水稻機插及基質(zhì)育秧技術(shù)研究進展

周麗瑤吳軍龔克成周紅魯超霍中洋

（1無錫市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇無錫214021；2無錫市濱湖區(qū)農(nóng)林局，江蘇無錫214071；3揚州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室，江蘇揚州225009；*通訊作者：huozy69@163.com）

世界上一半以上的人口以稻米為主食，我國作為世界栽培稻起源地之一，水稻栽培歷史悠久[1]。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人們生活水平的提高，農(nóng)村勞動力大量轉(zhuǎn)移，如何降低勞動強度和生產(chǎn)成本，穩(wěn)定提高水稻產(chǎn)量和市場競爭力，進一步增加水稻生產(chǎn)效益，成為水稻生產(chǎn)的重點目標(biāo)。因此，輕簡化栽培成為水稻未來發(fā)展的主要方向[2-4]。當(dāng)前普遍應(yīng)用的水稻輕簡化栽培方式主要有拋秧、直播和機插秧[5-6]。在我國，拋秧只是過渡性栽培措施，最終還是要向機械化作業(yè)方向發(fā)展，機械直播只是區(qū)域性措施，而機械插秧則是我國大部分地區(qū)水稻栽培未來的發(fā)展方向。

1 機插育秧技術(shù)的發(fā)展趨勢

水稻機械化育插秧技術(shù)，是指通過培育適合機械栽插的壯秧，然后采用插秧機械將秧苗按一定規(guī)格要求栽插到大田，并采取相應(yīng)的肥水運籌措施，實現(xiàn)水稻種植機械化的一種栽植方式，主要內(nèi)容包括適合機械栽插要求的秧苗培育、插秧機的操作使用、大田管理、農(nóng)藝配套措施等[7]。

1.1 國外水稻機插育秧技術(shù)的發(fā)展趨勢

日本機插育秧技術(shù)起步最早。1962年，開口正夫研制出人力一行帶狀帶土小苗插秧機，使得帶土毯狀秧與插秧機正式結(jié)合，一起完成機插秧作業(yè)，后來出現(xiàn)了盤式帶土小秧苗，進而確定機插秧苗的基本形式為毯狀苗[8]。1966年日本成功研制出工廠化水稻育秧設(shè)備，大大提高了工作效率。到了1980年，機插秧面積已達到日本水稻種植面積的90%以上，日本基本實現(xiàn)了水稻插秧機械化[8-9]。目前日本機插育秧主要有兩種形式，一種是大規(guī)模公共育秧設(shè)備，另一種是面向單個農(nóng)戶的簡易播種生產(chǎn)流水線[10-11]。近年來，日本開發(fā)了全自動秧盤堆裝機和秧箱定位機，減輕了裝卸秧盤的勞動強度及秧苗質(zhì)量[12]，進一步降低了成本，提高了效率。

韓國機插育秧目前主要采用帶土盤育秧毯狀苗，為了降低水稻機插秧成本和提高水稻機插作業(yè)效益，20世紀(jì)80年代韓國開始研究小苗、乳苗機插。研究表明，小苗機插后秧苗的成活率高，植傷輕，抗低溫能力強，近年來小苗機插技術(shù)日趨成熟，優(yōu)勢日益凸顯，已占韓國水稻種植面積的14%[13]。

國外機插育秧方式主要有以下幾種，按照秧田水分狀況分為濕潤育秧和旱育秧；按照秧苗生長期間的保溫措施可分為多層薄膜育秧、無紡布育秧和工廠化育秧，前兩者適用于小苗和中苗育秧，后者則在溫室內(nèi)采用多苗床育秧，擱層可多達9層，以充分利用溫室空間，提高育秧效率[13]。

1.2 我國水稻機插育秧技術(shù)的發(fā)展趨勢

國內(nèi)機插秧可分為濕潤秧田機插育秧和旱育機插秧。濕潤秧田機插育秧一般適宜在稻田土壤粘重的地區(qū)應(yīng)用，旱育機插育秧適宜在土壤肥沃的沙壤或中壤土地區(qū)應(yīng)用。近年來，有部分地區(qū)結(jié)合濕潤育秧和旱育秧技術(shù)，大膽創(chuàng)新采用“水育旱管”的育秧模式，成功探索出“硬地硬盤育秧技術(shù)”、“硬地微噴灌育秧技術(shù)”等[14]。機插育秧方式也可分為如下4種：泥漿雙膜育秧、硬盤基質(zhì)育秧、雙膜細(xì)土育秧和軟盤細(xì)土育秧，后2種方式的應(yīng)用更為廣泛。

