秸稈生物質(zhì)板用于水稻育秧的效果初探

錢麗君，李加友，楊鵬，席加華，于建興

(1.嘉興學(xué)院 生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001； 2.嘉興市歸源農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)有限公司，浙江 嘉興 314001)

水稻生產(chǎn)的全程機(jī)械化包括種植機(jī)械化、收割機(jī)械化等。其中，機(jī)械插秧在節(jié)省勞動(dòng)力、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)量上優(yōu)勢(shì)明顯，被逐步確立為我國(guó)水稻種植機(jī)械化的主推技術(shù)，成為我國(guó)水稻種植機(jī)械化發(fā)展的主要方向[1]。在國(guó)家政策層面上，原農(nóng)業(yè)部在2006年出臺(tái)了《全國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化十年發(fā)展規(guī)劃(2006—2015年)》，大力推廣應(yīng)用機(jī)械插秧[2]。但是，機(jī)械插秧也存在著漏插率高和導(dǎo)致分蘗推遲的問(wèn)題，且對(duì)秧苗素質(zhì)提出了更高的要求，除了個(gè)體健壯外，還要求群體均衡。傳統(tǒng)的機(jī)插育秧基質(zhì)主要來(lái)自于田土，育秧取土?xí)茐霓r(nóng)田或者林地耕作層，打破生態(tài)平衡，破壞自然環(huán)境，而且取土過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，育秧土的培肥、調(diào)酸、滅菌等也難以做到均勻一致，床土質(zhì)量亦難保證，容易導(dǎo)致秧苗素質(zhì)參差不齊[3-4]。因此，發(fā)展輕型無(wú)土育秧基質(zhì)是工廠化育秧推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。育秧基質(zhì)應(yīng)具有良好的理化特性，容重、孔隙度、pH值、電導(dǎo)率(EC)、陽(yáng)離子交換量(CEC)等指標(biāo)應(yīng)符合水稻育秧要求，此外，還應(yīng)含有適量的營(yíng)養(yǎng)元素[5]。本研究利用水稻秸稈發(fā)酵生產(chǎn)的生物質(zhì)板開展水稻育秧研究，旨在探索其應(yīng)用潛力，為充分利用農(nóng)作物秸稈資源和發(fā)展輕型無(wú)土育秧基質(zhì)提供借鑒與參考。

1 材料與方法

試驗(yàn)選用ECO生物質(zhì)育秧板，系嘉興學(xué)院開發(fā)的可用于替代傳統(tǒng)土壤培育水稻秧苗的新產(chǎn)品。規(guī)格20 cm×20 cm，厚度1 cm，以水稻秸稈為原料，經(jīng)過(guò)生物3維(3D)打印技術(shù)成型。

試驗(yàn)在一個(gè)育秧棚內(nèi)完成。本試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)處理：傳統(tǒng)育秧土(育秧土)，泥炭土育秧基質(zhì)(泥炭土)，ECO生物質(zhì)育秧板(育秧板)。每個(gè)處理設(shè)置5重復(fù)，比較不同基質(zhì)對(duì)水稻機(jī)插秧苗質(zhì)量的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)的理化性能

基質(zhì)的物理屬性決定了基質(zhì)的持水性能、通氣性能，并對(duì)基質(zhì)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化能力有一定影響。由表1可知，泥炭土、育秧板和育秧土分別屬于低容重、中容重和高容重基質(zhì)，其中，泥炭土和育秧板的容重分別為育秧土的16%和22%。適宜的基質(zhì)容重不僅有利于秧苗地上部生長(zhǎng)及根系下扎，且操作簡(jiǎn)單，便于運(yùn)輸。泥炭土和育秧板的含水量低于育秧土。基質(zhì)孔隙分布對(duì)水分保持和運(yùn)動(dòng)以及水稻水分吸收至關(guān)重要。泥炭土的總孔隙度和持水孔隙大于育秧土，也優(yōu)于育秧板；通氣孔隙大于育秧土，和育秧板相差不大；大小孔隙比大于育秧土和育秧板，但育秧土和育秧板的大小孔隙比相差不大。總體來(lái)看，泥炭土的持水性能好于育秧土和育秧板，通氣性能上和育秧板差不多，都強(qiáng)于育秧土。

表1 育秧基質(zhì)的物理性能

育秧土、泥炭土和育秧板的pH值在5.0～7.0，屬于適宜水稻生長(zhǎng)的微酸性環(huán)境(表2)。有機(jī)質(zhì)含量與基質(zhì)肥力水平密切相關(guān)，并對(duì)水稻秧苗生長(zhǎng)及根系發(fā)育有一定的促進(jìn)作用。3種基質(zhì)的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為育秧板>泥炭土>育秧土，育秧板和泥炭土的有機(jī)質(zhì)含量分別是育秧土的16.8倍和15.2倍。氮素是水稻生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)元素之一，育秧板和泥炭土的全氮和堿解氮含量均高于育秧土，其中，全氮含量分別是育秧土的3.5倍和2.7倍。總體來(lái)看，泥炭土和育秧板基質(zhì)的氮素營(yíng)養(yǎng)可滿足水稻秧苗生長(zhǎng)需求。

