有機肥施用量對免耕半固態(tài)直播水稻秧苗素質(zhì)的影響

摘 要：以早稻品種中早39為材料，研究了有機肥施用量對免耕半固態(tài)直播水稻秧苗素質(zhì)的影響。結(jié)果表明：免耕半固態(tài)直播水

稻秧苗素質(zhì)總體優(yōu)于傳統(tǒng)直播，而不同有機肥施用量也對免耕半固態(tài)直播水稻秧苗出苗率、地上地下部干物質(zhì)重、莖基寬、根活力、葉綠素含量、壯苗指數(shù)等影響顯著，其中有機肥與稀泥配比為0.10︰1時水稻秧苗素質(zhì)最好，可為水稻高產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水稻；免耕；半固態(tài)直播；有機肥；秧苗素質(zhì)

中圖分類號：S141.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）08-0013-05

Effects of Organic Fertilizer Application Amount on Seedling Quality under No-tillage

Semi-Solid State Direct Seeding

LI Jing-yi，HUANG Huang，LIANG Yu-gang，WANG Ren，WU Jia，LV Guang-dong，YANG Fei-xiang

（College of Agronomy， Hunan Agricultural University， Collaborative Innovation Center of Paddy Crop and Oil Crops in Southern，

Changsha 410128， PRC）

Abstract： With early rice variety Zhongzao 39 as test material， this paper investigated the effects of organic fertilizer application rate on

seedling quality under no-tillage semi-solid state direct seeding. The result showed that the seeding quality of no-tillage semi-solid direct seeding

was better than that of traditional direct seeding， and different application rates of organic fertilizer under no-tillage semi-solid direct seeding

also had significant effects on seedling emergence rate， dry matter weight in ground and underground， stem base wide， root activity， chlorophyll content and seedling growth index of rice seedlings. When the organic fertilizer dosage was A4（0.10∶1）， it was most beneficial to the growth and development of rice seedlings under no-tillage semi-solid state direct seeding， it could effectively improve the quality of rice seedlings and enhance their resistance， the cultivated seedlings could lay a good foundation for high yield of rice in late stage.

Key words： rice； no-tillage； semi-solid state direct seeding； organic fertilizer； seedling quality

直播是一種經(jīng)典的稻作方式[1]。與人工移栽種植模式相比，直播在省工節(jié)本、輕簡實用方面具有顯而易見的優(yōu)勢。因此，水稻直播的應用面積在我國呈現(xiàn)出不推而廣的擴大趨勢[2-3]。而高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種的成功選育為水稻直播栽培的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐[4]。雖然直播稻有其推廣優(yōu)勢，但它的不足之處同樣不容忽視。傳統(tǒng)的直播是將水稻種子直接播撒在地表，一方面易受鳥、鼠、蝸牛等動物的危害，另一方面易受光照、溫度、雨水等氣候因素的影響，導致出苗不齊[5]，因此水稻直播在一些高產(chǎn)地區(qū)仍屬謹慎推廣的栽培方式。近年來，基于傳統(tǒng)液體播種[6-7]，研發(fā)出一種全新的水稻直播技術(shù)——半固態(tài)播種（semi-solid state seeding，簡稱4S）技術(shù)[8]。該技術(shù)以稀泥（或塘泥）混合肥料為基質(zhì)，拌入催芽稻種，使用自主研發(fā)的半固態(tài)播種機播種[9]。相較于傳統(tǒng)直播，4S技術(shù)可較大程度地改變稻種在大田環(huán)境中的溫、光、水、熱條件，為水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)提供保障。

