有機肥施用量對免耕半固態直播水稻秧苗素質的影響

摘 要：以早稻品種中早39為材料，研究了有機肥施用量對免耕半固態直播水稻秧苗素質的影響。結果表明：免耕半固態直播水

稻秧苗素質總體優于傳統直播，而不同有機肥施用量也對免耕半固態直播水稻秧苗出苗率、地上地下部干物質重、莖基寬、根活力、葉綠素含量、壯苗指數等影響顯著，其中有機肥與稀泥配比為0.10︰1時水稻秧苗素質最好，可為水稻高產打下良好的基礎。

關鍵詞：水稻；免耕；半固態直播；有機肥；秧苗素質

中圖分類號：S141.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）08-0013-05

Effects of Organic Fertilizer Application Amount on Seedling Quality under No-tillage

Semi-Solid State Direct Seeding

LI Jing-yi，HUANG Huang，LIANG Yu-gang，WANG Ren，WU Jia，LV Guang-dong，YANG Fei-xiang

（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Collaborative Innovation Center of Paddy Crop and Oil Crops in Southern，

Changsha 410128， PRC）

Abstract： With early rice variety Zhongzao 39 as test material， this paper investigated the effects of organic fertilizer application rate on

seedling quality under no-tillage semi-solid state direct seeding. The result showed that the seeding quality of no-tillage semi-solid direct seeding

was better than that of traditional direct seeding， and different application rates of organic fertilizer under no-tillage semi-solid direct seeding

also had significant effects on seedling emergence rate， dry matter weight in ground and underground， stem base wide， root activity， chlorophyll content and seedling growth index of rice seedlings. When the organic fertilizer dosage was A4（0.10∶1）， it was most beneficial to the growth and development of rice seedlings under no-tillage semi-solid state direct seeding， it could effectively improve the quality of rice seedlings and enhance their resistance， the cultivated seedlings could lay a good foundation for high yield of rice in late stage.

Key words： rice； no-tillage； semi-solid state direct seeding； organic fertilizer； seedling quality

直播是一種經典的稻作方式[1]。與人工移栽種植模式相比，直播在省工節本、輕簡實用方面具有顯而易見的優勢。因此，水稻直播的應用面積在我國呈現出不推而廣的擴大趨勢[2-3]。而高產優質水稻品種的成功選育為水稻直播栽培的發展提供了有力的技術支撐[4]。雖然直播稻有其推廣優勢，但它的不足之處同樣不容忽視。傳統的直播是將水稻種子直接播撒在地表，一方面易受鳥、鼠、蝸牛等動物的危害，另一方面易受光照、溫度、雨水等氣候因素的影響，導致出苗不齊[5]，因此水稻直播在一些高產地區仍屬謹慎推廣的栽培方式。近年來，基于傳統液體播種[6-7]，研發出一種全新的水稻直播技術——半固態播種（semi-solid state seeding，簡稱4S）技術[8]。該技術以稀泥（或塘泥）混合肥料為基質，拌入催芽稻種，使用自主研發的半固態播種機播種[9]。相較于傳統直播，4S技術可較大程度地改變稻種在大田環境中的溫、光、水、熱條件，為水稻的高產優質提供保障。

長江中下游地區是我國農業較發達地區，隨著農業集約化程度的不斷提高，化肥用量大幅度增加，有機肥施用比重逐漸減少，導致該地區耕地逐漸出現土壤退化、環境惡化等系列問題。國內外相關研究表明，有機肥可以改土培肥、提高土壤的固碳能力和土壤微生物的活性，并增加作物產量[10-11]。而秧苗素質與水稻產量密切相關[12]，影響秧苗素質的因素很多，其中施肥模式與施肥量是可以人為控制的影響因素，因此研究二者對直播水稻秧苗素質的影響意義重大。試驗采用半固態播種栽培模式[13]，研究了有機肥用量對水稻秧苗素質的影響，以期為長江中下游地區稻作合理施肥、建立良性生態循環且低耗高效的土壤耕作新體系提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2015年4月在湖南省瀏陽市北盛鎮烏龍社