表2 育秧基質(zhì)的化學(xué)特性

基質(zhì)碳氮比(C/N)是反映基質(zhì)物理、化學(xué)、生物穩(wěn)定性能的重要指標(biāo)。育秧土的C/N較低，同時(shí)其總的營(yíng)養(yǎng)水平也低；而泥炭土和育秧板的堿解氮、速效磷、速效鉀含量均遠(yuǎn)高于育秧土，可滿足水稻育秧期間的秧苗養(yǎng)分吸收強(qiáng)度，有利于減少基質(zhì)育秧期間的管理工序。

2.2 不同基質(zhì)對(duì)秧苗地上部分的影響

由圖1可以看出，泥炭土和育秧板的秧苗葉齡在5次測(cè)量中均大于育秧土。移栽前，泥炭土和育秧板中的秧苗葉齡分別為3.3和3.2，而育秧土中的秧苗葉齡為3.1。由圖2可知，泥炭土和育秧板的秧苗株高5次測(cè)量中均高于育秧土秧苗。移栽前，泥炭土和育秧板中的秧苗株高分別為22.9 cm和22.5 cm，而育秧土的秧苗株高只有20.0 cm。由圖3可知，泥炭土和育秧板的秧苗地上干重5次測(cè)量值同樣高于育秧土。移栽前，泥炭土和育秧板的單株秧苗地上干重分別達(dá)到了227.8 mg和208.8 mg，而育秧土的單株秧苗地上干重只有176.8 mg。綜上，育秧板和泥炭土育秧基質(zhì)較育秧土更有利于秧苗地上部植株的生長(zhǎng)，所育秧苗更加健壯。

圖1 不同育秧基質(zhì)對(duì)秧苗葉齡的影響

圖2 不同育秧基質(zhì)對(duì)秧苗株高的影響

圖3 不同育秧基質(zhì)對(duì)秧苗單株地上干重的影響

2.3 不同基質(zhì)對(duì)秧苗地下部分生長(zhǎng)的影響

由表3～5可以看出，5次測(cè)量中，育秧板基質(zhì)和泥炭土育秧基質(zhì)的秧苗不定根數(shù)量、最長(zhǎng)根長(zhǎng)和根干重均比育秧土多。移栽前：泥炭土和育秧板基質(zhì)秧苗的不定根數(shù)分別為13.2、13.2條，而育秧土基質(zhì)的秧苗不定根數(shù)為12.9條；泥炭土和育秧板基質(zhì)秧苗的最長(zhǎng)根長(zhǎng)分別為15.7、17.8 cm，分別是育秧土基質(zhì)秧苗的1.6倍和1.8倍；泥炭土和育秧板基質(zhì)單株秧苗的根干重分別是80.75、75.78 mg，而育秧土為72.11 mg。綜上，育秧板和泥炭土基質(zhì)培育的秧苗的不定根數(shù)、最長(zhǎng)根長(zhǎng)和根干重均大于育秧土，說(shuō)明育秧板和泥炭土基質(zhì)培育的秧苗根系基本性狀更好，且產(chǎn)品性能較為接近。

表3 不同基質(zhì)對(duì)秧苗不定根數(shù)的影響 條

表4 不同基質(zhì)對(duì)秧苗最長(zhǎng)根長(zhǎng)的影響 cm

表5 不同基質(zhì)對(duì)單株秧苗根干重的影響 mg

3 小結(jié)與討論

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，水稻機(jī)械插秧技術(shù)已逐步成熟。機(jī)械插秧對(duì)秧苗傷害較大，所以對(duì)秧苗的素質(zhì)要求更高：要求秧苗葉齡3.0～3.5葉，葉色綠無(wú)黃，株高在20 cm左右，秧苗盤根良好、整齊度一致。本研究結(jié)果表明，ECO育秧板培育的秧苗葉齡、株高均適宜機(jī)械插秧，且培育的秧苗不定根數(shù)多，最長(zhǎng)根長(zhǎng)長(zhǎng)，地上干重和根干重大，符合機(jī)械插秧對(duì)秧苗的要求。

育秧板基質(zhì)具有吸附性強(qiáng)和孔隙大的特點(diǎn)。吸附性強(qiáng)，能夠保持基質(zhì)中的氮、磷、鉀不流失；孔隙大，則基質(zhì)中空氣含量高，有利于水稻秧苗根系發(fā)育。秧苗在透氣性和營(yíng)養(yǎng)條件良好的基質(zhì)環(huán)境下生長(zhǎng)，地上部分健壯，地下部分根系發(fā)達(dá)，有利于移栽后的緩苗和生長(zhǎng)。此外，育秧板育秧基質(zhì)能有效防止土傳病害的傳播。

目前的育秧技術(shù)多以土壤作為基質(zhì)，存在取土量大、取土困難、破壞耕地等問(wèn)題。使用育秧板基質(zhì)能夠有效解決機(jī)械插秧育秧取土困難的問(wèn)題，且能滿足機(jī)械插秧對(duì)秧苗的素質(zhì)要求。此外，秸稈作為水稻種植過(guò)程產(chǎn)生的廢棄物，重新將其運(yùn)用到水稻生產(chǎn)過(guò)程中去，也符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綠色可持續(xù)發(fā)展的要求。