長江中下游地區(qū)是我國農(nóng)業(yè)較發(fā)達地區(qū)，隨著農(nóng)業(yè)集約化程度的不斷提高，化肥用量大幅度增加，有機肥施用比重逐漸減少，導致該地區(qū)耕地逐漸出現(xiàn)土壤退化、環(huán)境惡化等系列問題。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，有機肥可以改土培肥、提高土壤的固碳能力和土壤微生物的活性，并增加作物產(chǎn)量[10-11]。而秧苗素質(zhì)與水稻產(chǎn)量密切相關(guān)[12]，影響秧苗素質(zhì)的因素很多，其中施肥模式與施肥量是可以人為控制的影響因素，因此研究二者對直播水稻秧苗素質(zhì)的影響意義重大。試驗采用半固態(tài)播種栽培模式[13]，研究了有機肥用量對水稻秧苗素質(zhì)的影響，以期為長江中下游地區(qū)稻作合理施肥、建立良性生態(tài)循環(huán)且低耗高效的土壤耕作新體系提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本情況

試驗于2015年4月在湖南省瀏陽市北盛鎮(zhèn)烏龍社

區(qū)進行（113°25'26\"E，28°17'13.8\"N），屬亞熱帶季風濕

潤氣候，年平均氣溫16～18℃，≥10℃的有效積溫5 000～

5 500℃，無霜期260～320 d，年降水量1 200～1 500 mm。

試驗地土壤類型為紅黃泥土；試驗前土壤基本理化性狀如下：有機質(zhì)33.51 g/kg，全氮1.52 g/kg，全磷0.94 g/kg，全鉀12.68 g/kg，速效氮130.12 mg/kg，有效磷30.78 mg/kg，速效鉀134.71 mg/kg；前茬作物為水稻。

1.2 試驗材料

供試材料為常規(guī)稻品種中早39，由湖南農(nóng)豐種業(yè)有限公司提供，全生育期平均112.2 d。

供試肥料：商品有機肥（長沙飛宇生物肥業(yè)有限公司），有機質(zhì)≥45%，N+P2O5+K2O≥6%；復合肥（江西正邦生物化工有限公司），N︰P2O5︰K2O=15︰15︰15，總養(yǎng)分含量≥45%。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，一共6個處理；其中，半固態(tài)播種模式下設(shè)5個有機肥施用量處理，以有機肥占稀泥比重為標準，分別為：A1，3%的有機肥；A2，5%的有機肥；A3，7%的有機肥；A4，10%的有機肥；A5，15%的有機肥；以傳統(tǒng)翻耕直播為對照（CK）。每個處理3次重復，小區(qū)面積22.5 m2（5 m×

4.5 m），共18個小區(qū)。

于4月1日浸種，加25%咪鮮胺水稻專用浸種劑催芽，4月4日播種。CK處理采用傳統(tǒng)翻耕直播，

每小區(qū)按常規(guī)施用量施商品有機肥6 kg、復合肥20 g，播催芽稻種0.2 kg，均勻撒播。半固態(tài)播種方法：采用免耕直播，每小區(qū)使用稀泥（含水量大約55%～

60%）15 kg，按試驗設(shè)計比例添加有機肥（詳見表1）后拌勻，再加入破胸稻種0.2 kg，再次拌勻；人工模擬半固態(tài)播種機播種，播種株行距15 cm×20 cm。

1.4 測定項目及方法

出苗率采用5點調(diào)查法，于播種前調(diào)查水稻發(fā)芽率，播種后15 d每個小區(qū)選取60 cm×40 cm的面積調(diào)查樣本數(shù)，統(tǒng)計水稻出苗率；于播種后30 d各小區(qū)取代表性秧苗30株分別測定葉齡、倒數(shù)第1片全展葉葉長和葉寬、莖基寬、株高、每株總根數(shù)（5 mm以上的不定根數(shù)）、地上地下部干重、最長根長、根系活力、葉片葉綠素含量等，后取均值分析。其中，功能葉葉綠素含量采用乙醇提取法測定[14]，地上地下部干重采用烘干法測定[15]，根系活力采用甲烯藍法測定[16]。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算根冠比、充實度及壯苗指數(shù)，計算方法見公式（1）、（2）、（3）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

