溫室立體育秧條件下雜交稻秧苗素質的試驗研究

陳桂生，馬 旭，李澤華，孫國棟，陳林濤，安 沛，鹿芳媛，陸 強

(華南農業大學 a.工程學院；b.數學與信息學院，廣州 510642)

0 引言

溫室立體育秧具有空間利用上的優勢[1]，生產效率高，且能培育適應機械化栽插的高素質秧苗，近年來，在我國水稻生產中得到了越來越多的重視[2-4]。

國外，日本對水稻溫室立體育秧曾有較多相關研究[3-5]。國內，自20世紀80年代以來，由于家庭聯產承包責任制的實施，水稻生產演變成一家一戶分散經營的生產形式，人們對水稻溫室立體育秧的研究相對較少，對溫室立體栽培的研究多是針對花卉蔬菜等作物。例如，Omi SK等[5]提出不同作物所需光照度不同。謝景等[6]研究了LED燈側面補光對溫室黃瓜果實生長和品質的影響，表明LED燈側面補光能促進黃瓜果實生長和營養品質的增加。劉淵川等[7]研究了光照時長對菜心生長的影響，指出適當延長光照時間能顯著增加菜心葉片維生素C的含量，以15h處理最高。林曉等[8]在草莓溫室立體栽培中發現，使用不同的立體栽培架對草莓的產量有顯著影響，栽培架不同位置的光溫條件也不同。近年來，隨著水稻生產全程機械化的發展，水稻集中生產規模化趨勢越來越明顯，在此形勢下水稻溫室立體育秧又重新得到關注。張喜娟等[9]以松粳9號和墾稻12號為試驗材料，指出不同水稻品種對補光條件的反應表現出很強的特征性。日本學者Kenji等[10]對中國式的單坡日光溫室進行研究，指出由于溫室內光照分布不均會導致靠近北墻的地面部分作物的生長受到極大的影響。馬旭等[11]研究表明，在溫室立體水稻育秧中，最佳補光條件為：紅藍光比8:1，光照度2 500lx，秧層間距45cm。同時，通過仿真得出溫室立體育秧中進行人工補光是必要的。

目前，對水稻溫室立體育秧秧苗素質的影響機理尚不確定，特別是對于雜交稻少本稀植及低播量育秧的新技術，不同影響因素的差異及作用尚不清晰[12-13]。因此，本文以雜交稻為研究對象，以不同秧層、夜間補光時長、品種和播種量為試驗因素，通過正交試驗研究其對秧苗素質的影響及其綜合作用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在華南農業大學工程學院南樓樓頂溫室(113°E，23.16°N)進行。溫室規格：8m×7m×2.3m。試驗所用秧架分別為第1層(底層)、第2層、第3層和頂層，秧架規格為1.2m×0.6m×1.8m。各秧層及中間燈架高度皆無級可調，試驗時秧架第1層(底層)距地面高0.1m，其它每層層高約0.57m，燈架距下層高度為0.4m。秧架平行放置，間距為0.6m。立體育秧試驗現場秧架擺放位置如圖1所示。光源為光照度和光質皆可調的LED植物補光燈(0.6m×0.3m×0.008m，廈門新柱信電子有限公司生產)。試驗所用秧盤為標準毯狀秧盤(0.58m×0.28m×0.025m)，底土及表土皆使用塘泥，經粉碎后用惡霉靈殺菌消毒(12～18mL/m3),同時拌上壯秧劑(100：1)。雜交稻種子共3個品種，分別為培雜泰豐、天優173和五優1173(華南農業大學培育，發芽率≥80%)。用清水選種及強氯精消毒(兌水比例1:500)后洗凈瀝干，再進行浸種，而后用智能水稻催芽機進行恒溫催芽；水稻破胸后風干至表面無水分，使用2SJB-500型水稻精密播種流水線(華南農業大學研制)進行播種。夜間補光時，各秧架使用帆布隔開，使得不同處理的光源互不干擾，自然光對照組放置于秧架頂層。

圖1 育秧試驗現場

1.2 試驗方法

根據立體育秧的要求，試驗選取秧層、夜間補光時長、品種和播種量為影響因素，每個因素設3個水平。秧層選擇第1層(底層)、第2層、第3層3個水平，頂層為對照層。水稻選3個常用的品種：培雜泰豐、天優173和五優1173。根據雜交稻少本稀植的特點以及初步試驗，選取播種量的3個水平為50、60、70g/盤。水稻是短日照植物[14]，光期不宜過長，因此選取夜間補光時長的3個水平為3、4、5h。采用L9(34)的正交試驗表安排試驗[15]，因素水平表如表1所示。

表1 因素與水平

1.3 指標測量與方法

試驗于2016年3月至2016年4月進行(共21天),水稻秧苗在溫室中培育至移栽期(三葉一心)，考察單位面積小苗率、百株鮮重、百株干重、秧塊盤結力、苗高、莖基直徑及葉齡等指標，試驗方案如表2所示。其主要試驗指標測試如下：

