泥炭、蛭石與稻田土混配基質(zhì)對機插秧苗素質(zhì)及栽插質(zhì)量的影響

林阿典 徐強輝 楊錦標(biāo) 傅友強 王建濤 張佳敏 韓孟紅 黃玉芬

（1 廣州市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣站，廣州 510470；2 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，廣州 510640；3 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣州 510640；第一作者：linadian02@163.com；*通訊作者：hyf0758@163.com）

水稻是廣東主要的糧食作物，2020 年全省糧食播種面積220.5 萬hm2，產(chǎn)量1267.6 萬t，其中水稻播種面積183.4 萬hm2，產(chǎn)量1 099.7 萬t，占糧食總產(chǎn)量的86.75%，對保障當(dāng)?shù)丶Z食安全意義重大[1]。當(dāng)前廣東水稻耕種收綜合機械化率已達(dá)75.2%，機耕、機收環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)機械化，但種植環(huán)節(jié)的機械化率還不到30.0%，仍是糧食生產(chǎn)全程機械化的最大短板[2]。水稻機種方式主要有機械化育插秧、精量穴直播和無人機飛播，其中毯狀秧苗育插秧技術(shù)是廣東地區(qū)機種的主要模式。但機插秧對秧苗的密度、株高、秧齡、根系生長情況等均有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，培育高素質(zhì)的秧苗是確保插秧機正常作業(yè)并獲得高產(chǎn)的重要前提，育秧基質(zhì)的選擇是關(guān)鍵[3-5]。

廣東地區(qū)機插秧所用育秧介質(zhì)，一種是采用水稻土大田泥漿育秧的方式，依靠人工對泥漿進(jìn)行篩分除雜，然后人工裝盤撒谷，耗費大量人力的同時效率也不高，培育出的秧苗常出現(xiàn)質(zhì)量不一的現(xiàn)象，不利標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)[6]。另一種是以水稻土、紅磚土或黃泥土等營養(yǎng)土為主，過篩除雜并添加各種壯秧劑配制而成，可以配套育秧流水線實現(xiàn)機械化均勻播種，但營養(yǎng)土育秧方式出苗率不高，且育成的毯秧質(zhì)量高達(dá)8～10 kg/盤，搬運勞動強度大；水稻種植面積與育秧取土耕地的比例接近1 000∶1，需土量多導(dǎo)致取土困難，且破壞耕層，難以可持續(xù)發(fā)展[7-9]。此外，用商品化的無土育秧基質(zhì)所育秧苗雖然比常規(guī)泥漿或營養(yǎng)土育秧方式所育的秧苗更健壯、盤根能力更強，但在廣東高溫多雨、臺風(fēng)頻繁發(fā)生的氣候條件下，無土育秧基質(zhì)由于容重較輕，根系附著黏重小，機插過程中容易漂秧，立苗返青慢，適機性差[10-12]，制約了機插種植的高產(chǎn)高效，且后期無法用相對省力的人工拋秧來補秧，只能采用人工插秧，本地農(nóng)戶接受程度極低。設(shè)計生產(chǎn)耕地取土少的水稻混合育秧基質(zhì)成為當(dāng)前機插育秧中的熱點[13]，但相應(yīng)的基質(zhì)配比對廣東氣候條件下機插秧苗素質(zhì)及栽插質(zhì)量的影響報道較少。為此，本文選用市場常見的育苗基質(zhì)泥炭、蛭石，與水稻土組成混合基質(zhì)，通過調(diào)整不同原料配比達(dá)到優(yōu)化基質(zhì)理化性質(zhì)，大幅減少耕地取土量的目的，通過考察其對水稻秧苗素質(zhì)、栽插質(zhì)量和毯秧質(zhì)量的影響，篩選適合廣東本地化的育秧基質(zhì)，為提升廣東水稻機械化種植提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020 年2—7 月廣州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備示范基地（113°16′15″E，23°20′23″N）進(jìn)行，當(dāng)?shù)貙賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，年平均氣溫22.2 ℃，年降雨量 1 957.6 mm，全年日照時數(shù)1 682.5 h，試驗田常年種植雙季水稻。