區進行（113°25'26\"E，28°17'13.8\"N），屬亞熱帶季風濕

潤氣候，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的有效積溫5 000～

5 500℃，無霜期260～320 d，年降水量1 200～1 500 mm。

試驗地土壤類型為紅黃泥土；試驗前土壤基本理化性狀如下：有機質33.51 g/kg，全氮1.52 g/kg，全磷0.94 g/kg，全鉀12.68 g/kg，速效氮130.12 mg/kg，有效磷30.78 mg/kg，速效鉀134.71 mg/kg；前茬作物為水稻。

1.2 試驗材料

供試材料為常規稻品種中早39，由湖南農豐種業有限公司提供，全生育期平均112.2 d。

供試肥料：商品有機肥（長沙飛宇生物肥業有限公司），有機質≥45%，N+P2O5+K2O≥6%；復合肥（江西正邦生物化工有限公司），N︰P2O5︰K2O=15︰15︰15，總養分含量≥45%。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，一共6個處理；其中，半固態播種模式下設5個有機肥施用量處理，以有機肥占稀泥比重為標準，分別為：A1，3%的有機肥；A2，5%的有機肥；A3，7%的有機肥；A4，10%的有機肥；A5，15%的有機肥；以傳統翻耕直播為對照（CK）。每個處理3次重復，小區面積22.5 m2（5 m×

4.5 m），共18個小區。

于4月1日浸種，加25%咪鮮胺水稻專用浸種劑催芽，4月4日播種。CK處理采用傳統翻耕直播，

每小區按常規施用量施商品有機肥6 kg、復合肥20 g，播催芽稻種0.2 kg，均勻撒播。半固態播種方法：采用免耕直播，每小區使用稀泥（含水量大約55%～

60%）15 kg，按試驗設計比例添加有機肥（詳見表1）后拌勻，再加入破胸稻種0.2 kg，再次拌勻；人工模擬半固態播種機播種，播種株行距15 cm×20 cm。

1.4 測定項目及方法

出苗率采用5點調查法，于播種前調查水稻發芽率，播種后15 d每個小區選取60 cm×40 cm的面積調查樣本數，統計水稻出苗率；于播種后30 d各小區取代表性秧苗30株分別測定葉齡、倒數第1片全展葉葉長和葉寬、莖基寬、株高、每株總根數（5 mm以上的不定根數）、地上地下部干重、最長根長、根系活力、葉片葉綠素含量等，后取均值分析。其中，功能葉葉綠素含量采用乙醇提取法測定[14]，地上地下部干重采用烘干法測定[15]，根系活力采用甲烯藍法測定[16]。根據試驗數據計算根冠比、充實度及壯苗指數，計算方法見公式（1）、（2）、（3）。

1.5 數據處理

運用Excel 2007軟件進行數據整理和圖表繪制，通過DPS7.05統計軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 有機肥施用量對免耕直播半固態播種水稻出苗率的影響

從圖1中可以看出，各處理中出苗率最高的是A2處理，達到92.27%，其他處理出苗率由高到低排列依次為A1>A3>CK>A4>A5；其中，A1、A2、A3、A4與CK處理之間水稻出苗率差異不顯著，但A4處理出苗率略低；但當半固態基質中有機肥施用量達到15%時（A5處理），水稻出苗率僅62.05%，顯著低于其他處理；這是因為肥料濃度過高使水稻出現了燒苗現象，嚴重影響其出苗率。由此可知，采用免耕直播半固態播種時，添加低劑量（10%及以下）的有機肥對出苗影響不大，但當有機肥施用量超過10%時，會嚴重影響水稻出苗。

