水稻機插及基質育秧技術研究進展

周麗瑤吳軍龔克成周紅魯超霍中洋

（1無錫市農業技術推廣中心，江蘇無錫214021；2無錫市濱湖區農林局，江蘇無錫214071；3揚州大學農業部長江流域稻作技術創新中心/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室，江蘇揚州225009；*通訊作者：huozy69@163.com）

世界上一半以上的人口以稻米為主食，我國作為世界栽培稻起源地之一，水稻栽培歷史悠久[1]。隨著經濟的快速發展和人們生活水平的提高，農村勞動力大量轉移，如何降低勞動強度和生產成本，穩定提高水稻產量和市場競爭力，進一步增加水稻生產效益，成為水稻生產的重點目標。因此，輕簡化栽培成為水稻未來發展的主要方向[2-4]。當前普遍應用的水稻輕簡化栽培方式主要有拋秧、直播和機插秧[5-6]。在我國，拋秧只是過渡性栽培措施，最終還是要向機械化作業方向發展，機械直播只是區域性措施，而機械插秧則是我國大部分地區水稻栽培未來的發展方向。

1 機插育秧技術的發展趨勢

水稻機械化育插秧技術，是指通過培育適合機械栽插的壯秧，然后采用插秧機械將秧苗按一定規格要求栽插到大田，并采取相應的肥水運籌措施，實現水稻種植機械化的一種栽植方式，主要內容包括適合機械栽插要求的秧苗培育、插秧機的操作使用、大田管理、農藝配套措施等[7]。

1.1 國外水稻機插育秧技術的發展趨勢

日本機插育秧技術起步最早。1962年，開口正夫研制出人力一行帶狀帶土小苗插秧機，使得帶土毯狀秧與插秧機正式結合，一起完成機插秧作業，后來出現了盤式帶土小秧苗，進而確定機插秧苗的基本形式為毯狀苗[8]。1966年日本成功研制出工廠化水稻育秧設備，大大提高了工作效率。到了1980年，機插秧面積已達到日本水稻種植面積的90%以上，日本基本實現了水稻插秧機械化[8-9]。目前日本機插育秧主要有兩種形式，一種是大規模公共育秧設備，另一種是面向單個農戶的簡易播種生產流水線[10-11]。近年來，日本開發了全自動秧盤堆裝機和秧箱定位機，減輕了裝卸秧盤的勞動強度及秧苗質量[12]，進一步降低了成本，提高了效率。

韓國機插育秧目前主要采用帶土盤育秧毯狀苗，為了降低水稻機插秧成本和提高水稻機插作業效益，20世紀80年代韓國開始研究小苗、乳苗機插。研究表明，小苗機插后秧苗的成活率高，植傷輕，抗低溫能力強，近年來小苗機插技術日趨成熟，優勢日益凸顯，已占韓國水稻種植面積的14%[13]。

國外機插育秧方式主要有以下幾種，按照秧田水分狀況分為濕潤育秧和旱育秧；按照秧苗生長期間的保溫措施可分為多層薄膜育秧、無紡布育秧和工廠化育秧，前兩者適用于小苗和中苗育秧，后者則在溫室內采用多苗床育秧，擱層可多達9層，以充分利用溫室空間，提高育秧效率[13]。

1.2 我國水稻機插育秧技術的發展趨勢

國內機插秧可分為濕潤秧田機插育秧和旱育機插秧。濕潤秧田機插育秧一般適宜在稻田土壤粘重的地區應用，旱育機插育秧適宜在土壤肥沃的沙壤或中壤土地區應用。近年來，有部分地區結合濕潤育秧和旱育秧技術，大膽創新采用“水育旱管”的育秧模式，成功探索出“硬地硬盤育秧技術”、“硬地微噴灌育秧技術”等[14]。機插育秧方式也可分為如下4種：泥漿雙膜育秧、硬盤基質育秧、雙膜細土育秧和軟盤細土育秧，后2種方式的應用更為廣泛。

2 機插育秧技術的要點及存在問題

2.1 機插育秧技術要點

能否培育出適合機插的壯苗關系到機插秧生產成功與否，與傳統常規育苗相比，機插育秧最顯著的特點是秧苗播種密度大、標準要求高。符合機插的秧苗標準如下：出苗齊勻、根系發達、盤根力強、秧苗個體健壯、根莖粗壯、無病斑蟲跡、株高控制在12～18 cm。