運用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)整理和圖表繪制，通過DPS7.05統(tǒng)計軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥施用量對免耕直播半固態(tài)播種水稻出苗率的影響

從圖1中可以看出，各處理中出苗率最高的是A2處理，達到92.27%，其他處理出苗率由高到低排列依次為A1>A3>CK>A4>A5；其中，A1、A2、A3、A4與CK處理之間水稻出苗率差異不顯著，但A4處理出苗率略低；但當半固態(tài)基質(zhì)中有機肥施用量達到15%時（A5處理），水稻出苗率僅62.05%，顯著低于其他處理；這是因為肥料濃度過高使水稻出現(xiàn)了燒苗現(xiàn)象，嚴重影響其出苗率。由此可知，采用免耕直播半固態(tài)播種時，添加低劑量（10%及以下）的有機肥對出苗影響不大，但當有機肥施用量超過10%時，會嚴重影響水稻出苗。

2.2 有機肥施用量對免耕直播半固態(tài)播種水稻整體秧苗素質(zhì)的影響

研究表明，干物質(zhì)積累量高有利于增強植株抗逆性，水稻秧苗地上部鮮干重越重，說明水稻長勢越好[17]，

而充實度與壯苗指數(shù)是綜合體現(xiàn)秧苗抗逆性、耐植傷程度和作物干物質(zhì)生產(chǎn)積累快慢的重要指標[18]。由表2可知，有機肥施用量對半固態(tài)播種水稻地上地下部干重及壯苗指數(shù)的影響較大，而對根冠比、充實度無顯著影響；且隨著有機肥用量的增加，地上地下部干重呈現(xiàn)先增加再降低的倒“V”型趨勢，其中A4處理地上部與地下部干重顯著優(yōu)于其他5個處理，分別比其他處理增加15.83%～63.54%與9.93%～62.24%，且與A1、A2、CK處理之間的差異達顯著水平；而壯苗指數(shù)方面，也是A4處理表現(xiàn)最佳，比其他處理高10.76%～57.36%，與A1、A2和CK處理差異達顯著水平。這表明免耕直播半固態(tài)播種基質(zhì)中合適的有機肥用量可顯著提高水稻秧苗的干物質(zhì)積累量與充實度，進而提升水稻的壯苗指數(shù)。

2.3 有機肥施用量對免耕直播半固態(tài)播種水稻秧苗形態(tài)學指標的影響

葉片與其他器官存在同伸關(guān)系，因此用葉齡做指標衡量水稻生長發(fā)育和長勢長相是一種比較簡便而準確的方法[19]。如表3所示，半固態(tài)基質(zhì)中有機肥施用量對水稻秧苗形態(tài)有不同程度的影響，其中各指標均以A4處理表現(xiàn)最佳；除莖基寬外，其他地上部指標均表現(xiàn)為A4>A3>A5≈A2>A1>CK的趨勢；各處理間葉齡差異顯著，A4處理葉齡最大，CK處理葉齡最小。

莖基寬是水稻秧苗素質(zhì)中一個重要的形態(tài)指標，莖基寬而粗則有利于提高作物的抗逆性，莖基部越寬表明水稻秧苗莖部的維管束越多，秧苗生長越健壯，將來發(fā)育的穗也會較大且粒多；同時，根系發(fā)育良好是壯苗的基本條件，其中根長與根數(shù)是衡量根系發(fā)育狀況的2個重要指標[20]。由表3可知，各處理中莖基寬以A4處理最寬，達4.27 mm，比其他處理寬8.65%～30.58%，且差異達顯著水平。

A3、A4處理的總根數(shù)較多，二者之間差異不顯著，但均顯著多于其他4個處理，其中A4處理總根數(shù)比對照多出64.61%；而根長方面則表現(xiàn)為CK>A4>A3>A2>A5>A1。