供試品種為吉優(yōu)615，由廣東省金稻種業(yè)有限公司提供，屬感溫秈型雜交水稻。配置育秧基質(zhì)所用材料為稻田土、泥炭和蛭石。其中，稻田土來源于廣州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備示范基地水稻田，肥力中等，土壤質(zhì)地為黏壤土，基本理化性質(zhì)為：容重1.29 g/cm3，總孔隙度48.78%，pH 6.23，電導(dǎo)率（EC）0.39 mS/cm，有機質(zhì)32.78 g/kg，堿解氮 93.78 mg/kg，速效磷 25.89 mg/kg，速效鉀25.87 mg/kg。稻田土風(fēng)干后粉碎過2 mm 篩備用；泥炭為丹麥品氏托普泥炭（5～20 mm），購自廣州市嶺南花卉市場，容重 0.27 g/cm3，總孔隙度 87.42%，pH 5.52，EC 0.58 mS/cm，有機質(zhì) 86.23 g/kg，堿解氮 67.55 mg/kg，速效磷 76.23 mg/kg，速效鉀含量 132.13 mg/kg；蛭石（2～4 mm）購自廣州市嶺南花卉市場，容重0.35 g/cm3，總孔隙度 91.75%，pH 7.38，EC 0.36 mS/cm。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)6個處理：T1，稻田土和泥炭各50%；T2，稻田土、泥炭和蛭石占比分別為50%、30%和20%；T3，稻田土占比25%、泥炭占比75%；T4，稻田土、泥炭和蛭石占比分別為25%、50%和25%；T5，稻田土、泥炭和蛭石各占1/3；CK，100%稻田土。每個處理4 次重復(fù)，隨機排列。試驗前將不同原料按基質(zhì)配比方案（體積比）混合均勻，混合時加入多菌靈殺菌消毒。7 d 后，每1 L 基質(zhì)施用純 N 0.3 g、P2O50.15 g、K2O 0.15 g（氮肥為尿素，磷肥為磷酸二氫鈉，鉀肥為氯化鉀），混合均勻。用噴壺澆水使混合后的基質(zhì)達(dá)到飽和狀態(tài)，放置 1～2 d備用。

采用硬塑料盤育秧，秧盤規(guī)格為 58.0 cm×28.0 cm×2.5 cm，每盤裝 4 L 基質(zhì)，秧盤底部基質(zhì)約2.0 cm厚，覆土0.5 cm。水稻種子于3 月 1 日開始浸種催芽，3月 3 日播種，每盤播120 g 芽谷，暗盤催芽后，將秧盤移至大田苗床，小拱棚覆膜育秧。3 月25 日插秧前取樣測定秧苗素質(zhì)等指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 育秧基質(zhì)理化性質(zhì)

參照郭世榮[14]的方法將風(fēng)干后的基質(zhì)加入300 mL（8 cm×6 cm）體積的鋁盒（質(zhì)量為 40 g)，然后稱重，為Q1；之后將其浸泡在水中24 h，再稱重，為Q2；燒杯中的水分自然瀝干后再稱重，為Q3。按公式計算容重、總孔隙度、通氣孔隙和持水孔隙。pH 值、電導(dǎo)率（EC 值）的測定參考鮑士旦[15]的方法：取風(fēng)干的基質(zhì)樣品和去離子水1∶5 的體積混合，振蕩儀振蕩 30 min，過濾后采用PHS-3C 臺式 pH 計、DDS-11A 型電導(dǎo)儀分別測定。

1.3.2 秧苗相關(guān)指標(biāo)

插秧前每個重復(fù)隨機抽取20 株秧苗，測定株高、葉齡、莖基寬、不定根數(shù)、最長根長、SPAD 值（使用SPAD-502 Plus 便攜式葉綠素儀進(jìn)行測定）。每個重復(fù)取1個具有代表性的20 cm×20 cm 秧塊，分為地上部和根系兩部分，測定100 株秧苗的干質(zhì)量。每個處理3次重復(fù)。

