復配育秧基質對水稻苗期生長的影響

摘 "要：將有機育秧基質分別與棕壤土、水稻土按照不同比例混合作為培養基質，通過檢測基質理化指標，觀察水稻生長趨勢，結合復配基質對蔗糖代謝相關酶及可溶性蛋白含量的影響，篩選出水稻育秧的最適配比。結果表明：采用主成分分析得出地上干重可代表水稻生長趨勢，篩選出最優處理T2（75%棕壤土+25%有機基質），育秧基質理化指標優于其他處理組，適合水稻生長且長勢較好，為優化室內水稻苗期培育生長條件提供理論依據。

關鍵詞：水稻；棕壤土；基質；理化性質

中圖分類號：S511.043 " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A文章編號：1673-6737（2024）04-0009-07

Effect of Combined Seedling Raising Mechanism on the Growth of Rice Seedling

WANG Hong-feng ， ZHAO Hong-ling ， ZHANG Xiao-ying ， HAN Zhen ， JIN Yu-ting ，

CHEN Da-yin ， KONG Bo*

（Shandong Pengbo Biotechnology Co.LTD， Tai’an Shandong 271018， China）

Abstract： Organic seedling matrix was mixed with brown loam soil and paddy soil in different proportions as culture matrix. The physical and chemical indexes of the matrix were detected. The growth trend of rice was observed. According to the effects of the complex matrix on sucrose metabolism related enzymes and soluble protein content， the optimal ratio of rice seedling cultivation was selected. The results show that the above ground dry weight can represent the growth trend of rice by principal component analysis. Select the optimal treatment T2（75%BS+25%OSS）. The seedling matrix is better than other treatment groups， which is suitable for rice growth and good growth， and provides a theoretical basis for optimizing the growth conditions of indoor rice seedling.

Key words： Rice; Brown soil; Seedling substrate; Physical and chemical properties

水稻（Oryza sativa L.）在我國總播種面積約3000萬公頃[1]，以稻米為主食的人口超過60%。隨著人口數量的增長和營養要求的提高，水稻的產量和品質已成為關乎糧食和食品安全的熱點問題。與水稻產量和品質提升有關的雜交和轉基因育種、生物和非生物脅迫等研究都需要通過盆栽試驗來進行條件摸索和理論驗證，所以盆栽方法和基質配比的優化對研究具有重要意義。通過苗期盆栽試驗可在達到試驗預期效果的前提下有效縮短試驗周期，解決傳統盆栽試驗周期長、成本高、步驟繁瑣的問題[2]。近些年水稻苗期盆栽逐漸普及，已在室內通過盆栽的模式開展了一系列水稻病蟲害防治方面和菌劑對水稻生長及土壤有效養分影響的研究[3-5]，以及氮肥種類和油菜稈還田對水稻苗期碳氮累積影響的研究，試驗效果明顯[6]。目前應用較廣泛的苗期盆栽基質是有機育秧基質[7]，解決了土壤育秧氧氣含量少、作物難以壯根、土傳病害等問題[8-9]，但由于吸水、持水性差，容易導致水稻秧苗脫肥、缺素等癥狀[10]。而有機育秧基質與土壤混合育秧能改善上述問題，已報道的混合育秧土壤多是水稻土、黑土等通氣性差的粘性土壤，或持水、保水能力差的沙土[11-16]。而采用棕壤土與有機育秧基質混合作為水稻苗期盆栽育秧基質尚未見報道。

本實驗采用常規棕壤土、水稻土分別與水蘚泥炭基質混合進行室內盆栽模擬試驗，探究在溫室栽培條件下，有機育秧基質與棕壤土、水稻土不同比例混合后對水稻秧苗生長的影響，結合生理指標對比混合基質對蔗糖代謝相關酶及可溶性蛋白含量的影響，篩選出水稻育秧的最適配比，為優化室內水稻苗期培育生長條件提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 "供試材料

供試水稻品種，圣稻301；常規棕壤土（Brown soil，BS），取自山東省泰安市徂汶景區天寶鎮試驗田（35°57′7.1316″N 117°22′45.1884″E），自然風干，20目篩網過篩；常規水稻土（Paddy soil，PS），取自濟寧市魚臺縣喻屯鎮水稻田（35°0′41.796″N 116°39′1.656″E），自然風干，20目篩網過篩；有機育秧基質（Organic seedling substrate，OSS）選用丹麥品氏泥炭土，pH值6.0，粗細度0～6 mm，規格300 L/袋。供試土壤和有機育秧基質121 ℃滅菌20 min處理。