從以上結(jié)果可以看出，隨著有機肥施用量的增加各處理水稻的秧苗形態(tài)指標呈顯著上升趨勢，但當有機肥用量達到一定量后各指標性狀開始下滑，說明有機肥濃度過高會抑制植株生長，其中A4處理的有機肥施用量可有效促進半固態(tài)播種模式下水稻秧苗的生長發(fā)育。

2.4 有機肥施用量對免耕直播半固態(tài)播種水稻根活力的影響

根系活力是反映植物生長發(fā)育狀況的一項重要生理指標，同時它也是評價不同作物幼苗素質(zhì)的常用指標之一。根系總吸收面積、活躍吸收面積及活躍吸收面積比是表明根系活力強弱最常用的指標[21]。從表4可知，各處理間的根系總吸收面積、活躍吸收面積，活躍吸收面積比均呈現(xiàn)出A4>A3>A5>A2>A1>CK的變化趨勢；其中，A4處理的根系總吸收面積和根系活躍吸收面積分別比其他5個處理大0.036～0.368和0.045～0.265 m2，且與A1、A2、A5、CK處理差異顯著。這表明半固態(tài)播種方式下有機肥不同施用量對根系總吸收面積、活躍吸收面積和活躍吸收面積比3個指標的影響具有同步變化趨勢，其中A4處理要顯著優(yōu)于其他處理，這一變化趨勢與根系干重變化趨勢相吻合，即根系活力指標可較好地反映出根系生長發(fā)育狀態(tài)，而半固態(tài)播種方式下A4處理的有機肥施用量（10%）最有利于水稻秧苗根系生長。

2.5 有機肥施用量對免耕直播半固態(tài)播種水稻秧苗光合色素含量的影響

葉片是作物進行光合作用的主要器官，也是作物干物質(zhì)積累的主要場所，而葉綠素是作物葉片光合作用的重要載體，光合作用是作物葉片中的葉綠素利用二氧化碳和水把光能轉(zhuǎn)變成化學能的過程，因此在一定范圍內(nèi)，作物葉片的葉綠素含量與葉片氮素營養(yǎng)、作物產(chǎn)量、品質(zhì)等密切相關(guān)[22]。由表5可知，有機肥施用量對半固態(tài)播種模式下水稻葉片葉綠素含量的影響較大，各處理中葉綠素a和葉綠素b含量均以A4處理最高，CK處理最低，具體表現(xiàn)為A4>A5>A3>A2>A1>CK；而類胡蘿卜素含量則以A3處理最高，A2處理最低；總?cè)~綠素含量與葉綠素a和葉綠素b的趨勢一致。這表明，A4處理的有機肥施用量水平下水稻秧苗光合生產(chǎn)能力較強，有助于養(yǎng)分累積，可為水稻生長提供較好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 討 論

3.1 水稻半固態(tài)播種是一種精準、節(jié)肥、節(jié)水的耕作方式

施肥是糧食生產(chǎn)的重要技術(shù)措施，根據(jù)中國科學院生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)的總結(jié)，在其他條件不變的情況下施肥對糧食增產(chǎn)的貢獻率為30%～45%[23]，而化肥和有機肥合理施用是維持和提高地力、培肥土壤、提高肥料利用率的重要途徑。有機無機肥配施，結(jié)合了化肥速效性和有機肥持久性的特點，在提高土地生產(chǎn)力和改善土壤性狀等方面發(fā)揮了明顯作用[24-26]。有機肥一直是中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要肥料，中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就是通過施用有機肥來培肥地力、提高農(nóng)作物產(chǎn)量的[27]。有機肥料富含N、P、K、Ca、Mg、S及微量元素等，養(yǎng)分較化肥更全面也更環(huán)保，與無機肥配施可有效解決單施化肥造成的養(yǎng)分失調(diào)、肥效前后不平衡等問題，從而獲得顯著的增產(chǎn)效果[23]。董春華等[28]通過31 a長期定位試驗表明，隨著試驗年份的延長，單施有機肥對早、晚稻稻谷和地上部產(chǎn)量的促進效果逐步優(yōu)于單施化肥處理，對土壤有機碳的提升效果也明顯優(yōu)于單施化肥處理。雖然我國施用農(nóng)家肥的歷史悠久，農(nóng)民對施用農(nóng)家肥的好處也有一定的認識，但是由于以下幾個方面的原因嚴重影響著農(nóng)民應用農(nóng)家肥的積極性[29]：（1）農(nóng)家肥施用量大，平均需要8 000～20 000 kg/hm2，而農(nóng)民大多缺乏機械裝備，運輸和使用農(nóng)家肥存在較大困難；（2）農(nóng)家肥含鹽量較高，容易使土壤鹽化，導致出苗不整齊、生根慢；（3）農(nóng)家肥自帶的病菌、蟲卵等較多，易引發(fā)作物病蟲害；（4）農(nóng)家肥的養(yǎng)分含量不穩(wěn)定，且易燒苗燒根；（5）傳統(tǒng)方式種糧效益低。

