基于田口方法的草菇渣堆肥育秧基質(zhì)配方篩選研究

徐 榮，朱凌宇，王小治，張家宏，寇祥明，王桂良，唐鶴軍，王守紅?

（1．江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 揚(yáng)州 225007；2．江蘇省生態(tài)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，江蘇 揚(yáng)州 225007；3．揚(yáng)州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225127）

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提升，水稻機(jī)插秧技術(shù)迅速推廣開(kāi)來(lái)。為保證機(jī)插效率、秧苗素質(zhì)，控制育秧成本，基質(zhì)育秧技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相對(duì)于傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)土育秧，其優(yōu)勢(shì)在于價(jià)廉物美、省時(shí)省工，方便運(yùn)輸，且不破壞土壤耕層，有利于實(shí)現(xiàn)育秧過(guò)程的規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化［1］。

當(dāng)前，育秧基質(zhì)產(chǎn)品紛繁多樣，質(zhì)量卻參差不齊?；|(zhì)的穩(wěn)定性是水稻豐收的先決條件，也是評(píng)價(jià)基質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。而選擇客觀(guān)、有效的秧苗生長(zhǎng)評(píng)價(jià)方法則是評(píng)價(jià)基質(zhì)產(chǎn)品穩(wěn)定性的關(guān)鍵。相關(guān)研究［2-4］中，其評(píng)價(jià)方法主要采用單個(gè)指標(biāo)比較與綜合評(píng)判結(jié)合；在此過(guò)程中，易忽略不同指標(biāo)對(duì)秧苗長(zhǎng)勢(shì)的表征能力存在差異，因而，評(píng)價(jià)結(jié)果的穩(wěn)定性有待檢驗(yàn)。

基于變異系數(shù)賦權(quán)的原理為單個(gè)指標(biāo)在不同處理間差異性越大，則該指標(biāo)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果指示作用越強(qiáng)。據(jù)此，本文基于指標(biāo)變異系數(shù)賦權(quán)，計(jì)算秧苗生長(zhǎng)綜合指數(shù)，實(shí)現(xiàn)秧苗長(zhǎng)勢(shì)有效評(píng)價(jià)；通過(guò)不同基質(zhì)組分單因素試驗(yàn)，采用穩(wěn)健設(shè)計(jì)-田口方法分析秧苗綜合生長(zhǎng)指數(shù)，篩選有效、合理的基質(zhì)配方；并通過(guò)田口預(yù)測(cè)系統(tǒng)與Nash-Sutcliffe 效率系數(shù)計(jì)算相結(jié)合，驗(yàn)證篩選模型的可靠性，全方位保證基質(zhì)配方效果優(yōu)良，且穩(wěn)定。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

有機(jī)廢棄物基質(zhì)化不僅有利于廢棄物循環(huán)利用，且可降低育秧成本，已成為研究熱點(diǎn)［5-7］。為降低生產(chǎn)成本，本文前期針對(duì)本地區(qū)-主要有機(jī)廢棄物的理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定分析（表1），結(jié)果表明，腐熟草菇渣是草炭土理想替代物。因而選擇草菇渣堆肥（腐熟）與草炭土進(jìn)行復(fù)配，作為基質(zhì)有機(jī)組分（表2）。

此外，試驗(yàn)所用稻種為揚(yáng)粳805，速效肥（N∶P∶K=13∶5∶7）的組分為硫酸銨（含氮量21%）、磷酸一銨（含氮量11%，含磷量44%）、氯化鉀（含鉀量60%），鋅肥（有效含量98%）及生根粉（主要成分為萘乙酸，有效含量20%），高吸水樹(shù)脂包括錦上（JS）和沃特（WT）保水劑兩種；基質(zhì)填充劑選擇蛭石（粒徑為2mm）和珍珠巖（5mm），添加比例依次為10%、5%（w/w），其余為草炭土（表2）；對(duì)照組采用淮安柴米河公司的育秧基質(zhì)產(chǎn)品（表2）。試驗(yàn)秧盤(pán)為自制，規(guī)格為10cm×10cm×2cm，每盤(pán)用種300 粒，約為9.32g。

表2 基質(zhì)主要組分及“柴米河”基質(zhì)相關(guān)指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 單因素設(shè)計(jì)

針對(duì)草菇渣堆肥用量，速效肥、鋅肥、生根粉及保水劑用量，設(shè)置不同的用量水平，依據(jù)秧苗綜合生長(zhǎng)指數(shù)，初步篩選適宜種類(lèi)或用量，見(jiàn)表3。

表3 單因素試驗(yàn)因素及水平

1.2.2 田口設(shè)計(jì)

基于單因素試驗(yàn)篩選結(jié)果，采用田口設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化育秧基質(zhì)配方。其中每一配方均采用10%（w/w）蛭石及5%（w/w）珍珠巖作為基質(zhì)填充劑，剩余組分為草炭土。

本文利用 Minitab 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括方差分析，田口分析和預(yù)測(cè)等工作。