秧塊盤根力的測定：從育秧盤中切取部分秧塊（28 cm×15 cm）水平放在木板平面上，固定其中一端，兩端用木條夾板夾住，另一端沿水平方向用彈簧秤鉤拉直到秧塊斷裂瞬間，彈簧秤顯示的拉力值即為秧塊根系盤結(jié)力[16]。成苗率的計算：出苗5 d 后選擇秧盤上具有代表性的區(qū)域，調(diào)查10 cm×10 cm 的樣方出苗數(shù)，計算成苗率，3 次重復(fù)。壯苗指數(shù)=莖基部寬/株高×100 株秧苗的全株干質(zhì)量。

1.3.3 栽插質(zhì)量

采用久保田（FSPV6）乘坐式高速插秧機插秧，機插后2 d，每個小區(qū)選取代表點，調(diào)查3 行，每行40 叢，調(diào)查每叢機插苗數(shù)、傷秧數(shù)、漂秧數(shù)和漏插叢數(shù)。漏插指機插后插穴內(nèi)無秧苗，漂秧指插后秧苗漂浮在水（泥）面，傷秧指秧苗插后莖基部有折傷、刺傷和切斷現(xiàn)象。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計基本苗數(shù)和漏秧率、漂秧率和傷秧率[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均用Excel 2010 進(jìn)行平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差計算，用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行Duncan’s 新復(fù)極差法（p＜0.05）進(jìn)行各處理平均數(shù)差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同育秧基質(zhì)理化性質(zhì)

由表 1 可見，T3、T4 容重分別為 0.56 和 0.62 g/cm3，兩者無顯著差別，但分別比CK 顯著降低57.25%和52.67%；T1、T2、T5 容重分別為 0.86、0.83 和 0.77 g/cm3，三者間差異不顯著，顯著高于T3、T4，較CK 顯著降低34.16%～41.60%。由表1 還可以看出，總孔隙度和通氣孔隙均以T3 最大，顯著高于其他處理；T4、T5 次之；T1、T2 處理再次之。不同混配育秧基質(zhì)的持水孔隙差異不顯著，但均顯著高于CK。不同育秧基質(zhì)的大小孔隙比在0.37～0.47 之間，混配基質(zhì)顯著高于CK；各基質(zhì)pH 值為5.67～6.63，呈中性偏酸，能夠滿足水稻秧苗的正常生長。綜合分析可知，稻田土混配泥炭、蛭石能顯著降低育秧基質(zhì)的容重，提高總孔隙度、通氣孔隙和持水孔隙，進(jìn)而提升基質(zhì)的大小孔隙比。

表1 不同育秧基質(zhì)基本理化性質(zhì)

2.2 不同育秧基質(zhì)對秧苗地上部農(nóng)藝性狀的影響

由表2 可見，混配基質(zhì)所育秧苗株高介于17.88～21.40 cm 之間，除 T3 外，均比 CK 顯著增高，T2、T4、T5顯著高于T1、T3。混配基質(zhì)處理葉齡在3.13～3.67 葉之間，與CK 差異不顯著。莖基寬以T4 最大，比CK 顯著增加了 34.38%；T1、T2、T5 處理次之，分別比 CK 增加20.98%～21.88%，差異亦顯著。T2、T4、T5 處理百株秧苗地上部干質(zhì)量分別比CK 增加了20.23%、31.79%和32.37%，差異顯著；而T1、T3 處理地上部干質(zhì)量與CK差異不顯著。說明稻田土混配泥炭和蛭石對秧苗地上部干質(zhì)量的積累有促進(jìn)作用，而稻田土單混泥炭對地上部干質(zhì)量的積累促進(jìn)效果不明顯。不同混配育秧基質(zhì)處理SPAD 與CK 相比差異均不顯著。綜合來看，促進(jìn)秧苗生長的效果T4 最好，T5 次之，而T3 效果差，地上部農(nóng)藝性狀整體表現(xiàn)為T4≥T5≥T2≥T1≥T3≥CK。