相較于農(nóng)家肥，商品有機肥具有潔凈性和完熟性2大優(yōu)勢。商品有機肥采用微生物完全發(fā)酵，在制作過程中會進行高溫殺菌殺蟲，能較好地控制氧氣含量和發(fā)酵溫度，使有機物質(zhì)充分分解而直接形成團粒結(jié)構(gòu)的腐殖質(zhì)等，同時產(chǎn)生的氨基酸和有益代謝產(chǎn)物得以保留，營養(yǎng)成分豐富[30]。

試驗中以稀泥為基質(zhì)，混合商品有機肥與少量復合肥，與破胸稻種一起形成半固態(tài)基質(zhì)，可大幅度減少有機肥使用量。包含有種子、肥料的基質(zhì)通過專用的半固態(tài)播種機按一定株行距直接播種在免耕稻田上，形成一種節(jié)約高效的“精準施肥”模式。一方面有效解決了施用傳統(tǒng)農(nóng)家肥帶來的弊端，另一方面也解決了傳統(tǒng)直播方式中稻種易受鳥類、氣候因素破壞的問題；同時，由于免耕栽培，省去前期泡田整地用水量約2 250 m3/hm2，折合成水稻最高耗水量約9 000 m3/hm2[31]，使其成為一種精準、節(jié)肥、節(jié)水的耕作方式。研究結(jié)果表明雖然免耕半固態(tài)直播方式有機肥施肥量僅為傳統(tǒng)翻耕直播施用量的一半，但其水稻秧苗素質(zhì)、根系活力與功能葉葉綠素含量除A1處理外均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)翻耕直播方式。這可能要歸功于半固態(tài)播種基質(zhì)中稀泥包裹的肥料在水稻秧苗周圍形成了“肥料集中效應”，相較于傳統(tǒng)施肥更加精準，因此對秧苗地上地下部分生長都有顯著的促進作用。

3.2 水稻半固態(tài)播種模式下有機無機肥配施有利于培育壯秧

壯秧是水稻高產(chǎn)栽培的基礎(chǔ)。俗話說“秧好出好稻”、“秧好一半稻”，這充分說明了壯秧在奪取水稻高產(chǎn)中的作用。朱寧等[32]選用了3種不同有機基質(zhì)育秧，發(fā)現(xiàn)隨著有機基質(zhì)培氮量的增加，水稻秧苗生長加快、根系發(fā)根力增強、秧苗素質(zhì)較好，3種有機肥處理表現(xiàn)較一致，有機肥培肥的基質(zhì)育秧效果優(yōu)于或等同于化學復合肥。而筆者的研究結(jié)果也表明，采用半固態(tài)播種方式通過有機無機肥配施可有效促進水稻秧苗生長，且水稻整體秧苗素質(zhì)隨著有機肥用量的增加呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，有機肥半固態(tài)播種能顯著增加秧苗總根數(shù)、莖基寬，且在干物質(zhì)積累方面都有明顯的促進作用。