2 機插育秧技術(shù)的要點及存在問題

2.1 機插育秧技術(shù)要點

能否培育出適合機插的壯苗關(guān)系到機插秧生產(chǎn)成功與否，與傳統(tǒng)常規(guī)育苗相比，機插育秧最顯著的特點是秧苗播種密度大、標(biāo)準(zhǔn)要求高。符合機插的秧苗標(biāo)準(zhǔn)如下：出苗齊勻、根系發(fā)達、盤根力強、秧苗個體健壯、根莖粗壯、無病斑蟲跡、株高控制在12～18 cm。

機插育秧技術(shù)要點包括品種選擇、秧池田準(zhǔn)備、育秧和田間管理等4個方面內(nèi)容。首先宜選擇生育期相對較短的品種（一般以138～140 d為宜），確保水稻安全齊穗，避免由于后期低溫導(dǎo)致灌漿不足、結(jié)實率降低的減產(chǎn)現(xiàn)象，此外還可以選擇感溫性不強的水稻品種，確保低溫時繼續(xù)生長，減少產(chǎn)量損失。宜選擇排灌方便、鄰近大田的熟田作為秧田，按照“實、平、光、直”的要求精做秧田，然后選擇適宜的園土和基質(zhì)作為育秧土，對秧盤進行裝土和擺盤，將處理好的種子均勻撒播至秧盤，并做好蓋膜保溫催苗。最后要求進行細(xì)致的田間管理，確保齊苗，并提供穩(wěn)定的水分、養(yǎng)分和空氣，促進水稻根系生長和莖基部增粗，形成壯苗。

2.2 機插秧育秧存在的主要問題

2.2.1 秧苗素質(zhì)相對較差

插秧機對秧苗素質(zhì)要求高，首先要保證秧盤出苗整齊，無缺苗，秧齡控制在15～20 d，葉齡3～4葉，苗高12～18 cm，苗挺葉綠，基部扁寬有彈性，單株白根數(shù)10條以上，根系盤結(jié)好，提起不散。但是實際生產(chǎn)中，由于播量過大、營養(yǎng)土質(zhì)量差、苗期管理不當(dāng)，常造成機插育秧的秧苗素質(zhì)不符合機插的標(biāo)準(zhǔn)從而導(dǎo)致水稻減產(chǎn)。

2.2.2 機插秧秧苗適栽期短

實際生產(chǎn)中常采用中小苗機插，常規(guī)技術(shù)下秧苗的適栽期只有3～5 d，由于受到前茬作物收獲延遲、土地耕收、供水、降雨等多種因素影響，經(jīng)常出現(xiàn)秧苗不能按期栽插，出現(xiàn)超齡秧。超齡苗易徒長超高，不能機插，導(dǎo)致秧苗報廢，無秧可插。對此，部分育秧大戶推遲了播種時間，壓縮機插秧生育期，嚴(yán)重影響了機插秧的產(chǎn)量。另外在高密度播種條件下，秧苗生長細(xì)弱，營養(yǎng)不良，難以形成高度適宜的壯苗，且后期分蘗力不高，產(chǎn)量較低。

2.2.3 育秧土獲取困難，質(zhì)量難以保證

隨著機插秧技術(shù)的大面積推廣，機插育秧的規(guī)模日益擴張，傳統(tǒng)育秧土取自秧田、周邊農(nóng)田或者菜園土，一方面破壞了大量的優(yōu)質(zhì)耕層土[15]和生態(tài)環(huán)境；另一方面整地、取土勞動強度大，營養(yǎng)土的配置也常常達不到壯秧的要求[16]。由于各地土壤狀況不一，營養(yǎng)成分優(yōu)劣不一，病蟲草害攜帶情況難以控制，使用傳統(tǒng)育秧土育秧，不同地方、不同批次易出現(xiàn)營養(yǎng)不良，苗期病害暴發(fā)等不利后果。

2.2.4 育苗期管理措施不當(dāng)，秧苗達不到壯秧標(biāo)準(zhǔn)