機插育秧技術要點包括品種選擇、秧池田準備、育秧和田間管理等4個方面內容。首先宜選擇生育期相對較短的品種（一般以138～140 d為宜），確保水稻安全齊穗，避免由于后期低溫導致灌漿不足、結實率降低的減產現象，此外還可以選擇感溫性不強的水稻品種，確保低溫時繼續生長，減少產量損失。宜選擇排灌方便、鄰近大田的熟田作為秧田，按照“實、平、光、直”的要求精做秧田，然后選擇適宜的園土和基質作為育秧土，對秧盤進行裝土和擺盤，將處理好的種子均勻撒播至秧盤，并做好蓋膜保溫催苗。最后要求進行細致的田間管理，確保齊苗，并提供穩定的水分、養分和空氣，促進水稻根系生長和莖基部增粗，形成壯苗。

2.2 機插秧育秧存在的主要問題

2.2.1 秧苗素質相對較差

插秧機對秧苗素質要求高，首先要保證秧盤出苗整齊，無缺苗，秧齡控制在15～20 d，葉齡3～4葉，苗高12～18 cm，苗挺葉綠，基部扁寬有彈性，單株白根數10條以上，根系盤結好，提起不散。但是實際生產中，由于播量過大、營養土質量差、苗期管理不當，常造成機插育秧的秧苗素質不符合機插的標準從而導致水稻減產。

2.2.2 機插秧秧苗適栽期短

實際生產中常采用中小苗機插，常規技術下秧苗的適栽期只有3～5 d，由于受到前茬作物收獲延遲、土地耕收、供水、降雨等多種因素影響，經常出現秧苗不能按期栽插，出現超齡秧。超齡苗易徒長超高，不能機插，導致秧苗報廢，無秧可插。對此，部分育秧大戶推遲了播種時間，壓縮機插秧生育期，嚴重影響了機插秧的產量。另外在高密度播種條件下，秧苗生長細弱，營養不良，難以形成高度適宜的壯苗，且后期分蘗力不高，產量較低。

2.2.3 育秧土獲取困難，質量難以保證

隨著機插秧技術的大面積推廣，機插育秧的規模日益擴張，傳統育秧土取自秧田、周邊農田或者菜園土，一方面破壞了大量的優質耕層土[15]和生態環境；另一方面整地、取土勞動強度大，營養土的配置也常常達不到壯秧的要求[16]。由于各地土壤狀況不一，營養成分優劣不一，病蟲草害攜帶情況難以控制，使用傳統育秧土育秧，不同地方、不同批次易出現營養不良，苗期病害暴發等不利后果。

2.2.4 育苗期管理措施不當，秧苗達不到壯秧標準

俗話說“秧好半年糧”，特別是對水稻來說，秧苗素質的好壞，對產量的高低起著重要作用。播種后前期管理主要目的是“高溫高濕促齊苗”，過早揭膜易導致出苗不齊，過遲揭膜易導致高溫燒苗、秧苗徒長；中期肥水補充不當，易出現營養不均或者肥害燒苗；后期控水不及時，缺少煉苗環節，難以培育壯苗。

3 機插秧育秧基質研究進展

我國水稻機插技術與歐美國家相差甚遠，深耕其原因，最重要的一點就是傳統取土育秧技術，難以大規模培育出整齊統一的高素質秧苗，致使機插秧質量得不到突破。育秧基質是秧苗生長發育的介質，直接影響到秧苗養分和水分的運輸，理想的育秧基質不僅要能夠為秧苗提供穩定的水分、養分，還能夠充當外來水分及養分的“中轉站”。

3.1 傳統取土育秧的局限性

傳統機插育秧基質主要來自于田土，在當前生產條件下具有如下局限性：（1）取土將破壞農田或者林地耕作層，打破生態平衡，破壞自然環境，按照常規本田秧田比例計算，培育100 hm2機插秧，將要消耗掉667 m2農田或者林地的耕作層，持續取土后優質的耕作土壤將消耗殆盡，最終無土可取；（2）育秧床土在取土、制作、運輸和儲存過程中，要消耗大量人力物力，盡管如此，還常常達不到機插秧培育壯秧的要求，嚴重影響機插的質量和產量；（3）育秧土的培肥、調酸、滅菌等難以做到均勻一致，床土質量亦難保證，容易造成秧苗素質參差不齊，影響產量發揮[17]。育秧土的制備已嚴重阻礙了機插秧技術的大面積推廣，可持續地大量獲取適宜的育秧基質將成為機插秧的重中之重。

3.2 新型育秧基質的分類

3.2.1 無機物基質

無機物基質主要包括蛭石、沸石、河沙、珍珠巖[18]、爐渣、膨化沙[19]以及一些天然礦物質，此類物質無生物活性，化學性質穩定，且營養成分少，透水透氣功能好，但是保水保肥性較差。無機基質顆粒結合松散，不利于秧苗盤根不倒，故在實際生產中幾乎看不到用單一無機基質來育秧的例子，反而更多是作為改良劑摻雜到其他基質中去。