2.2 有機肥施用量對免耕直播半固態播種水稻整體秧苗素質的影響

研究表明，干物質積累量高有利于增強植株抗逆性，水稻秧苗地上部鮮干重越重，說明水稻長勢越好[17]，

而充實度與壯苗指數是綜合體現秧苗抗逆性、耐植傷程度和作物干物質生產積累快慢的重要指標[18]。由表2可知，有機肥施用量對半固態播種水稻地上地下部干重及壯苗指數的影響較大，而對根冠比、充實度無顯著影響；且隨著有機肥用量的增加，地上地下部干重呈現先增加再降低的倒“V”型趨勢，其中A4處理地上部與地下部干重顯著優于其他5個處理，分別比其他處理增加15.83%～63.54%與9.93%～62.24%，且與A1、A2、CK處理之間的差異達顯著水平；而壯苗指數方面，也是A4處理表現最佳，比其他處理高10.76%～57.36%，與A1、A2和CK處理差異達顯著水平。這表明免耕直播半固態播種基質中合適的有機肥用量可顯著提高水稻秧苗的干物質積累量與充實度，進而提升水稻的壯苗指數。

2.3 有機肥施用量對免耕直播半固態播種水稻秧苗形態學指標的影響

葉片與其他器官存在同伸關系，因此用葉齡做指標衡量水稻生長發育和長勢長相是一種比較簡便而準確的方法[19]。如表3所示，半固態基質中有機肥施用量對水稻秧苗形態有不同程度的影響，其中各指標均以A4處理表現最佳；除莖基寬外，其他地上部指標均表現為A4>A3>A5≈A2>A1>CK的趨勢；各處理間葉齡差異顯著，A4處理葉齡最大，CK處理葉齡最小。

莖基寬是水稻秧苗素質中一個重要的形態指標，莖基寬而粗則有利于提高作物的抗逆性，莖基部越寬表明水稻秧苗莖部的維管束越多，秧苗生長越健壯，將來發育的穗也會較大且粒多；同時，根系發育良好是壯苗的基本條件，其中根長與根數是衡量根系發育狀況的2個重要指標[20]。由表3可知，各處理中莖基寬以A4處理最寬，達4.27 mm，比其他處理寬8.65%～30.58%，且差異達顯著水平。

A3、A4處理的總根數較多，二者之間差異不顯著，但均顯著多于其他4個處理，其中A4處理總根數比對照多出64.61%；而根長方面則表現為CK>A4>A3>A2>A5>A1。

從以上結果可以看出，隨著有機肥施用量的增加各處理水稻的秧苗形態指標呈顯著上升趨勢，但當有機肥用量達到一定量后各指標性狀開始下滑，說明有機肥濃度過高會抑制植株生長，其中A4處理的有機肥施用量可有效促進半固態播種模式下水稻秧苗的生長發育。

2.4 有機肥施用量對免耕直播半固態播種水稻根活力的影響

根系活力是反映植物生長發育狀況的一項重要生理指標，同時它也是評價不同作物幼苗素質的常用指標之一。根系總吸收面積、活躍吸收面積及活躍吸收面積比是表明根系活力強弱最常用的指標[21]。從表4可知，各處理間的根系總吸收面積、活躍吸收面積，活躍吸收面積比均呈現出A4>A3>A5>A2>A1>CK的變化趨勢；其中，A4處理的根系總吸收面積和根系活躍吸收面積分別比其他5個處理大0.036～0.368和0.045～0.265 m2，且與A1、A2、A5、CK處理差異顯著。這表明半固態播種方式下有機肥不同施用量對根系總吸收面積、活躍吸收面積和活躍吸收面積比3個指標的影響具有同步變化趨勢，其中A4處理要顯著優于其他處理，這一變化趨勢與根系干重變化趨勢相吻合，即根系活力指標可較好地反映出根系生長發育狀態，而半固態播種方式下A4處理的有機肥施用量（10%）最有利于水稻秧苗根系生長。

2.5 有機肥施用量對免耕直播半固態播種水稻秧苗光合色素含量的影響

葉片是作物進行光合作用的主要器官，也是作物干物質積累的主要場所，而葉綠素是作物葉片光合作用的重要載體，光合作用是作物葉片中的葉綠素利用二氧化碳和水把光能轉變成化學能的過程，因此在一定范圍內，作物葉片的葉綠素含量與葉片氮素營養、作物產量、品質等密切相關[22]。由表5可知，有機肥施用量對半固態播種模式下水稻葉片葉綠素含量的影響較大，各處理中葉綠素a和葉綠素b含量均以A4處理最高，CK處理最低，具體表現為A4>A5>A3>A2>A1>CK；而類胡蘿卜素含量則以A3處理最高，A2處理最低；總葉綠素含量與葉綠素a和葉綠素b的趨勢一致。這表明，A4處理的有機肥施用量水平下水稻秧苗光合生產能力較強，有助于養分累積，可為水稻生長提供較好的物質基礎。