俗話說“秧好半年糧”，特別是對水稻來說，秧苗素質(zhì)的好壞，對產(chǎn)量的高低起著重要作用。播種后前期管理主要目的是“高溫高濕促齊苗”，過早揭膜易導(dǎo)致出苗不齊，過遲揭膜易導(dǎo)致高溫?zé)?、秧苗徒長；中期肥水補充不當(dāng)，易出現(xiàn)營養(yǎng)不均或者肥害燒苗；后期控水不及時，缺少煉苗環(huán)節(jié)，難以培育壯苗。

3 機插秧育秧基質(zhì)研究進展

我國水稻機插技術(shù)與歐美國家相差甚遠(yuǎn)，深耕其原因，最重要的一點就是傳統(tǒng)取土育秧技術(shù)，難以大規(guī)模培育出整齊統(tǒng)一的高素質(zhì)秧苗，致使機插秧質(zhì)量得不到突破。育秧基質(zhì)是秧苗生長發(fā)育的介質(zhì)，直接影響到秧苗養(yǎng)分和水分的運輸，理想的育秧基質(zhì)不僅要能夠為秧苗提供穩(wěn)定的水分、養(yǎng)分，還能夠充當(dāng)外來水分及養(yǎng)分的“中轉(zhuǎn)站”。

3.1 傳統(tǒng)取土育秧的局限性

傳統(tǒng)機插育秧基質(zhì)主要來自于田土，在當(dāng)前生產(chǎn)條件下具有如下局限性：（1）取土將破壞農(nóng)田或者林地耕作層，打破生態(tài)平衡，破壞自然環(huán)境，按照常規(guī)本田秧田比例計算，培育100 hm2機插秧，將要消耗掉667 m2農(nóng)田或者林地的耕作層，持續(xù)取土后優(yōu)質(zhì)的耕作土壤將消耗殆盡，最終無土可?。唬?）育秧床土在取土、制作、運輸和儲存過程中，要消耗大量人力物力，盡管如此，還常常達不到機插秧培育壯秧的要求，嚴(yán)重影響機插的質(zhì)量和產(chǎn)量；（3）育秧土的培肥、調(diào)酸、滅菌等難以做到均勻一致，床土質(zhì)量亦難保證，容易造成秧苗素質(zhì)參差不齊，影響產(chǎn)量發(fā)揮[17]。育秧土的制備已嚴(yán)重阻礙了機插秧技術(shù)的大面積推廣，可持續(xù)地大量獲取適宜的育秧基質(zhì)將成為機插秧的重中之重。

3.2 新型育秧基質(zhì)的分類

3.2.1 無機物基質(zhì)

無機物基質(zhì)主要包括蛭石、沸石、河沙、珍珠巖[18]、爐渣、膨化沙[19]以及一些天然礦物質(zhì)，此類物質(zhì)無生物活性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，且營養(yǎng)成分少，透水透氣功能好，但是保水保肥性較差。無機基質(zhì)顆粒結(jié)合松散，不利于秧苗盤根不倒，故在實際生產(chǎn)中幾乎看不到用單一無機基質(zhì)來育秧的例子，反而更多是作為改良劑摻雜到其他基質(zhì)中去。

3.2.2 有機物基質(zhì)

有機物基質(zhì)一般是由具有生物活性的動植物殘渣經(jīng)過發(fā)酵或者腐熟而制成的，其富含多種營養(yǎng)元素，具有較強的保肥保水能力，但透氣性、穩(wěn)定性欠佳。常見有機物基質(zhì)有秸稈、稻殼[20]、草木灰[21-22]、食用菌渣[23]、酒糟、鋸木屑、腐熟樹葉、蚯蚓糞[24-26]等。不同種有機物生產(chǎn)出來的基質(zhì)作用不一，單一有機物基質(zhì)亦無法育出高素質(zhì)秧苗。

3.2.3 復(fù)合基質(zhì)

復(fù)合基質(zhì)指綜合無機物基質(zhì)和有機物基質(zhì)的優(yōu)點，按不同比例配制而成的基質(zhì)，具有養(yǎng)分充足、保水保肥能力強、透氣性好、緩沖能力強等優(yōu)點。復(fù)合基質(zhì)的配方需要根據(jù)當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實際來決定，所以需要制定育秧基質(zhì)篩選標(biāo)準(zhǔn)，為如何選擇合理的育秧基質(zhì)作參考。

3.3 理想育秧基質(zhì)的理化性質(zhì)