表2 不同育秧基質(zhì)對秧苗地上部生長的影響

2.3 不同育秧基質(zhì)對秧苗地下部農(nóng)藝性狀的影響

由表3 可見，地下部干質(zhì)量除T3 顯著低于CK外，其余處理與CK 相比差異不顯著。不定根數(shù)以T4最好，顯著多于CK 和其他混配基質(zhì)；T5 次之，與CK相當(dāng)。最長根長T4、T5 顯著長于CK。T4、T5 處理根系盤結(jié)力較大，比CK 顯著增加了20.82%和26.11%；T1、T2 次之，分別比CK 增加4.96%和6.46%，差異亦顯著；T3 根系盤結(jié)力差，與 CK 相當(dāng)。可見，T4、T5 對根系生長效果更好，有利于形成毯狀秧。

表3 不同育秧基質(zhì)對秧苗地下部生長的影響

2.4 不同育秧苗基質(zhì)對秧苗成苗率、壯苗指數(shù)和毯秧質(zhì)量的影響

成苗率和壯苗指數(shù)作為一個綜合指標(biāo)能為秧苗素質(zhì)評價提供重要依據(jù)。從圖1 可見，成秧率以T4、T5 較高，分別為87.64%和86.35%，分別比CK 增加了17.91%和 16.63%，差異顯著；T1、T2 次之，分別較 CK 增加了9.73%和10.93%，差異顯著；T3 處理最差，比CK 減少5.50%，差異顯著。T4、T5 壯苗指數(shù)較高，分別為 0.42 和0.41，顯著高于CK 和其他混配基質(zhì)；T1、T2 壯苗指數(shù)與 CK 相比差異不顯著；T3 顯著低于 CK。T3、T4、T5 的毯秧質(zhì)量較輕，比CK 顯著減輕了20.54%～27.15%；T1、T2 毯秧質(zhì)量比CK 顯著減輕10.86%和16.53%。說明減少稻田土用量對毯秧質(zhì)量有顯著減輕效果，能較好減輕搬運秧苗的勞動強度。綜合來看，T4、T5 能促進(jìn)秧苗的成秧率和壯秧效果，顯著減輕毯秧質(zhì)量。

圖1 不同處理育秧基質(zhì)對秧苗成苗率、壯苗指數(shù)和毯秧質(zhì)量的影響

2.5 不同育秧基質(zhì)對栽插質(zhì)量的影響

水稻秧苗穴苗數(shù)、漏秧率、漂秧率和傷秧率是機插質(zhì)量的重要組成，直接影響后續(xù)水稻產(chǎn)量的構(gòu)成。機插質(zhì)量要求：秧苗均勻，深淺一致，漏插率≤5%，傷秧率≤4%，漂秧率≤3%，插秧深度 1～3 cm，以淺栽為宜，有利于低節(jié)位分蘗[18]。由表4 可見，不同育秧基質(zhì)叢苗數(shù)以 T2、T4、T5 最多，分別為 3.15、3.45 和 3.27 株，是CK 的 1.22～1.34 倍，差異顯著；T1 為 CK 的 1.11 倍，兩者差異不顯著。除T3 外，其他混配育秧基質(zhì)的漏秧率為3.48%～4.29%，顯著低于CK；T3 處理漏秧率高達(dá)6.33%，與 CK 相當(dāng)。漂秧率 CK 最低，T3 最大，T3、T4、T5 處理顯著高于CK；T1 和T2 處理漂秧率與CK 相比差異不顯著。說明稻田土占比低于50%時會顯著增加秧苗的漂浮率。不同育秧基質(zhì)間的傷秧率差異不顯著。機插質(zhì)量整體表現(xiàn)為T4≥T5≥T2≥T1≥CK≥T3。