3 討 論

3.1 水稻半固態播種是一種精準、節肥、節水的耕作方式

施肥是糧食生產的重要技術措施，根據中國科學院生態系統研究網絡的總結，在其他條件不變的情況下施肥對糧食增產的貢獻率為30%～45%[23]，而化肥和有機肥合理施用是維持和提高地力、培肥土壤、提高肥料利用率的重要途徑。有機無機肥配施，結合了化肥速效性和有機肥持久性的特點，在提高土地生產力和改善土壤性狀等方面發揮了明顯作用[24-26]。有機肥一直是中國傳統農業生產的重要肥料，中國傳統農業生產就是通過施用有機肥來培肥地力、提高農作物產量的[27]。有機肥料富含N、P、K、Ca、Mg、S及微量元素等，養分較化肥更全面也更環保，與無機肥配施可有效解決單施化肥造成的養分失調、肥效前后不平衡等問題，從而獲得顯著的增產效果[23]。董春華等[28]通過31 a長期定位試驗表明，隨著試驗年份的延長，單施有機肥對早、晚稻稻谷和地上部產量的促進效果逐步優于單施化肥處理，對土壤有機碳的提升效果也明顯優于單施化肥處理。雖然我國施用農家肥的歷史悠久，農民對施用農家肥的好處也有一定的認識，但是由于以下幾個方面的原因嚴重影響著農民應用農家肥的積極性[29]：（1）農家肥施用量大，平均需要8 000～20 000 kg/hm2，而農民大多缺乏機械裝備，運輸和使用農家肥存在較大困難；（2）農家肥含鹽量較高，容易使土壤鹽化，導致出苗不整齊、生根慢；（3）農家肥自帶的病菌、蟲卵等較多，易引發作物病蟲害；（4）農家肥的養分含量不穩定，且易燒苗燒根；（5）傳統方式種糧效益低。

相較于農家肥，商品有機肥具有潔凈性和完熟性2大優勢。商品有機肥采用微生物完全發酵，在制作過程中會進行高溫殺菌殺蟲，能較好地控制氧氣含量和發酵溫度，使有機物質充分分解而直接形成團粒結構的腐殖質等，同時產生的氨基酸和有益代謝產物得以保留，營養成分豐富[30]。

試驗中以稀泥為基質，混合商品有機肥與少量復合肥，與破胸稻種一起形成半固態基質，可大幅度減少有機肥使用量。包含有種子、肥料的基質通過專用的半固態播種機按一定株行距直接播種在免耕稻田上，形成一種節約高效的“精準施肥”模式。一方面有效解決了施用傳統農家肥帶來的弊端，另一方面也解決了傳統直播方式中稻種易受鳥類、氣候因素破壞的問題；同時，由于免耕栽培，省去前期泡田整地用水量約2 250 m3/hm2，折合成水稻最高耗水量約9 000 m3/hm2[31]，使其成為一種精準、節肥、節水的耕作方式。研究結果表明雖然免耕半固態直播方式有機肥施肥量僅為傳統翻耕直播施用量的一半，但其水稻秧苗素質、根系活力與功能葉葉綠素含量除A1處理外均顯著優于傳統翻耕直播方式。這可能要歸功于半固態播種基質中稀泥包裹的肥料在水稻秧苗周圍形成了“肥料集中效應”，相較于傳統施肥更加精準，因此對秧苗地上地下部分生長都有顯著的促進作用。