3.3.1 物理性狀

綜合各種物理參數(shù)，容重和總孔隙度是基質(zhì)最主要的物理性狀。容重反映了基質(zhì)的松緊程度，容重大的基質(zhì)緊實，易板結(jié)，透水透氣性差，不利于根系的伸展，并且不方便運輸；容重小則澆水后基質(zhì)易漂浮散落，不利于秧苗根系的固定，易出現(xiàn)倒伏[27-28]。理想基質(zhì)的容重應(yīng)該控制在0.1～0.8 g/cm3范圍內(nèi)[29]?？偪紫抖劝炙紫抖群屯饪紫抖?，總孔隙度的大小與基質(zhì)的透氣性、保水性密切相關(guān)?？紫抖却?，能夠增加基質(zhì)的透氣性和持水特性，這有利于根系的生長，但易造成秧苗扎根不穩(wěn)，出現(xiàn)倒伏。理想基質(zhì)的總孔隙度范圍應(yīng)控制在70%～80%，能提供20%～30%的可利用水和20%的空氣即可[30-31]。

3.3.2 化學(xué)性狀

基質(zhì)的化學(xué)性狀主要包含營養(yǎng)元素含量、pH值、EC值（可溶性鹽含量）、CEC值（陽離子交換量）等?；|(zhì)的pH過高或過低都會對植株產(chǎn)生毒害作用，一般用于水稻育苗的基質(zhì)pH值以控制在4.5～5.5為宜[31]?；|(zhì)的EC值、CEC值主要影響植株對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。李謙盛[32]等研究表明，理想育秧基質(zhì)中的EC值應(yīng)該控制在0.75～2.0 mS/cm之間，CEC值大于6 me/100 cm3。

3.3.3 生物性狀

生物性狀特指有機物基質(zhì)的腐熟程度，未腐熟的基質(zhì)生物性狀極不穩(wěn)定，容易對植株產(chǎn)生毒害作用，常見有機物基質(zhì)很多都是由農(nóng)業(yè)廢棄物或其他有機物發(fā)酵而來，雖然基質(zhì)的原料不盡相同，無法用同樣的標(biāo)準(zhǔn)加以限定，但是依然可以通過基質(zhì)中微生物的活性及基質(zhì)對植物生長的影響來衡量基質(zhì)的腐熟程度[33]。此外，在實際生產(chǎn)中，基質(zhì)原料必須無毒、未攜帶重金屬元素和病蟲害源，可以長期大量獲取，對自然無公害。

4 展望

4.1 發(fā)展水稻工廠化輕型無土基質(zhì)育秧

工廠化基質(zhì)育秧是利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備進行集約化育秧的生產(chǎn)方式，即采用機械化的方法，將種子經(jīng)催芽、播種、適溫避光催苗及溫室大棚育秧等過程，規(guī)?；S化生產(chǎn)出適于機插的標(biāo)準(zhǔn)秧苗[34]。這是一項現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程與農(nóng)藝相結(jié)合的水稻育秧新技術(shù)，是一種集統(tǒng)一育秧基質(zhì)、統(tǒng)一種子、統(tǒng)一機械化育（播）秧精準(zhǔn)化、統(tǒng)一工廠化管理的水稻育秧生產(chǎn)技術(shù)，大力推動其發(fā)展，有助于保護秧田耕層土壤，節(jié)本增效，適應(yīng)未來農(nóng)業(yè)規(guī)?；l(fā)展。

4.2 提高商品基質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量

基質(zhì)市場魚龍混雜，廠家規(guī)模大小不一，生產(chǎn)技術(shù)參差不齊，產(chǎn)品質(zhì)量波動起伏，這就決定了我國需要制定商品化基質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加強對基質(zhì)市場的有效監(jiān)控，保證育苗方可以采購到產(chǎn)品質(zhì)量合格、價格適中的基質(zhì)產(chǎn)品。

4.3 因地制宜開發(fā)特色基質(zhì)

不同地方適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)基質(zhì)的原料不同，如北方可以利用爐渣、草炭、鋸木屑等，南方則可以利用稻殼、椰糠、蔗渣等，因地制宜，合理開發(fā)利用當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)廢棄物或者生產(chǎn)廢料生產(chǎn)基質(zhì)，不僅可以降低生產(chǎn)成本，便于推廣應(yīng)用[35]，還可以減少環(huán)境污染。有研究表明，中藥渣、造紙廢棄物等新型有機物也可能成為基質(zhì)原料的新來源，目前已在許多蔬菜作物育苗上取得了不錯的效果[36-39]。

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