育秧基質配施腐植酸對水稻秧苗素質及產量的影響

安之冬，管 浩，朱遠芃，柴如山，郜紅建*，華 勝，王宜坤

（1.農田生態保育與污染防控安徽省重點實驗室，安徽農業大學資源與環境學院，安徽 合肥 230036；2.安徽喜洋洋農業科技有限公司，安徽 廬江 230088）

水稻是我國的主要糧食作物，機械化栽插作為代替人工移栽適齡秧苗的節本高效技術，其推廣應用對加快推進農業現代化具有重要意義［1-2］。目前機插移栽的水稻秧苗多是在密生條件下培育出來的，由于秧苗群體密度較大、生長期短、秧苗素質弱，加上移栽時易受傷，致使栽插質量不一［3-4］。移栽后秧苗活棵慢，影響水稻返青與分蘗，造成水稻生育期前期緩苗不發，生育期延長，有效穗數偏低，最終影響產量［5-6］。因此，培育適合機插的健壯秧苗，是提高機插質量、保證水稻高產的關鍵［7］。

前人多采用秸稈、食用菌渣等腐熟有機原料開發水稻育秧基質，研究不同基質的理化性質及復混比例對水稻秧苗生理特征和養分吸收的影響［8-10］。研究發現，以有機肥為原料的基質存在養分釋放慢、速效養分濃度低、理化性質差異大、營養不均衡等問題，所育秧苗發育不健全，影響移栽后秧苗的存活和生長［11-13］，需要配施化肥提供速效養分，滿足秧苗生長發育。前人研究主要集中在育秧基質物料的選擇與配比上［14］，基質中有機無機肥的平衡配施對秧苗素質及水稻產量的影響仍需要進一步研究。

腐植酸是一類數量豐富且易提取的天然有機化合物［15］。研究表明，腐植酸可通過改善土壤營養狀況，促進植株養分吸收和生長，在生物調理劑和添加劑等農業生產中廣泛應用［16-17］。關于腐植酸類物質在水稻育秧中的應用，多以泥炭與其他物料復混處理成基質配方，研究其對秧苗生長發育和水稻產量的影響［18-19］、有關腐植酸與育秧基質和化學肥料之間的適宜配比及其對水稻產量的影響效果還缺乏系統研究。

本研究以徽兩優882水稻品種為研究對象，通過田間育秧試驗，研究腐熟有機肥復混基質配施氮磷鉀肥和腐植酸對秧苗生理特征、養分吸收及產量的影響，探究提高秧苗素質的肥料配施方法，以期為水稻高產高效栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

試驗于安徽省合肥市廬江縣南圩科技小院（31°47′N、117°24′E）進行。試驗地處北亞熱帶濕潤季風氣候區，年均溫15.7℃，年均降水量1000～1200 mm，年均日照時數2100 h。采用育秧盤育秧試驗和水稻機插移栽試驗。供試水稻品種為徽兩優882，該品種在安徽省雜交稻區適宜作單季稻種植。經前期試驗篩選，選取體積比例為腐熟秸稈30%+腐熟稻殼20%+干細土30%+蛭石20%的復混基質作為育秧基質。其中腐熟秸稈有機肥為稻麥秸稈添加腐熟劑發酵而成，由安徽綠福農業科技股份有限公司提供，其養分含量為：全氮 4.26 g/kg、全磷 3.64 g/kg、全鉀 4.13 g/kg。腐熟稻殼為自然堆腐1年的農業廢棄物，其養分含量為：全氮 6.22 g/kg、全磷 2.35 g/kg、全鉀 11.8 g/kg。土壤風干、磨細，過5 mm篩，育秧土壤pH 5.50，有機質 7.85 g/kg，全氮 0.26 g/kg，堿解氮 13.61 mg/kg，有效磷 15.21 mg/kg，速效鉀 103.00 mg/kg。