1)秧塊盤結力。每盤秧苗取具有代表性的秧塊(280mm×200mm)，用夾板固定其兩端用電子稱拉任意一端，當秧塊斷裂時彈簧秤顯示的拉力即為秧塊盤結力[14]。

2)小苗率。每盤取100mm×100mm的秧塊，統計總苗數及小苗數。小苗指高度小于平均苗高1/2的秧苗，小苗率=(小苗數/總苗數)×100%。

3)壯苗指數。壯苗指數=(莖基直徑×干質量)/苗高。

4)百株鮮重及干重。選取有代表性的秧苗100株，清洗干凈，測定鮮重；然后將秧苗置于烘干箱中調至105℃殺青30min，再調至80℃下烘干至恒重，測定干重[12]。

2 試驗結果與分析

根據試驗結果，表2為試驗安排及極差分析，表3為試驗指標的方差分析。

表2 試驗安排與極差分析

Si為因素第i水平結果之和，ki為因素第i水平結果均值，R為極差。

2.1 極差分析

根據表2，從壯苗指數的角度判別，其因素主次順序是：補光時長>播種量>品種>秧層。其中，秧層和品種影響較小，而補光時長和播種量的影響程度較大且兩者接近，隨著補光時長的增加和播種量的減小，壯苗指數逐漸提高。秧層越高自然光照越強，然而秧層對壯苗指數的影響遠小于補光時長。這說明，與自然光相比，紅藍光對秧苗的壯苗指數的影響更大，有助于培育更健壯的秧苗。

2.2 方差分析

為判斷各因素水平對試驗結果影響的顯著性，運用方差分析法比較了小苗率、百株鮮重、盤結力、苗高、莖基直徑、葉齡和壯苗指數等秧苗素質，利用F檢驗做各因素的顯著性判斷，如表3所示。

表3 水稻秧苗各項指標的方差分析

*表示在5%水平上顯著，**表示在1%水平上顯著。

由表3分析可知：不同秧層之間，小苗率、百株鮮重、盤結力的差異均達極顯著水平，苗高的差異達顯著水平，而莖基直徑、葉齡和壯苗指數的差異不顯著。隨著秧層的提高，小苗率隨之降低，秧苗的盤結力隨之提高，百株鮮重明顯增加，苗高也隨之增加。秧架底層的秧苗由于光照不足，葉片色澤較差甚至發黃，盤結力不足，成毯性，無法滿足機插秧要求。

不同的補光時長，壯苗指數的差異達極顯著水平，百株鮮重的差異達顯著水平，其它因素的差異皆不顯著。由表3可知：隨著補光時長的增加，壯苗指數明顯提高；百株鮮重和盤結力有一定提高，且第1層的秧苗總體盤結力不足以滿足機插秧要求，主要是補光時長過小，實際生產中應適當加長位于底層秧苗的夜間補光時長。

不同的品種，只有葉齡的差異達極顯著水平，苗高的差異為顯著水平，其他因素的差異皆不顯著。說明對于培雜泰豐、天優173和五優1173這3個品種，在生長環境相同的情況下，秧苗各項素質相近，故在育秧時不同品種育制的秧苗可作相同條件處理。

不同的播種量，小苗率與盤結力的差異達極顯著水平，苗高的差異達顯著水平。表現為隨著播種量降低，苗高逐漸升高，小苗率降低，但盤結力也隨之降低，第一層秧苗需要增加補光時長，提高秧苗成毯性，才能滿足機插秧要求。

在本試驗中，當補光時長達到5h時，壯苗指數和盤結力皆與自然光對照組相近且明顯優于同等條件未補光的處理。對于秧架第2、3層，各補光處理都能滿足機插要求，同時秧苗生長良好，故從節約能源的角度考慮，第3層上的秧苗選3h的夜間補光時長即可，第2層秧苗盤結力相比第3層略小，可選取4h的夜間補光時長。

由于秧架第1層自然光照嚴重不足，當補光光照度為2 500lx、補光時長為5h時，只有 70g的播量能滿足機插秧要求。故針對秧架第一層進行了補充試驗，雜交稻品種為培雜泰豐，人工補光的光照度為3 000lx，補光時長分別為4、5 、6h，播種量為50、60、70g/盤。試驗結果如表4所示。

表4 秧架第1層(底層)3 000lx光照度試驗結果

表4結果表明：對于秧架第1層，當補光時長為5h及6h時，3個播量的盤結力皆能滿足機插秧技術要求；補光時長越長，盤結力越大，壯苗指數越高；播種量越大，盤結力越大，但壯苗指數隨之下降。所以，秧架第1層以人工補光的光照度為3 000lx、補光時長為5h為宜，此時秧苗質量可滿足機插要求。

3 結論

1)通過正交試驗分析了雜交稻溫室立體育秧中品種、播種量、秧層和補光時長對秧苗素質的影響；

根據壯苗指數分析其各因素影響的主次順序為補光時長>播種量>品種>秧層。其中，秧層和品種的影響較小，而補光時長和播種量兩個因素的影響程度較大且兩者接近，隨著補光時長的增加和播種量的減小，壯苗指數逐漸提高。

2)隨著補光時長的增加，百株鮮重和盤結力有一定提高；而隨著播種量降低，苗高逐漸升高，小苗率降低，但盤結力也隨之降低；第1層秧苗需要達到一定的補光時長，成毯性才能滿足機插技術的要求。

3)試驗結果表明：對于秧架第2層和第3層，光照強度取2 500lx，夜間補光時長分別為4、3h。秧架第1層(底層)應使用3 000lx的光照度、夜間補光時長5h時，可保證雜交稻在低播量條件下的秧苗素質，并滿足機插秧技術的要求。

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