試驗結(jié)果顯示，添加有機肥的半固態(tài)基質(zhì)播種處理中，水稻秧苗除了最長根長外其他指標均優(yōu)于對照處理，充分說明有機肥半固態(tài)播種對水稻秧苗生長發(fā)育有很好的促進作用。半固態(tài)處理最長根長不如CK，可能是因為免耕田土壤較硬對水稻前期生長扎根有較大阻力，而CK處理的翻耕有利于秧苗根系向下伸長。

半固態(tài)基質(zhì)通過在水稻秧苗根際周圍精準施肥的方式不斷供給秧苗所需營養(yǎng)，助使其成長達到壯秧標準，但半固態(tài)基質(zhì)中肥料添加量不能超過一定限度。試驗結(jié)果表明，當有機肥稀泥配比為0.10︰1時最適宜水稻秧苗生長；當有機肥稀泥配比達0.15︰1時，由于肥料濃度過高會出現(xiàn)部分燒苗現(xiàn)象，使水稻出苗率急劇下降，出苗率僅62.05%，且其他各項形態(tài)指標均有所下降，主要是因為有機肥施用量過高導致水稻生長受抑制。因此，半固態(tài)播種有機肥稀泥配比以0.10︰1最適于水稻秧苗的生長發(fā)育，培育的壯秧可為水稻后期的高產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。

3.3 水稻半固態(tài)播種模式下有機無機肥配施有利于秧苗根系發(fā)育

根的主要作用是固定植株，并吸收水分及營養(yǎng)。它是作物的一個重要器官，是作物生長之根本，只有根系發(fā)達且充滿活力才可讓植株生長得枝繁葉茂。鄭燕玲等[33]研究表明，水稻根系活力與水稻品種的生產(chǎn)能力密切相關(guān)，高產(chǎn)水稻的表根根活力較高，根活量下降較緩，齊穗期葉綠素含量高。

試驗結(jié)果表明，免耕直播半固態(tài)播種模式下有機無機肥配施可顯著增強水稻根活力，各處理間的根系總吸收面積、活躍吸收面積，活躍吸收面積比均呈現(xiàn)出A4>A3>A5>A2>A1>CK的變化趨勢；其中，A4處理的根系總吸收面積和根系活躍吸收面積分別比其他5個處理大0.036～0.368和0.045～0.265 m2，且與A1、A2、A5、CK處理差異顯著。這可能是因為半固態(tài)基質(zhì)中添加的有機肥進一步改善了稻種周圍土壤的物理結(jié)構(gòu)，通過前期有機肥料在水稻根際周圍的“集中效應”，使土壤中微生物的種群和數(shù)量增加，而活性菌可分泌大量有機酸和生物酶，使土壤本身的營養(yǎng)元素得到活化，為根系生長發(fā)育提供一個良好的生長環(huán)境，從而促進根系生長發(fā)育。但過量的有機肥又會產(chǎn)生一定的毒害作用而抑制水稻秧苗生長。

根系的增強可改善養(yǎng)分的運輸，促進蛋白質(zhì)合成，提高植物激素活性，從而促進作物的光合作用，因此各處理中葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量同樣均以A4處理最大，CK處理最小。

4 結(jié) 論

免耕半固態(tài)直播水稻秧苗素質(zhì)總體要優(yōu)于傳統(tǒng)直播，免耕半固態(tài)直播的有機肥施用量對水稻出苗率、秧苗素質(zhì)、根活力及功能葉葉綠素含量影響顯著，當有機肥稀泥配比為0.10︰1時最有利于水稻秧苗生長發(fā)育，可有效提高水稻秧苗的抗逆性，為旺苗壯苗的形成提供有力保障，同時培育的壯秧也為水稻后期的高產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)，而關(guān)于免耕半固態(tài)直播有機無機配施對水稻其他生長性狀的影響機理，仍需進一步深入研究。

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（責任編輯：成 平）