水稻機插移栽試驗地供試土壤為潴育型水稻土，成土母質是下蜀黃土第四紀堆積物，土壤質地為壤土。試驗前耕作層土壤基本理化性狀為：pH 5.72、有機質 26.37 g/kg、全氮 2.24 g/kg、堿解氮 105.63 mg/kg、有效磷 21.46 mg/kg、速效鉀 133.31 mg/kg。

苗期供試肥料品種為尿素（N 46%）、磷酸二銨（N 18%，P2O546%）和硫酸鉀（K2O 50%）；缺氮施肥處理磷肥為過磷酸鈣（P2O512%）。水稻其他生育期肥料品種為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O512%）、氯化鉀（K2O 60%）和復合肥（N：P2O5∶K2O=15∶15∶15）。供試腐植酸為九成物產有限公司生產的九成植材顆粒腐植酸肥料，有效含量75%。

1.2 試驗設計與田間管理

秧盤育秧試驗于2019年6月9日播種，培養時間20 d。采用規格58 cm×28 cm×3 cm的硬塑料育秧盤，盤內鋪蓋基質厚度為2.5 cm，每盤基質重量為（2.01±0.05）kg。試驗設置5個處理：（1）不施肥CK；（2）單施腐植酸HA；（3）缺氮施肥PK；（4）配施氮磷鉀肥NPK；（5）腐植酸優化施肥HNPK（氮磷鉀肥+腐植酸）。上述處理的肥料添加量分別為N 2 g/盤、P2O51 g/盤和K2O 1 g/盤，腐植酸添加量為純腐植酸0.2 g/kg。將肥料按每盤施用量以溶液形式一次性施入基質中混合均勻，每處理溶液量為250 mL，每個處理重復播種10盤。水稻播種前用咪鮮胺水劑浸種2 d，種子露白后瀝干水，使用久保田2BZP-800（SR-K800CN）育秧播種機流水線方式播種，每盤播種（100.39±2.20）g。秧盤放置暗處常溫催芽2 d后放置在田間，隨機區組排列，采用露地濕潤育秧方式進行育秧管理。育秧期間分別于播種后第5、10、15、20 d取植株樣品，測定秧苗地上部株高、莖基寬、百株地上部干質量；地下部根長、根表面積、根冠比等形態指標和秧苗根系活力。

水稻機插移栽試驗于2019年6月30日移栽，11月14日收獲。采用田間小區試驗，每個處理設3次重復，小區凈面積150 m2，試驗田周圍設1 m保護行。采用洋馬VP6D（2ZGQ-6D）高速乘坐式插秧機插秧，插植密度（行株距）為30 cm×14 cm。水稻移栽后所有處理的施肥保持一致，氮、磷、鉀肥用量分別為225、75、90 kg/hm2。氮肥分3次施用，基肥∶分蘗肥∶穗肥=6∶3∶1；磷肥全部作基肥施用；鉀肥分2次施用，基肥∶穗肥=8∶2。田間管理和病蟲害防治措施一致，于成熟期取樣考種。

不同施肥處理后育秧基質養分含量見表1。

表1 不同施肥處理下育秧基質養分含量

1.3 測定項目與方法

1.3.1 基質理化性質

試驗基質各指標測定參照魯如坤《土壤農業化學分析方法》：基質pH值采用梅特勒SG8便攜式pH計測定；有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；全氮含量采用H2SO4-H2O2聯合消煮-凱氏定氮儀蒸餾滴定法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用NH4OAC浸提-火焰光度法測定［20］。

1.3.2 水稻生理特征

育秧期每間隔5 d取樣，選擇代表性秧苗3盤，每盤采用5點取樣法取代表性秧苗10株，秧苗株高采用刻度尺直接測量，莖基寬（距秧苗生根處1 cm）使用游標卡尺測量。

從每個處理的3個重復試驗中各選擇3株健康秧苗用于根系形態分析。用蒸餾水沖洗干凈秧苗根系表面附著物，使用根系掃描儀（Epson perfection V700 photo，日本）掃描圖片，利用根系分析軟件（WinRHIZO-Pro V2007d，Regent Instrument Inc.，加拿大）進行掃描成片分析，獲取總根長、總根表面積等根系形態參數［21］。采用氯化三苯基四氮唑法測定根系活力［22］。