3.2 水稻半固態播種模式下有機無機肥配施有利于培育壯秧

壯秧是水稻高產栽培的基礎。俗話說“秧好出好稻”、“秧好一半稻”，這充分說明了壯秧在奪取水稻高產中的作用。朱寧等[32]選用了3種不同有機基質育秧，發現隨著有機基質培氮量的增加，水稻秧苗生長加快、根系發根力增強、秧苗素質較好，3種有機肥處理表現較一致，有機肥培肥的基質育秧效果優于或等同于化學復合肥。而筆者的研究結果也表明，采用半固態播種方式通過有機無機肥配施可有效促進水稻秧苗生長，且水稻整體秧苗素質隨著有機肥用量的增加呈現先升高再降低的趨勢，有機肥半固態播種能顯著增加秧苗總根數、莖基寬，且在干物質積累方面都有明顯的促進作用。

試驗結果顯示，添加有機肥的半固態基質播種處理中，水稻秧苗除了最長根長外其他指標均優于對照處理，充分說明有機肥半固態播種對水稻秧苗生長發育有很好的促進作用。半固態處理最長根長不如CK，可能是因為免耕田土壤較硬對水稻前期生長扎根有較大阻力，而CK處理的翻耕有利于秧苗根系向下伸長。

半固態基質通過在水稻秧苗根際周圍精準施肥的方式不斷供給秧苗所需營養，助使其成長達到壯秧標準，但半固態基質中肥料添加量不能超過一定限度。試驗結果表明，當有機肥稀泥配比為0.10︰1時最適宜水稻秧苗生長；當有機肥稀泥配比達0.15︰1時，由于肥料濃度過高會出現部分燒苗現象，使水稻出苗率急劇下降，出苗率僅62.05%，且其他各項形態指標均有所下降，主要是因為有機肥施用量過高導致水稻生長受抑制。因此，半固態播種有機肥稀泥配比以0.10︰1最適于水稻秧苗的生長發育，培育的壯秧可為水稻后期的高產打下良好的基礎。

3.3 水稻半固態播種模式下有機無機肥配施有利于秧苗根系發育

根的主要作用是固定植株，并吸收水分及營養。它是作物的一個重要器官，是作物生長之根本，只有根系發達且充滿活力才可讓植株生長得枝繁葉茂。鄭燕玲等[33]研究表明，水稻根系活力與水稻品種的生產能力密切相關，高產水稻的表根根活力較高，根活量下降較緩，齊穗期葉綠素含量高。

試驗結果表明，免耕直播半固態播種模式下有機無機肥配施可顯著增強水稻根活力，各處理間的根系總吸收面積、活躍吸收面積，活躍吸收面積比均呈現出A4>A3>A5>A2>A1>CK的變化趨勢；其中，A4處理的根系總吸收面積和根系活躍吸收面積分別比其他5個處理大0.036～0.368和0.045～0.265 m2，且與A1、A2、A5、CK處理差異顯著。這可能是因為半固態基質中添加的有機肥進一步改善了稻種周圍土壤的物理結構，通過前期有機肥料在水稻根際周圍的“集中效應”，使土壤中微生物的種群和數量增加，而活性菌可分泌大量有機酸和生物酶，使土壤本身的營養元素得到活化，為根系生長發育提供一個良好的生長環境，從而促進根系生長發育。但過量的有機肥又會產生一定的毒害作用而抑制水稻秧苗生長。

根系的增強可改善養分的運輸，促進蛋白質合成，提高植物激素活性，從而促進作物的光合作用，因此各處理中葉綠素a、葉綠素b及總葉綠素含量同樣均以A4處理最大，CK處理最小。

4 結 論

免耕半固態直播水稻秧苗素質總體要優于傳統直播，免耕半固態直播的有機肥施用量對水稻出苗率、秧苗素質、根活力及功能葉葉綠素含量影響顯著，當有機肥稀泥配比為0.10︰1時最有利于水稻秧苗生長發育，可有效提高水稻秧苗的抗逆性，為旺苗壯苗的形成提供有力保障，同時培育的壯秧也為水稻后期的高產打下良好的基礎，而關于免耕半固態直播有機無機配施對水稻其他生長性狀的影響機理，仍需進一步深入研究。

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（責任編輯：成 平）