1.2 "試驗設計

盆栽試驗在人工氣候室內進行，溫度25 ℃，濕度50%～60%，光照16 h，黑暗8 h，光照6000～7000 lux。試驗共設9個處理，有機基質（OSS）中分別加入不同比例的棕壤土（BS）和水稻土（PS），采用人工混合方式將其充分混勻，具體處理配比見表1。

水稻種子浸種12 h后，用5%次氯酸鈉消毒10 min，蒸餾水沖洗，28 ℃催芽2 d至破胸露白后，人工播種9顆置于上口直徑20 cm、高20 cm盆缽內，放入人工氣候室中培養。試驗于2022年4月15日播種，每個處理重復5次，共計45盆。試驗期間，按照實際情況澆水，使其表面保持濕潤。在第15天、30天和45天測定苗期長勢，第45天取樣測定理化指標等。

1.3 "測定項目和分析方法

1.3.1 "育秧基質的基本理化性狀 "測定播種前各處理組土壤的容重、總孔隙度。

1.3.2 "水稻秧苗形態指標 "每個處理的每個重復隨機選取10株秧苗，測定株高、最長根長、莖粗[17]、最大單葉葉面積（長×寬×0.75）[18]、SPAD（SPAD-502 Plus便攜式葉綠素計）。

1.3.3 "生物量指標測定 "鮮質量：每個處理的每個重復隨機選取20株秧苗，洗凈后用濾紙擦干，用電子天平稱其質量 ，重復3 次取平均值。

干質量：每個處理的每個重復隨機選取20株秧苗，洗凈后用濾紙擦干，將水稻秧苗放入干燥箱內，105 ℃殺青20 min，60 ℃烘干至恒重，用電子天平稱其質量 ，重復3 次取平均值。

分別測定地上部、地下部鮮質量及地上部、地下部干質量。

1.3.4 "蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性測定 "準確稱取0.1 g水稻葉片和根系組織，加入1 mL提取液，進行冰浴勻漿，8 000 g、4 ℃離心10 min，取上清液，采用蔗糖磷酸合成酶（SPS）試劑盒[19]進行測定。

1.3.5 "可溶性酸性轉化酶（SAI）活性測定 "準確稱取0.1 g水稻葉片和根系組織，加入1 mL提取液，進行冰浴勻漿，12 000 g、4 ℃離心10 min，取上清液，采用可溶性酸性轉化酶（SAI）試劑盒[20]進行測定。

1.3.6 "可溶性蛋白含量測定 "采用考馬斯亮藍G-250法[21]分別測定水稻葉片、根系中的可溶性蛋白含量。

2 "結果與分析

2.1 "不同配比基質理化指標分析

優質基質能否為秧苗提供生長所必須的各類營養物質，不能單看能否育出壯秧，還要看基質理化指標是否符合秧苗生長需要的環境與營養元素，如基質的容重、基質的總孔隙度、基質的pH值等，對9種不同配比基質進行理化指標分析結果如表2所示。

由表2可以看出，經過復配的有機基質容重均低于對照組T1、T5，其中復配基質容重范圍0.42～0.76 g/cm3，適合于水稻育秧，有利于秧苗生長根系發育。基質的孔隙度對秧苗水分吸收有重要作用，如表2所示，復配基質孔隙度均高于對照組T1、T5、T9，表明復配處理基質具有更好的通氣條件。基質pH值是水稻育秧中非常重要的因素，通過測定發現，T1、T2、T3、T4、T9處理均呈弱酸性，比較適合用作水稻育秧，在實際育秧使用過程中，一般通過施肥或其他措施調節pH值，使其達到育秧的要求。

水稻育秧不僅受基質的理化性質的影響，基質中養分含量也會對水稻生長產生顯著影響。根據結果顯示，全氮含量除T1、T5處理較低外，其他處理均大于2 g/kg，其中T9處理高達11.82 g/kg。全磷含量處理組T1、T2、T3、T4高于處理組T5、T6、T7、T8。全鉀含量除T8、T9含量較低外，其他復配基質均高于10 g/kg。表2所示速效營養含量存在顯著差異，對照組T1、T5含量較低，由此可見，復配基質全營養元素及速效營養元素較適合于水稻育秧。