每盤另取100株秧苗樣品置于烘箱105℃殺青30 min后，75℃烘干至質量恒定，測定百株地上部干質量、百株根質量。根冠比=地下部干物質量（mg）/地上部干物質量（mg）［23］。壯苗指數=（莖粗/株高+根干物質量/地上部干物質量）×全株植株干物質量［24］。

1.3.3 苗期植株養分吸收總累積量及凈累積量

將烘干秧苗植株樣品用球磨儀研磨備測，使用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定植株全氮含量，鉬銻抗比色法測定植株全磷含量，火焰光度法測定植株全鉀含量。

水稻秧苗氮磷鉀素總累積量表示秧苗在培養期內對氮、磷、鉀元素的吸收和總干物質的累積情況，秧苗氮磷鉀素凈累積量表示該取樣時間與前一取樣時間這一階段內秧苗的養分吸收變化量，采用以下方法計算：

養分總累積量（mg/百株）= 百株植株干物質量×養分含量

養分凈累積量（mg/百株）= 后一取樣時間養分累積量 - 前一取樣時間養分累積量

1.3.4 產量及構成因素

水稻成熟期在每小區隨機調查30株水稻的有效穗數，計算平均數；各小區按平均有效穗數選取9叢代表性水稻裝袋考種，測定每穗總粒數、實粒數、千粒質量和結實率。

1.4 數據統計分析

本文數據采用Excel 2010和SPSS 17.0進行繪圖及統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同育秧施肥處理對秧苗生理特征的影響

2.1.1 水稻秧苗地上部生理特征

由表2可以看出，隨著培養時間的增加，不同施肥處理秧苗株高呈前期快速增長后期緩慢增長的趨勢。不同采樣時期秧苗株高均呈HNPK ＞NPK ＞ PK ＞ HA ＞ CK的 規 律。NPK處 理 的 秧 苗株高比CK處理高14.85%～16.54%，比PK處理高2.37%～5.91%。HNPK處理的秧苗株高比HA處理提高9.68%～17.57%，比NPK處理高0.85%～5.86%。表明水稻育秧基質配施氮磷鉀肥對秧苗株高有促進作用，施肥同時配施腐植酸對秧苗株高的促進效果更加顯著（P＜0.05）。

水稻秧苗莖基寬在0～15 d呈線性增長趨勢，秧齡15 d后，莖稈增長速度放緩，這與株高變化趨勢相似。在采樣時間內，NPK處理的水稻秧苗莖基寬比CK處理增加6.58%～14.07%，且差異顯著（P＜0.05）；與PK處理相比提高1.25%～6.78%，但差異不顯著（P＞0.05）。在秧齡15 d時，HNPK處理的秧苗莖基寬比NPK處理高5.84%，且差異顯著（P＜0.05）。

秧齡5 d前，不同基質施肥處理所育秧苗地上部干物質量、株高、莖基寬等變化趨勢差異不顯著；秧齡10 d后，NPK處理的秧苗地上部干物質量比CK增加12.09%～16.87%，差異顯著（P＜0.05）。HNPK處理秧苗地上部干物質量比NPK處理增長2.94%～10.72%，在秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。這說明，育秧基質配施化肥和腐植酸更能促進秧苗植株生長。

2.1.2 水稻秧苗地下部生理特征

由表2可知，不同施肥處理的秧苗根長、根表面積和根系干物質量均呈前期快速增長、后期緩慢增長趨勢。在采樣時間內，NPK處理的秧苗總根長比CK增加23.89%～27.40%，根表面積增加18.90%～20.91%，秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。HA處理的水稻秧苗根系生長特征與CK相比沒有明顯差異。HNPK處理的水稻根系總根長比CK增加32.50%～41.21%，根表面積增加21.10%～29.30%；比NPK處理總根長提高5.68%～11.69%，根表面積增加0.76%～7.27%，均在秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。

