廢棄栽培基質水稻育秧再利用及其稻田生產效應

程月琴，王艷玲，金梅娟，呂志偉，陸長嬰，王海候*

(1.蘇州市農業科學院 國家土壤質量相城觀測實驗站，江蘇 蘇州 215000；2.南京市耕地質量保護站，江蘇 南京 210019；3.太倉市農業技術推廣中心，江蘇 太倉 215400)

隨著我國現代農業的規模化與集約化發展，基質栽培在反季節蔬菜生產中的應用越來越廣泛[1]。基質容易更新，可避免或減少土傳病害，有利于綠色無公害蔬菜的生產，基質栽培已成為許多地方大棚蔬菜主要的栽培方式[2]。由于基質在種植完一茬或幾茬蔬菜后，其理化性質會發生很大變化，如EC(基質中的可溶性鹽含量)值變高、病蟲害增多等，繼續使用會造成蔬菜產量和品質嚴重下降[3-4]，目前，許多蔬菜集中種植區的大量廢棄基質被無序堆放，成為農業垃圾[5]。因此，廢棄栽培基質的無害化處理及資源化再利用已成為影響蔬菜基質栽培生產符合農業綠色高質量及可持續發展的突出問題。

水稻是我國最重要的糧食作物之一，“秧好一半禾，苗好七分收”，秧苗的好壞直接關系到水稻是否豐收[6-7]。近年來，水稻工廠化基質育秧技術顯著提升了我國水稻生產技術水平，并保障了水稻的穩產性和豐產性[8-10]。由于水稻育秧基質的質量要求低于蔬菜育苗或栽培基質，并且需求量巨大[11-12]，若采用草炭或椰糠為原料的商品基質會顯著增加水稻生產的成本投入，若將廢棄栽培基質經無害化處理后，應用于水稻基質育秧，即可實現廢棄栽培基質的資源化再利用，并減少對環境的次生污染風險，也為水稻育秧基質的制備提供了一種成本較低的原料選擇，同時也是水稻-蔬菜產業生態循環模式的新探索[13-14]。目前，國內外對廢棄基質處理與再利用方面的研究鮮見報道，少量研究提出廢棄栽培基質可應用于土壤調理劑[15]，但關于水稻育秧基質的應用尚不多見。為此，本試驗主要開展廢棄栽培基質在水稻育秧上的再利用，及其稻田生產效應研究，以期為實際生產應用提供可參考的數據支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種為南粳46。試驗材料主要包括商品基質、營養土以及再生基質。商品基質購買自太倉市綠豐農業科技有限公司，主要由酒糟的生產廢渣與秸稈混合生產堆置而成。營養土為自制，提前挖取菜園或相對肥沃的土壤，先進行晾曬處理，再敲碎并過10目篩，每100 kg土壤中加入45%三元復合肥0.5 kg，混合均勻備用，使用前再進行消毒處理。再生基質采用條垛式堆肥法制備，以蔬菜栽培基質為主要原料，以粉碎后的藤蔓、稻麥秸稈為輔料，廢棄基質∶藤蔓秸稈∶稻麥秸稈體積比為5∶2∶1，控制混合堆肥體的含水率為65%左右，進行45 d以上的好氧發酵，其間當堆溫超過65 ℃或每隔7～10 d翻堆1次，直至堆制結束，再進行集中堆置后熟60 d以上，備用。3種材料的基本性狀見表1。

表1 3種供試材料的基本理化性狀Table 1 The basic physical and chemical properties of the three test materials

1.2 試驗設計

試驗于2021年5月在太倉市城廂鎮東林農場進行，以再生基質為主要研究對象，以商品基質、營養土為對照，設計3個處理，分別為再生基質、商品基質、營養土處理。先將3種處理的基質育秧進入工廠化育秧系統進行集中育秧，育秧20 d后分別進行大田機械化插秧，各處理均3次重復。稻田田塊整理、施肥及肥料運籌、水漿管理以及病蟲草害防治均與大田常規生產操作一致。

1.3 測定項目與檢測方法

水稻秧苗素質[16]。育秧20 d后，先選擇有代表性秧盤，將盤內秧苗毯切塊成15 cm×15 cm秧塊，計數秧塊中秧苗數量，計算秧苗密度。取秧盤中基質，采用烘干后質量差法測定秧盤基質的含水率。再選取不同處理秧苗100根，用直尺測定苗高、苗長、最大單葉長、最大單葉寬、假莖粗、最長不定根，計數水稻秧苗秧齡、≥5 mm的不定根數，最后將100根秧苗分成地上部與地下部，烘干后用天平稱重，3次重復，并記錄相應數據。

水稻秧苗倒秧率與活棵率。秧苗機械化移栽后，隨機選取2行水稻，每行50 m，先計數總穴數，再計數倒秧的穴數，進一步計算倒秧率；栽插4 d后，設點方法與調查倒秧率相同，計數活棵數量，再進一步計算活棵率。上述測定內容，均重復3次。

水稻發根與分蘗成穗。在水稻栽插后4、12 d，分別調查一行中連續的20穴水稻秧苗，調查地下部的不定根數、地上部分蘗數；在分蘗盛期調查水稻分蘗數、成熟期調查穗數，進一步計算成穗率。3個處理均3次重復。

