打印秸稈基質盤播種對水稻秧苗素質、栽插質量及產量的影響

杜益涵 肖紅娟 沙春陽 許方甫 王秋君 雍宬陳玲 曲萍 黃紅英 魏海燕 孫恩惠*

（1 江蘇省農業科學院 農業資源與環境研究所/農業農村部鹽堿土改良與利用（濱海鹽堿地）重點實驗室/江蘇省有機固體廢棄物資源化協同創新中心，南京 210014；2 山西農業大學 資源與環境學院，山西 晉中 030801；3淮安漢德農業科技有限公司，江蘇 淮安 223200；4 揚州大學，江蘇 揚州 225000；*通訊作者：enhsun@126.com）

水稻是我國重要的口糧作物，全國有60%以上的人口以稻米為主食[1]。我國水稻種植面積在3 000 萬hm2左右，占世界水稻種植面積29%左右，水稻產量1.8~2.0 億t，是總產量最高的國家[2-3]。目前，我國水稻種植機械化水平推廣力度較大[4-6]，但仍有大量水稻種植靠人力勞動，水稻生產用工量多、勞動強度大，一定程度上制約了水稻生產的發展[7-8]。

育秧是水稻栽培過程中的關鍵環節，尤其對于機插秧而言，秧苗質量對機插質量和效率有直接影響[9]。當前，我國水稻機插育秧主要是采集農田優質表土制備營養土作為育秧介質，少部分采用商品化育秧基質。機插秧育秧每年消耗了大量優質農田表土，對耕層土壤造成嚴重破壞。近年來本團隊研發了一種秸稈育秧基質盤產品，可替代營養土作為育秧基質。秸稈基質盤為發酵秸稈纖維吸濾成型制品，具有“基質+盤”雙重功能，育秧過程無需使用塑料秧盤，且所育秧毯規格完全匹配現行插秧機，秧苗素質高、盤根性好，秧毯質量減少2/3 以上，大幅提升水稻機插秧質量和效率。此外，傳統機插育秧機械播種存在用種量大、稻種分布不均、漏插率高且群體質量偏低等問題[10-11]。為解決因機插秧播種不均引起稻種用量增加、移栽和栽后群體質量下降等問題，國內一些學者進行了相關研究并提出有效措施。凌啟鴻等[12]探索與研究了水稻群體質量及其優化途徑，確立了“優化群體質量，提高經濟產量”理論。陳惠哲等[13]研制出缽形毯狀秧盤，有效解決了機插取秧不穩定、漏秧率高、傷秧嚴重、返青慢等問題。有研究表明，打印播種基質育秧技術可降低用種量，具精確定位、快速加工、秧齡彈性期長、根系發達、分蘗快和秧苗素質高等優勢[14-15]。謝小兵等[16]研究比較了印刷播種和常規播種的秧苗素質，結果表明印刷播種秧苗的莖基寬、干物質量均優于常規播種，且大幅降低用種量，降低生產成本。

目前，水稻打印播種已經得到較廣泛的應用，尤其是在雜交稻上，通常是將打印好稻種的紙張覆蓋在秧盤基質土上，再撒上蓋籽土進行育秧，但該方式僅限于在紙張打印播種。而筆者所在課題組探索了一種直接在秸稈育秧基質盤上進行打印播種的方式。本試驗比較分析了秸稈基質盤打印播種、秸稈基質盤直接播種與營養土播種等不同播種育秧方式的育秧效果和移栽質量，為打印秸稈基質盤播種育秧技術的推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2021 年8 月在江蘇省農科院資環所試驗基地及白馬農場開展。本試驗所用育秧基質為課題組研制的秸稈基質盤（長580 mm，寬280 mm，高8~10 mm），供試品種為寧兩優1 號。試驗設3 個處理：T1，打印秸稈基質盤播種育苗；T2，秸稈基質盤直接播種育苗；CK，營養土播種育苗。各處理均采用流水線播種方式。T1 處理利用淮安漢德印刷機械有限公司印刷播種線將稻種黏附固著于秸稈基質盤表面，每個基質盤表面稻種100 g±2 g。各處理浸潤暗化2 d 后擺盤，出苗前鋪設遮陽網達到保濕作用，出苗后常規管理。每個處理3次重復。秸稈基質盤和營養土理化指標見表1。

表1 不同基質理化指標

1.2 測定指標及方法

1.2.1 秧苗株距

播種后第3、5 和7 d 調查出苗情況；第7 d 調查秧苗株距：每個處理選取代表性秧盤，每盤取10 cm×10 cm秧苗，隨機抽取50 個樣本測量株距。

1.2.2 秧苗素質

播后第18 d 每個處理隨機選取10 株秧苗，測定秧苗高度、莖基寬、單株葉面積、葉齡、葉綠素、根數、根冠比及生物量等，并測定出苗率；每個處理隨機選取秧苗10 株，剪去秧苗全部根系，放在倒有蒸餾水的玻璃杯中，整體放在人工氣候箱內培養，10 d 后測定發根力。在3.5 葉齡期取整塊秧苗，順著長度方向固定一端，另一端用大夾板夾牢，使用電子測力計水平拉動秧苗直至秧毯斷裂，記錄最大拉力即為根系盤結力。

1.2.3 秧苗移栽質量

用插秧機移栽大田后每個處理秧苗隨機選取30叢，記錄每叢株數及栽插秧苗漂浮情況；測定產量構成因素：水稻成熟后每處理隨機取60 叢植株，風干后考種，測定每叢穗數、每穗粒數、結實率和千粒重，計算理論產量。

1.3 數據處理

采用Excel、Origin 和SPSS 軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同播種處理秧苗出苗率