水稻秧苗根干物質量隨著秧齡延長不斷增加，在同一采樣時間，NPK與HNPK處理的秧苗根干物質量均高于其他施肥處理。NPK處理的秧苗單株根干物質量比CK高18.10%～28.41%，比PK處理高5.08%～12.58%，在秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。在相同施肥量條件下，HNPK處理的水稻根干物質量在各采樣時期內比NPK處理高6.33%～12.77%，在秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。

不同施肥處理的秧苗根系活力隨秧齡的延長不斷增加，在秧齡15 d時達到最高值，隨后下降，秧齡20 d時的水稻秧苗根系活力高于秧齡10 d時秧苗根系活力。與CK相比，HA與PK處理對水稻秧苗的根系活力影響并不顯著。NPK處理的水稻秧苗根系活力與CK相比在4個取樣時間分別增加14.75%、14.82%、18.65%和13.40%，秧 齡10 d達到顯著性差異水平，育秧基質合理配施化肥顯著提高水稻根系活力。在相同施肥量條件下，基質施肥同時適量配施腐植酸對根系生長發育增效顯著，HNPK處理秧苗根系活力比NPK處理分別提高1.54%、8.14%、9.33%和8.46%，且差異顯著（P＜0.05）。

2.1.3 不同施肥處理對水稻秧苗素質的綜合影響

植株的綜合生長指標能夠直觀反映植物生長過程中同化產物的累積量和秧苗健壯程度，根冠比是植株根系與地上部生物量的比值，根冠比越大，根系生長越旺盛，壯苗指數越高［25-26］。由表2可知，HA處理的水稻秧苗根冠比和壯苗指數與CK相比略有提高，但差異不顯著（P＞0.05）。秧齡20 d時，NPK處理的秧苗根冠比和壯苗指數分別比CK高9.91%和31.74%，且差異顯著（P＜0.05）。HNPK處理的秧苗根冠比和壯苗指數分別比CK高13.59%和43.10%，較NPK處理高3.35%和8.62%，壯苗指數達11.09，說明基質施肥同時配施腐植酸處理的秧苗素質顯著高于其他處理（P＜0.05）。

表2 不同施肥處理對秧苗生理特征的影響

2.2 不同育秧施肥處理對水稻秧苗養分吸收的影響

2.2.1 水稻秧苗氮素累積量

圖1a顯示，水稻秧苗氮素總累積量隨培養時間的推移而呈現逐漸增加的趨勢，在秧齡15 d前氮素總累積量增加速度較快，15 d后增加速度變緩，在秧齡20 d時達到最高值（9.47～13.96 mg/百株）。同一取樣時間，水稻氮素總累積量均表現為HNPK＞ NPK ＞ PK ＞ HA ＞ CK的規律。在秧齡15 d前，HA處理的水稻氮素總累積量與CK相比無顯著性差異（P＞0.05）。整個培養期內，NPK和HNPK處理的水稻秧苗氮素總累積量均顯著高于CK和HA處理（P＜0.05），育秧基質配施肥料能夠顯著提高水稻秧苗地上部氮素總累積量。HNPK處理秧苗氮素總累積量在4個取樣時間分別比NPK處理增加3.65%、4.83%、8.09%和7.79%，秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。

圖1b顯示，水稻秧苗氮素凈累積量呈先增加后減少的趨勢，秧苗氮素凈累積量以秧齡15 d最多，20 d最低，即秧苗在培育10～15 d內氮素凈累積增加量最多，15～20 d內增加量最少。在育秧初期，不同施肥處理的水稻百株氮素凈累積量均在3.5 mg以下；秧齡15 d時，HNPK處理所育秧苗氮素凈吸收量達5.16 mg/百株，分別比CK、HA、PK和NPK處理高61.57%、50.62%、36.47%和13.12%，且差異顯著（P＜0.05）。

