3 Effects of different seedling substrate treatments on the number of adventitious roots and dry matter weight of rice seedlings

2.2 再生基质对水稻栽插效果及分蘖成穗的影响

2.2.1 对秧盘含水率、秧苗密度的影响

育秧20 d后，再生基质处理的秧盘含水率为30.39%，与营养土处理无显著差异，但显著低于商品基质处理(表4)；另外，再生基质的秧苗密度为18.57 苗·cm-2，略高于商品基质处理，显著高于营养土处理。

表4 不同育秧基质处理对秧盘含水率、秧苗密度及栽插后倒秧率与活棵率的影响Table 4 Effects of different seedling substrate treatments on water content of seedling tray，seedling density，and rate of seedling inverted rate and seedling survival rate after transplanting

2.2.2 对倒秧率、活棵率的影响

不同育秧基质处理的秧苗栽插后倒秧率与活棵率测定结果见表4。再生基质处理的秧苗栽插当天的倒秧率为7.62%，商品基质处理栽插当天的倒秧率为28.72%，营养土处理栽插当天的倒秧率为7.07%，再生基质和营养土处理栽插当天的倒秧率显著低于商品基质处理(表4)；再生基质与营养土处理栽插后4 d的活棵率均在97%以上，而商品基质处理栽插后4 d的活棵率仅为86.40%，可能与其倒秧率较高有关。

2.2.3 对秧苗发根数与分蘖数的影响

表5为不同基质处理下水稻秧苗发根数、分蘖数及成穗率测定结果。栽后4 d，不同处理的单穴发根数无明显差异，栽后12 d，再生基质处理的单穴发根数明显高于其他处理；在栽后4 d，3个处理的单穴分蘖数无显著差异，栽后12 d，再生基质与商品基质处理之间单穴分蘖数无显著差异；另外，再生基质处理的水稻成穗率显著高于商品基质及营养土处理。

表5 不同育秧基质处理对水稻分蘖及成穗的影响Table 5 Effects of different seedling substrate treatments on tillering and panicle formation of rice

2.3 再生基质育秧对水稻产量及其构成的影响

表6为不同育秧基质处理下水稻产量及其构成的测定结果。再生基质处理的穗数最多，商品基质处理其次，且差异达显著水平；不同处理的结实率、千粒重均无显著差异；再生基质处理的水稻产量最高，显著高于商品基质处理，增产率为14.79%。

表6 不同育秧基质处理对水稻产量及其构成的影响Table 6 Effects of different seedling substrate treatments on rice yield and its components

3 结论与讨论

废弃栽培基质主要来源于蔬果设施栽培后的残余物[13]，经无害化处理后，再生基质的pH值、有机质含量、容重、总孔隙度、持水孔隙度、相对含水量等农艺性状指标均达到了蔬菜育苗基质标准(NYT 2118—2012)。

再生基质的EC值高于商品基质，适应用于对EC值不敏感的作物生产[13-14]。

与商品基质相比，将再生基质应用于水稻育秧，对水稻秧苗的苗高、苗长、叶龄、最大单叶长与宽、假茎粗无促进作用，但显著提高了秧苗地下部干物质重，推测原因为再生基质来源于蔬菜生产后的废弃栽培基质，基质物料不仅是蔬果的定植载体，也是微生物生长繁殖的载体[14]，基质物料泥质化程度更强，有利于提高基质容重，从而显著降低水稻秧苗栽插当天的倒秧率、提高了栽插后4 d的活棵率，另外，再生基质使水稻秧苗栽后12 d的发根数显著增加，成穗率显著提高，显著增加了水稻成熟期的穗数，从而促进了水稻增产，增产率为14.79%。