3.2.2 有機物基質

有機物基質一般是由具有生物活性的動植物殘渣經過發酵或者腐熟而制成的，其富含多種營養元素，具有較強的保肥保水能力，但透氣性、穩定性欠佳。常見有機物基質有秸稈、稻殼[20]、草木灰[21-22]、食用菌渣[23]、酒糟、鋸木屑、腐熟樹葉、蚯蚓糞[24-26]等。不同種有機物生產出來的基質作用不一，單一有機物基質亦無法育出高素質秧苗。

3.2.3 復合基質

復合基質指綜合無機物基質和有機物基質的優點，按不同比例配制而成的基質，具有養分充足、保水保肥能力強、透氣性好、緩沖能力強等優點。復合基質的配方需要根據當地生產實際來決定，所以需要制定育秧基質篩選標準，為如何選擇合理的育秧基質作參考。

3.3 理想育秧基質的理化性質

3.3.1 物理性狀

綜合各種物理參數，容重和總孔隙度是基質最主要的物理性狀。容重反映了基質的松緊程度，容重大的基質緊實，易板結，透水透氣性差，不利于根系的伸展，并且不方便運輸；容重小則澆水后基質易漂浮散落，不利于秧苗根系的固定，易出現倒伏[27-28]。理想基質的容重應該控制在0.1～0.8 g/cm3范圍內[29]。總孔隙度包含持水孔隙度和通氣孔隙度，總孔隙度的大小與基質的透氣性、保水性密切相關。孔隙度大，能夠增加基質的透氣性和持水特性，這有利于根系的生長，但易造成秧苗扎根不穩，出現倒伏。理想基質的總孔隙度范圍應控制在70%～80%，能提供20%～30%的可利用水和20%的空氣即可[30-31]。

3.3.2 化學性狀

基質的化學性狀主要包含營養元素含量、pH值、EC值（可溶性鹽含量）、CEC值（陽離子交換量）等。基質的pH過高或過低都會對植株產生毒害作用，一般用于水稻育苗的基質pH值以控制在4.5～5.5為宜[31]。基質的EC值、CEC值主要影響植株對營養物質的吸收。李謙盛[32]等研究表明，理想育秧基質中的EC值應該控制在0.75～2.0 mS/cm之間，CEC值大于6 me/100 cm3。

3.3.3 生物性狀

生物性狀特指有機物基質的腐熟程度，未腐熟的基質生物性狀極不穩定，容易對植株產生毒害作用，常見有機物基質很多都是由農業廢棄物或其他有機物發酵而來，雖然基質的原料不盡相同，無法用同樣的標準加以限定，但是依然可以通過基質中微生物的活性及基質對植物生長的影響來衡量基質的腐熟程度[33]。此外，在實際生產中，基質原料必須無毒、未攜帶重金屬元素和病蟲害源，可以長期大量獲取，對自然無公害。

4 展望

4.1 發展水稻工廠化輕型無土基質育秧

工廠化基質育秧是利用現代農業裝備進行集約化育秧的生產方式，即采用機械化的方法，將種子經催芽、播種、適溫避光催苗及溫室大棚育秧等過程，規模化工廠化生產出適于機插的標準秧苗[34]。這是一項現代農業工程與農藝相結合的水稻育秧新技術，是一種集統一育秧基質、統一種子、統一機械化育（播）秧精準化、統一工廠化管理的水稻育秧生產技術，大力推動其發展，有助于保護秧田耕層土壤，節本增效，適應未來農業規模化發展。

4.2 提高商品基質產品質量

基質市場魚龍混雜，廠家規模大小不一，生產技術參差不齊，產品質量波動起伏，這就決定了我國需要制定商品化基質的產品質量標準，加強對基質市場的有效監控，保證育苗方可以采購到產品質量合格、價格適中的基質產品。

4.3 因地制宜開發特色基質

不同地方適合當地生產基質的原料不同，如北方可以利用爐渣、草炭、鋸木屑等，南方則可以利用稻殼、椰糠、蔗渣等，因地制宜，合理開發利用當地農業廢棄物或者生產廢料生產基質，不僅可以降低生產成本，便于推廣應用[35]，還可以減少環境污染。有研究表明，中藥渣、造紙廢棄物等新型有機物也可能成為基質原料的新來源，目前已在許多蔬菜作物育苗上取得了不錯的效果[36-39]。

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