圖1 不同施肥處理對水稻秧苗地上部氮素總累積量和凈累積量的影響

2.2.2 水稻秧苗磷素累積量

圖2a顯示，水稻秧苗磷素總累積量隨秧齡延長而逐漸增加，秧齡5到15 d期間磷素總累積量增加速度較快，15 d后秧苗磷素總累積量增加相對變緩。CK與HA處理所育秧苗的磷素總累積量無顯著性差異（P＞0.05）。NPK處理的秧苗磷素總累積量在整個育秧期比CK高21.14%～31.24%，秧齡5 d后差異顯著（P＜0.05）。HNPK處理的秧苗磷素總積累量比NPK處理高5.35%～9.75%，秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。

圖2b顯示，不同施肥處理的水稻秧苗磷素凈累積量以15 d增加量最多，10 d次之，20 d最低。在整個生育期內，HNPK處理秧苗磷素凈累積量均高于相同采樣時期內其他施肥處理，在各采樣時期分別比NPK處理高3.76%、6.05%、16.06%和3.76%，最高達3.76 mg/百株，在秧齡15 d時差異顯著（P＜0.05）。

2.2.3 水稻秧苗鉀素累積量

圖3a顯示，在不同秧齡期，秧苗鉀素總累積量均表現為HNPK ＞ NPK ＞ PK ＞ HA ＞ CK的規律，其中在秧齡5至15 d期間秧苗鉀素總累積量增加較快，15 d后增加速度變緩，鉀素總累積量在20 d時達到最高值。在整個育秧期內，HNPK處理的秧苗鉀素總積累量比NPK處理高6.32%～9.55%，且在秧齡10 d后差異顯著（P＜0.05）。

圖3b顯示，不同施肥處理的水稻秧苗鉀素凈累積量在秧齡15 d前逐漸增加，15 d后凈累積增加量減少。在秧齡15 d時，HNPK處理秧苗鉀素凈累積量最高，分別比CK、HA、PK和NPK處理高45.59%、35.54%、27.47%和13.12%，且差異顯著（P＜0.05）。

圖2 不同施肥處理對育秧期水稻秧苗地上部磷素總累積量和磷素凈累積量的影響

圖3 不同施肥處理對水稻苗期秧苗地上部鉀素總累積量和鉀素凈累積量的影響

2.3 水稻產量及其構成因子

由表3可得，從產量看，NPK和HNPK處理所育秧苗的水稻產量分別比CK增加7.86%和12.50%，HNPK處理所育秧苗的水稻產量比NPK處理高434.97 kg/hm2，同等施肥下配施腐植酸水稻提高4.30%（P＜0.05）。從產量構成來看，CK所育秧苗的水稻結實率、千粒重無顯著差異。NPK處理所有秧苗的水稻主要提高有效穗數，比CK高6.80%，HNPK處理所育秧苗的有效穗數和每穗總粒數分別比CK高9.61%和1.64%，比NPK處理高2.63%和1.19%，增加水稻產量4.30%（P＜0.05）。說明合理配施氮磷鉀肥和腐植酸處理所育秧苗，能顯著提高水稻有效穗數與每穗粒數，增加水稻產量。

表3 不同育秧施肥處理對水稻產量及產量構成的影響

3 討論

3.1 平衡施肥對水稻秧苗素質及產量的影響

秧苗素質是水稻高產栽培的基礎，施肥是育秧栽培中的重要措施。本研究發現，水稻育秧基質配施氮磷鉀肥所育秧苗株高、莖粗和生物量等均高于不施肥處理，總根長和根系活力也表現出顯著優勢，壯苗指數在秧齡5 d后即達到5%的顯著性差異水平（P＜0.05）。這可能是因為：在不施肥處理中，秧苗所需養分主要來自基質中腐熟的有機物料，由于有機物料中的養分以有機態為主，速效養分濃度較低，養分釋放緩慢，所提供的速效養分難以及時滿足秧苗生長的需求，秧苗后期易出現葉片變黃與早衰的現象［27］，有機無機肥合理配施保障了基質中有效礦物養分的持續穩定供給，為作物提供更加全面、平衡的養分。本試驗中，有機基質配施氮磷鉀肥后可提高育秧基質肥效，保證了作物營養代謝平衡，促進壯秧形成［28-29］。