表4 不同育秧基質(zhì)處理對栽插質(zhì)量的影響

3 討論與結(jié)論

育秧基質(zhì)理化性質(zhì)與秧苗生長密切相關(guān)，容重過大的基質(zhì)太緊實、通氣透水性不好，抑制水、肥、氣的運輸，影響根系生長；而容重較小的基質(zhì)，孔隙度大，利于根系生長，但固定能力較差、易傾倒而影響機插效果[3，13]。大量研究表明，有機、無機混配基質(zhì)比營養(yǎng)土或單一基質(zhì)在育秧上更具有優(yōu)勢，所育秧苗在重要形態(tài)指標(biāo)上表現(xiàn)優(yōu)良，水稻秧苗素質(zhì)得到顯著提高，水稻產(chǎn)量增加[19-21]。本研究采用的泥炭，有機質(zhì)和腐殖質(zhì)的含量豐富，能顯著提高基質(zhì)的保水能力，增加基質(zhì)的孔隙度，被廣泛用作育苗及栽培基質(zhì)；蛭石具有較強的吸附能力，能夠增加基質(zhì)的孔隙度和通透性，主要用于混配育苗基質(zhì)[22]。本研究中，隨著稻田土在基質(zhì)中所占比例的減少，混配基質(zhì)容重比純稻田土相應(yīng)顯著降低了34.16%～57.25%，總孔隙度提高了9.99%～15.82%，通氣孔隙和持水孔隙明顯改善，pH 值呈中性偏酸，均在合適育秧基質(zhì)范圍內(nèi)[23]，這與郝向陽等[16]研究結(jié)果相似，說明稻田土混配泥炭、蛭石能有效改善育秧基質(zhì)理化性狀。

秧苗素質(zhì)的好壞直接影響機插作業(yè)質(zhì)量及水稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。適宜機插秧的壯秧標(biāo)準(zhǔn)是秧齡18～25 d，葉齡 3～4 葉、苗高 12～20 cm，單株發(fā)根數(shù) 12 條以上，根系發(fā)達(dá)、苗高適宜、莖基部粗壯、葉挺色綠、青秀無病、均勻整齊，根系盤結(jié)牢固，提起不散，成苗均勻[24]。有研究表明，純營養(yǎng)土育秧適機性優(yōu)于基質(zhì)育秧，原因在于基質(zhì)中增加泥土成分，能夠增加秧苗根系附著黏重，但所育秧苗長勢不及基質(zhì)育秧[11，25]。含營養(yǎng)土的秧苗根部土坨越穩(wěn)定，越有利于秧苗根部入泥，漂秧比例越少，栽插質(zhì)量越高[26-27]。本研究結(jié)果表明，T4、T5 處理秧苗素質(zhì)、栽插質(zhì)量好，百株秧苗地上部干質(zhì)量分別比CK 增加了31.79%和32.37%（表2），根系盤結(jié)力比CK顯著增加了20.82%和26.11%（表3），成秧率比CK 顯著提高了17.91%和16.63%，壯苗指數(shù)比CK 顯著提高了 30.00%和 36.57%（圖 1）；叢苗數(shù)是 CK 的 1.34 和1.31 倍，漏秧率、漂浮率和傷秧率分別為3.48%和3.97%、2.28%和2.46%、2.69%和1.93%，符合機插壯秧標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)質(zhì)量要求（表4），表現(xiàn)出良好的適機性，毯秧質(zhì)量較CK 減輕了20.52%～22.43%，能減少66.7%～75.0%的稻田取土量和搬秧勞動強度，對廣東地區(qū)機械化種植率的提升具有現(xiàn)實參考意義。

本研究還發(fā)現(xiàn)，稻田土單混泥炭（T1、T3）對地上部干質(zhì)量積累的促進(jìn)效果不如稻田土混配泥炭和蛭石（T2、T4、T5），這可能是因為蛭石作為云母類次生硅質(zhì)礦物，具有較高的緩沖性和離子交換能力，具有保肥、保水、透氣等作用，所含的鉀、鈣、鎂等礦質(zhì)養(yǎng)分能適量釋放，供植物吸收利用，促進(jìn)秧苗生長[28-30]。此外，大田育秧中，T4、T5 處理毯秧根系濃密，白根較多，盤根效果好；T1、T2 處理根系長勢次之，白根量變少；T3、CK處理根系生長較差，有輕微漚根而盤根不良，毯秧松散不成形，可能是因為廣東早稻大田育秧環(huán)境下，高比例的泥炭持水性好，基質(zhì)不容易排干水分而出現(xiàn)低溫漚根現(xiàn)象，進(jìn)而影響秧苗生長[31]，但在旱育秧模式下是否也會出現(xiàn)漚根傷秧苗情況，還需進(jìn)一步研究。