綜上所述，T2、T3、T4處理組在一定程度上優于其他處理組，能滿足育秧的要求，為秧苗生長提供較好的環境。

2.2 "不同配比基質對水稻地上部分性狀的影響

對45 d時T1～T9處理的水稻地上干重、地上鮮重、地下干重、莖粗、葉面積、地下鮮重、株高、根長和SPAD共9個指標進行主成分分析（PCA），各指標載荷矩陣見表3所示。

由圖1可知，決定第1主成分（PC1）的主要有地上鮮重、地上干重、地下干重、莖粗、葉面積和株高等指標，反映了原始數據74.2%的信息；決定第2主成分（PC2）的主要有SPAD、株高和葉面積，反映了原始數據16.2%的信息。T1～T9在各區間分布較均勻，表明不同處理具有明顯差異。PC1的貢獻率大于60%，可以用它來對這個數據進行解釋。而地上干重與PC1的夾角最小，載荷為0.362，即相關性最強，因此采用地上干重代表水稻生長趨勢（圖1）。在PC1上，各處理得分，即水稻長勢排序為： T2gt;T7gt;T3gt;T8gt;T6gt;T1gt;T5gt;T4gt;T9，有機育秧基質與棕壤土和水稻土復配后，理化性質和營養發生了改變，繼而影響了植株營養的吸收和生長。

2.3 "不同配比基質對水稻不同時期長勢的影響

由上述PCA分析可知，地上干重可代表水稻生長趨勢，不同處理T1～T9在15、30、45 d的長勢數據見圖2，長勢在前期15 d時即表現出差異，T2gt;T8gt;T6gt;T3gt;T7gt;T5gt;T1gt;T9gt;T4。中、后期趨勢略有變化但最優處理仍表現出穩定優勢，各處理之間的差距逐漸拉大。除T4處理外，復配基質均不同程度的高于對照組（T1、T5、T9），由此可見復配處理可以提供水稻較好的生長環境，且T2、T3處理表現較好的生長優勢。

2.4 "不同配比基質對蔗糖代謝相關酶和可溶性蛋白的影響

蔗糖磷酸合成酶（SPS）在蔗糖合成途徑中有著重要作用，其活性反映了植株體內蔗糖合成能力，SPS活性提高能促進光合同化物積累，有利于植株生長發育[22]。結果表明，葉片的SPS活性為T2gt;T7gt;T8gt;T1gt;T4gt;T3gt;T5gt;T6gt;T9，根系的SPS活性為T3gt;T1gt;T8gt;T7gt;T9gt;T2gt;T6gt;T5gt;T4，T3根系 SPS活性最高，T1、T2、T7、T8、T9次之，但各處理之間差異不顯著。結果表明，棕壤土、水稻土與有機育秧基質混合后育苗影響了水稻體內的SPS活性，可促進水稻莖葉和根系生長（圖3）。

可溶性酸性轉化酶（SAI）能催化蔗糖分解，誘導液泡生長、細胞分裂，調控植株生長發育[23]。圖3水稻葉片SAI活性，T6gt;T2gt;T7gt;T8gt;T5gt;T3gt;T4gt;T1gt;T9，根部T2gt;T1gt;T8gt;T3gt;T5gt;T4gt;T6gt;T7gt;T9。棕壤土、水稻土與有機育秧基質混合后育苗對水稻體內的SAI活性有明顯影響，莖葉長勢良好的水稻中SAI活性較高。T2、T6、T7、T8處理水稻葉片中的SAI活性較單獨棕壤土、水稻土育苗顯著提高，T2、T8處理水稻根系中的SAI活性較單獨棕壤土、水稻土育苗顯著提高41.56%、89.97%，其中T2棕壤土添加量占75%處理對提高水稻植株SAI活性優勢明顯。

植物體內的可溶性蛋白大多數是參與代謝過程的酶類，是植物性狀表現的物質基礎和重要的滲透調節物質、品質指標[24-25]。棕壤土、水稻土與有機育秧基質混合育苗，葉片可溶性蛋白含量T2gt;T6gt;T1gt;T3gt;T5gt;T7gt;T8gt;T4gt;T9，其中T2較單獨棕壤土增加20.40%，T6較單獨水稻土增加28.05%。根部可溶性蛋白含量T3gt;T8gt;T6gt;T9gt;T4gt;T5gt;T7gt;T2gt;T1，其中T3較單獨棕壤土增加73.76%，T8較單獨水稻土增加18.86%。由此可見，棕壤土、水稻土與有機育秧基質混合后育苗有利于植物體內可溶性蛋白質的合成（圖3）。