秧苗素質與水稻田間分蘗和成穗率呈正相關，秧苗素質高，移栽后返青快，有利于田間分蘗早發，莖蘗數提高，有效穗數增加，促進產量形成［30］。林洪鑫等［31］發現，添加化學肥料調節基質，提高了水稻秧苗株高等素質指標，增加了有效穗數，促進增產。蔣敏等［32］也提出，苗期施肥可提高秧苗素質，縮短緩苗期，提高水稻田間分蘗數、成穗數和產量。本試驗表明，育秧基質配施氮磷鉀肥能夠顯著提高秧苗素質，秧苗莖基粗壯、干物質積累較高，利于機插后的返青活棵；秧苗根系發達、能夠促進養分更快累積，水稻有效穗數比不施肥對照高6.80%，增產7.86%（P＜0.05），這與前人研究結論一致。而于洪喜等［33］的研究發現，育秧基質配施化肥處理所育秧苗增產主要與提高水稻千粒重有關，這可能與育秧基質及肥料配方和本試驗不同有關。

3.2 腐植酸調理劑對水稻秧苗素質與產量的影響

腐植酸是有機物經微生物分解轉化后形成的一類高分子化合物，通過改善土壤結構和肥力，影響養分吸收和根系結構，刺激作物生長［34-36］。有關腐植酸調理劑提高水稻秧苗素質的應用，前人已有部分研究。郭偉等［17］采用黃腐酸浸種、嚴萍等［37］采用腐植酸稀釋液水培幼苗、顏旺等［38］使用富含腐植酸的泥炭作為育苗基質等方法，均證明適當施用腐植酸可有效提高秧苗質量。本研究發現，基質施肥同時適量添加腐植酸，所育秧苗生長勢強、干物質積累較高，秧齡20 d時秧苗地上部干物質量比不施肥提高21.56%，壯苗指數差異顯著（P＜0.05）；與配施氮磷鉀肥處理相比，腐植酸優化施肥處理的秧苗根干物質量增加幅度（4.03%～12.77%）高于地上部干物質量的增加幅度（2.94%～10.72%），且有較高的根冠比和根系活力，壯苗指數也較高（P＜0.05）。Moghammad等［39］研究表明，與地上部相比，腐植酸可通過提高根系H+-ATP酶的活性，促進細胞伸長分裂，刺激作物根系的生長發育，提高根系活力，促進養分的吸收；同時腐植酸作為有機化合物與化肥混施時，增加了基質中有機質含量，提高基質肥效，為秧苗生長提供充足穩定的養分，有利于培育壯秧［40-41］。劉美等［42］研究也表明，育秧基質施用腐植酸后明顯提高了番茄幼苗根系活力、根冠比和壯苗指數。

根系形態和生理特性與地上部的生長發育和產量形成有密切關系［43］。前人研究發現，莖稈粗壯、根系強健的秧苗，移栽后根系發育與地上部干物質積累較快，且提高了田間分蘗率、縮短了水稻生育期、增加了有效穗數，從而提高了水稻產量［30，44］。本試驗結果顯示，基質配施腐植酸處理的秧苗素質較高，移栽后水稻有效穗數和每穗總粒數分別比不施肥處理提高9.61%和1.64%，增產12.50%；比配施氮磷鉀肥處理分別提高了2.63%和1.19%，提高產量4.30%（P＜0.05）。這與前人研究配施腐植酸肥料能顯著增加水稻株高、分蘗數、有效穗數和籽粒產量的結果一致［45-46］。

4 結論

育秧基質配施氮磷鉀肥提高了水稻秧苗的株高、莖基寬、干物質量等生理指標，增加了水稻秧苗的根冠比和壯苗指數；移栽后增加了水稻有效穗數（6.80%），顯著提高了水稻產量（7.86%）。

在育秧基質配施氮磷鉀肥基礎上添加適宜濃度的腐植酸，可刺激秧苗根系發育，顯著增加根冠比（3.35%），提高秧苗壯苗指數與養分累積吸收量，提高移栽后水稻有效穗數（2.63%）和每穗總粒數（1.19%），顯著增加水稻產量（4.30%）。