從表2 可以看出，T1 處理出苗較快，播種3 d 后出苗數達到1.76 株/cm2，略高于T2 處理和CK；至播種后7 d 時，T1 處理出苗數達2.50 株/cm2，分別比T2 處理和CK 高5.49%和2.88%。

表2 不同處理對秧苗出苗數的影響（單位：株/cm2）

2.2 不同播種處理秧苗株距

由圖1 可知，與T2 處理和CK 相比，T1 處理秧苗的株距離散程度最小，標準誤差（SD）僅為0.06，播種勻稱度較T2 處理和CK 分別提高25.00%和50.00%。表明打印秸稈基質盤播種育秧能有效減少漏插現象。

圖1 不同處理育秧秧苗株距差異變化

2.3 不同播種處理秧苗群體生長指標

由表3 可知，T1 處理秧齡、株高和葉片葉綠素含量低于CK，株高差異達顯著水平，原因可能在于營養土中具較高的銨態氮含量，導致其所育秧苗株高、葉齡及葉綠素含量高，苗葉數多；秧苗莖基寬、鮮質量和發根力T1 處理高于T2 處理和CK，其中莖基寬T1 處理顯著高于CK；根系盤結力T1 處理達6.51 kg，略高于T2 處理，顯著大于CK，增加幅度分別為1.88%和40.91%。表明采用打印基質盤播種育秧，其秧苗生長穩健，莖最粗，苗高適中，根系最為發達，利于培育壯苗，且較強的根系盤結力可顯著減少秧苗運輸途中及移栽時因秧盤散落引起的秧苗損失。

表3 不同處理對秧苗群體生長指標的影響

2.4 不同播種處理機插秧質量

從表4 可看出，在機插秧條件下，T1 處理每叢苗數大于T2 處理和CK；傷秧率、漏插率和飄秧率都低于T2 處理和CK，其中，漂秧率T1 處理比CK 顯著低37.92%，漏插率顯著低58.98%。主要原因在于打印秸稈基質盤播種育秧處理的秧苗株距差異較小，單位面積內基本苗數較為均勻，機插秧取秧時分秧概率一致性高。因此，打印秸稈基質盤播種育秧有利于提升機插秧作業效率及栽插質量。

表4 不同處理水稻育秧秧苗大田栽插質量

2.5 不同播種處理田間理論產量

從表5 可見，在水稻成熟期，與T2 處理和CK 相比，T1 處理水稻每叢有效穗數分別增加0.48 個和減少0.01 個，差異不顯著；千粒重T1 處理比T2 處理增加1.56%，差異不顯著，但比CK 顯著增加2.38%；結實率T1 處理分別比T2 處理和CK 顯著提高1.95%和2.48%；理論產量T1 處理分別比T2 處理和CK 顯著提高6.27%和7.18%。在水稻生長過程中發現，T1 處理的秧苗能夠早生快發，可能與其秧苗分布均勻，提高了機械栽插群體起點質量，進而促進個體生長發育有關，最終顯著增加理論產量。

表5 不同處理水稻產量及構成

3 討論

3.1 打印秸稈基質盤播種對秧苗群體質量的影響

在實際應用中發現，與自走式擺盤機配合時，秸稈基質盤表面因相對光滑，需要在盤表面覆蓋一層底土，以防種子滾動集聚，田間實際操作難度大。無論是與自走式擺盤機配套還是與流水線配套，均存在播種不均勻、用種量大、秧苗相對較弱、對大田耕整平要求高等問題。而水稻機插育秧及配套技術與農藝要求相匹配是提升機插秧水平的關鍵。本研究團隊設計開發一套水稻打印播種機，形成水稻打印秸稈基質盤播種育秧技術。該技術根據不同品種水稻的播種密度要求，合理調控種子間距，突出水稻秧苗群體生長科學合理的特點，可有效解決低量播種條件下秧苗生長良莠不齊的問題，滿足了機插秧的要求，不但能實現低量和精準播種，保證定量的種子精確定位，提升秧苗群體素質和機插秧質量，有效促進育秧集約化、專業化和商品化，且育秧過程中能進一步提高“一播齊苗”水分管理技術。本研究發現，打印秸稈基質盤所育秧苗具較高的莖基寬和發根力。秧苗根系活力是體現植物生長情況的重要生理指標，也是評估秧苗幼苗素質的指標之一。而發根力間接體現了移栽后秧苗的返青速度、成活率和分蘗能力，進一步影響栽插秧苗的群體生長素質和產量[17]，由此可以看出，水稻打印秸稈基質盤播種育秧優勢明顯，這與LEI 等[18]研究結果略有差異。

3.2 打印秸稈基質盤播種對水稻田間栽培的影響

與水稻毯狀苗育秧盤比較，采用打印秸稈基質盤播種育秧可培育高素質秧苗，秧齡比常規育秧增加5~15 d；另一方面還可縮短返青時間，利于緩解雙季稻區水稻茬口緊張問題。在機插秧條件下，采用打印秸稈基質盤播種育秧有充分時間完成秧苗移栽作業，降低遭遇惡劣天氣影響移栽作業的風險，保障了水稻豐產穩產。與秸稈基質盤播種育秧和傳統營養土播種育秧相比，采用打印秸稈基質盤播種育秧，還可降低用種量，插秧后秧苗群體一致性好，傷秧率、漏插率低，返青早，增產效果明顯。

4 結論

打印秸稈基質盤播種育秧較傳統育秧模式具較高的出苗率，秧苗株距離散度較低，秧苗分布勻稱，莖基寬及秧苗發根力顯著提高，移栽后傷秧率及漏插率較低，機插秧質量和效率大幅提升。打印秸稈基質盤播種解決了傳統播種方式引起的秧苗生長良莠不齊、群體一致性差等問題，能實現低用種量和精準播種，提高栽插秧苗的群體生長素質和產量，具有良好應用前景。