綜上所述，T2棕壤土添加量占75%處理對提高水稻植株SPS、SAI活性及可溶性蛋白含量優勢明顯。

3 "討論與結論

土壤孔隙度的多少及氣水孔隙的分配和比例是代表土壤物理特性的基本指標，與土壤的通氣狀況直接相關，也是表示土壤結構特征好壞的重要指標[26]。最佳總孔隙度一般在54%～96%[27]。總孔隙度大的基質疏松，通透性良好，有利于作物根系生長。也有報道[28]認為基質總孔隙度在70%～90%范圍最佳，本研究中除T1處理土壤孔隙度均在此范圍內，且復配基質土壤孔隙度均大于對照組T1、T5、T9，水稻長勢除T4處理均優于對照組，兩結果具有一定相符性。作物栽培的適宜容重范圍一般在0.1～0.8 g/cm3，理想的容重在0.5～0.8 g/cm3范圍內[29]。

本研究中棕壤土、水稻土添加有機育秧基質后，容重均有所下降、總孔隙度增加。復配基質能提高水稻長勢，其中T2處理容重0.75 g/cm3、總孔隙度90.69%時，水稻地上部長勢最好。土壤容重過大、總孔隙度小容易導致土壤持水容量小、貯水力弱，造成一定程度的水分虧缺現象。研究發現[30]，水分虧缺會影響植株的光合作用。輕度水分虧缺導致糖類代謝酶類活性增強，進而影響水稻秧苗體內的糖類含量[31]。水分虧缺還會導致土壤中鹽濃度過高從而降低水稻根系的可溶性蛋白含量[32-33]。本研究T1棕壤土和T5水稻土容重過大、總孔隙度低，并且在試驗過程中發現有土壤板結現象。與有機育秧基質混合后的處理T2、T3和T6降低了土壤容重、提高了總孔隙度，未發現土壤板結，T2水稻葉片蔗糖磷酸合成酶活性、可溶性酸性轉化酶活性較對照顯著提升，可溶性蛋白含量高于對照但未形成顯著性差異，根系中蔗糖磷酸合成酶活性較對照略有降低，可溶性酸性轉化酶活性和可溶性蛋白含量較對照提升。但土壤理化性質與植株體內蔗糖代謝酶、可溶性蛋白含量的關系還有待進一步試驗驗證。

土壤中氮、磷、鉀的含量及動態變化在水稻生長發育中發揮重要作用，磷含量升高有利于水稻地下部生長和植株干物質量增加[34]，對水稻苗期生長有著重要作用，鉀素能影響植株的光合作用，植株根系周圍土壤中速效鉀含量高時，有利于植株生長發育[35]。綜合發現混合處理T2：全氮2.21 g/kg、全磷2.15 g/kg、全鉀17.16 g/kg、速效磷175.99 mg/kg、速效鉀0.39 g/kg時，水稻株高、最長根長、SPAD值、莖粗、地上鮮重、地上干重、地下鮮重、地下干重最大。

綜上所述，有機基質與棕壤土、水稻土混合后，土壤的理化指標總孔隙度、容重和pH值等均發生了改變，對植株的長勢株高、最長根長、最大單葉面積、SPAD值、莖粗和生物量指標具有影響，PCA分析表明各處理具有明顯差異，地上干重是具有代表性的指標，苗期生長前、中和末期的長勢趨勢相似，對長勢影響最好的處理是T2（棕壤土75%+有機基質25%），與之對應的理化指標為：容重0.75 g/cm3、總孔隙度90.69%、pH值6.12、電導率372 us/cm、全氮2.21 g/kg、全磷2.15 g/kg、全鉀17.16 g/kg、速效磷175.99 mg/kg、速效鉀0.39 g/kg。對理化指標蔗糖磷酸合成酶（SPS）、可溶性酸性轉化酶（SAI）和可溶性蛋白進行了測定，不同配比基質對水稻蔗糖代謝相關酶活性及可溶性蛋白含量產生差異性影響，分析與基質總孔隙度、pH值和土壤養分等的改變有關。棕壤土是一種重要的自然資源，本研究為進一步利用棕壤土和有機基質混合使用作為室內盆栽基質的應用提供了數據支持。后期擬在此基礎上，進一步研究其他地區、其他類型的常見土壤，如褐土、暗棕壤等與有機基質等混合施用對水稻苗期生長的影響。

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