水稻產量及構成。水稻成熟后，根據調查的單穴穗數平均值，采集水稻植株樣品5穴，測定水稻每穗飽粒數與癟粒數，計算每穗粒數和結實率，并測定千粒重。另外，測定水稻實際產量。

1.4 數據處理與統計方法

數據采用Excel 2021進行整理，采用SPSS 26.0進行方差分析，Duucan法檢驗處理組間的均值差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 再生基質對水稻秧苗素質的影響

2.1.1 對秧苗莖葉性狀的影響

表2為不同育秧基質處理下水稻育秧20 d的秧苗莖葉性狀測定結果，由表2可知，再生基質處理的水稻秧苗苗高、苗長、葉齡、最大單葉長、假莖粗均顯著小于商品基質處理，營養土處理的水稻秧苗相關莖葉性狀也均劣于商品基質處理，而再生基質與營養土處理之間的莖葉性狀測定值較為接近。

表2 不同育秧基質處理對水稻秧苗莖葉性狀的影響Table 2 Effects of different seedling substrate treatments on stem and leaf traits of rice seedlings

2.1.2 對秧苗不定根數及干物質重的影響

由表3可知，再生基質與商品基質處理的秧苗大于5 mm不定根數無顯著差異，但均顯著大于營養土處理；不同處理的秧苗最長不定根長由大到小依次為營養土、商品基質、再生基質處理，再生基質與商品基質處理的最長不定根長顯著小于營養土處理；再生基質處理的地上部干物質重顯著小于商品基質處理，但地下部干物質重顯著大于商品基質與營養土處理，而3個處理的總干物質重無顯著差異。

表3 不同育秧基質處理對水稻秧苗不定根數及干物質重的影響Table 3 Effects of different seedling substrate treatments on the number of adventitious roots and dry matter weight of rice seedlings

2.2 再生基質對水稻栽插效果及分蘗成穗的影響

2.2.1 對秧盤含水率、秧苗密度的影響

育秧20 d后，再生基質處理的秧盤含水率為30.39%，與營養土處理無顯著差異，但顯著低于商品基質處理(表4)；另外，再生基質的秧苗密度為18.57 苗·cm-2，略高于商品基質處理，顯著高于營養土處理。

表4 不同育秧基質處理對秧盤含水率、秧苗密度及栽插后倒秧率與活棵率的影響Table 4 Effects of different seedling substrate treatments on water content of seedling tray，seedling density，and rate of seedling inverted rate and seedling survival rate after transplanting

2.2.2 對倒秧率、活棵率的影響

不同育秧基質處理的秧苗栽插后倒秧率與活棵率測定結果見表4。再生基質處理的秧苗栽插當天的倒秧率為7.62%，商品基質處理栽插當天的倒秧率為28.72%，營養土處理栽插當天的倒秧率為7.07%，再生基質和營養土處理栽插當天的倒秧率顯著低于商品基質處理(表4)；再生基質與營養土處理栽插后4 d的活棵率均在97%以上，而商品基質處理栽插后4 d的活棵率僅為86.40%，可能與其倒秧率較高有關。

2.2.3 對秧苗發根數與分蘗數的影響

表5為不同基質處理下水稻秧苗發根數、分蘗數及成穗率測定結果。栽后4 d，不同處理的單穴發根數無明顯差異，栽后12 d，再生基質處理的單穴發根數明顯高于其他處理；在栽后4 d，3個處理的單穴分蘗數無顯著差異，栽后12 d，再生基質與商品基質處理之間單穴分蘗數無顯著差異；另外，再生基質處理的水稻成穗率顯著高于商品基質及營養土處理。

表5 不同育秧基質處理對水稻分蘗及成穗的影響Table 5 Effects of different seedling substrate treatments on tillering and panicle formation of rice

2.3 再生基質育秧對水稻產量及其構成的影響

表6為不同育秧基質處理下水稻產量及其構成的測定結果。再生基質處理的穗數最多，商品基質處理其次，且差異達顯著水平；不同處理的結實率、千粒重均無顯著差異；再生基質處理的水稻產量最高，顯著高于商品基質處理，增產率為14.79%。

表6 不同育秧基質處理對水稻產量及其構成的影響Table 6 Effects of different seedling substrate treatments on rice yield and its components

3 結論與討論

廢棄栽培基質主要來源于蔬果設施栽培后的殘余物[13]，經無害化處理后，再生基質的pH值、有機質含量、容重、總孔隙度、持水孔隙度、相對含水量等農藝性狀指標均達到了蔬菜育苗基質標準(NYT 2118—2012)。

再生基質的EC值高于商品基質，適應用于對EC值不敏感的作物生產[13-14]。

與商品基質相比，將再生基質應用于水稻育秧，對水稻秧苗的苗高、苗長、葉齡、最大單葉長與寬、假莖粗無促進作用，但顯著提高了秧苗地下部干物質重，推測原因為再生基質來源于蔬菜生產后的廢棄栽培基質，基質物料不僅是蔬果的定植載體，也是微生物生長繁殖的載體[14]，基質物料泥質化程度更強，有利于提高基質容重，從而顯著降低水稻秧苗栽插當天的倒秧率、提高了栽插后4 d的活棵率，另外，再生基質使水稻秧苗栽后12 d的發根數顯著增加，成穗率顯著提高，顯著增加了水稻成熟期的穗數，從而促進了水稻增產，增產率為14.79%。