1.2.3 試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法

變異系數(shù)計(jì)算公式：

其中Vi為第i 個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)，σi為第i 個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差，為第i 個(gè)指標(biāo)的平均數(shù)。

權(quán)重計(jì)算公式：

其中Wi為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，Vi為第i 個(gè)指標(biāo)的變異系數(shù)，為所有指標(biāo)的變異系數(shù)之和。

生長(zhǎng)綜合指數(shù)計(jì)算公式：

其中Zj為第j 個(gè)處理的生長(zhǎng)綜合指數(shù)，Ri，j為第j 個(gè)處理的第i 個(gè)指標(biāo)值，Wi為第i 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。

均值計(jì)算公式：

信噪比計(jì)算公式：

Nash-Sutcliffe 效率系數(shù)計(jì)算公式：

其中Oi為第i 場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值；Pi為第i 場(chǎng)試驗(yàn)的預(yù)測(cè)值；為所有試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的均值；n 為試驗(yàn)場(chǎng)次數(shù)。NSE 值變化范圍為（-∞，1），越趨近 于1，說(shuō)明實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間吻合越完美。

試驗(yàn)中的方差分析均采用Fisher 檢驗(yàn)方法。

1.3 試驗(yàn)過(guò)程及育秧管理

基質(zhì)制備過(guò)程：有機(jī)組分均經(jīng)過(guò)粉碎，過(guò)1.68mm 篩后與適度粉碎的草炭土、蛭石及珍珠巖混勻，速效肥、鋅肥、生根粉均勻配制成水溶液，噴施至基質(zhì)中并混勻；保水劑則通過(guò)粉碎過(guò)0.35mm篩，與蛭石、珍珠巖（過(guò)1.68mm 篩）混勻后，拌入基質(zhì)中。

基質(zhì)使用過(guò)程：將復(fù)配基質(zhì)裝入自制秧盤(pán)中，用直尺刮平表面，均勻撒上經(jīng)篩選后的稻種，蓋上基質(zhì)，厚度在0.5cm 左右，以不影響出苗為宜，置于室內(nèi)生長(zhǎng)。

試驗(yàn)條件設(shè)置：試驗(yàn)時(shí)間為2017 年4月5日至12月10日，光照主要采取自然光照，冬季增溫保濕主要采用油汀加熱、加濕，種植期間每日平均光照時(shí)間為6～8h，白天平均室溫為22～30℃，夜間平均室溫為17～24 ℃，空氣相對(duì)濕度為55%～90%。

秧苗生長(zhǎng)管理過(guò)程：秧苗出苗前，保持秧盤(pán)濕潤(rùn)，上覆無(wú)紡布；出苗后，待齊苗后，白天揭膜，夜晚蓋膜，澆水與否則以早晨心葉吐水與否為標(biāo)準(zhǔn)；1葉1 心期后，完全揭膜，表層基質(zhì)露白則澆水；二葉期后，適當(dāng)減少澆水次數(shù)，煉苗為主?；|(zhì)試驗(yàn)過(guò)程中，部分單因素試驗(yàn)存在缺肥現(xiàn)象（葉片呈淡綠色），主要通過(guò)噴施硫酸銨水溶液緩解癥狀，濃度為1∶100，用量5g/m2。二葉期用毒死蜱噴施一次，藥劑濃度按照說(shuō)明配制。

1.4 測(cè)試指標(biāo)及方法

待秧苗全部進(jìn)入三葉期即收獲，測(cè)定水稻秧苗出苗率；選取長(zhǎng)勢(shì)相近的秧苗30 株，分別測(cè)定株高、葉綠素含量、莖基寬、根數(shù)；再將秧苗105℃殺青0.5h后，70℃烘干至恒重，分別測(cè)定秧苗地上與地下部干重指標(biāo)，并計(jì)算出總干重、根冠比及壯苗指數(shù)等指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1 廢棄物腐熟堆肥用量

如圖1 所示，秧苗指標(biāo)按照權(quán)重顯著差異性可分為4組：最強(qiáng)組包括根冠比和地上部干重；而出苗率、總干重、壯苗指數(shù)及根數(shù)僅次之；除與壯苗指數(shù)差異不顯著外（P＞0.05），根數(shù)均顯著弱于出苗率和總干重；最弱組為地下部干重、莖基寬。

圖1 不同草菇渣堆肥添加量對(duì)育秧效果的影響

隨著草菇渣堆肥用量的增加，秧苗長(zhǎng)勢(shì)呈下降趨勢(shì)，但草菇渣堆肥不同添加量組間的差異未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）；此外，添加草菇渣堆肥后秧苗長(zhǎng)勢(shì)均劣于純草炭土組，但差異未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），基于成本控制及廢棄物循環(huán)利用的角度考慮，選擇50%～70%作為草菇渣堆肥用量水平篩選區(qū)間。

2.1.2 速效肥用量

由圖2 可知，根數(shù)對(duì)秧苗長(zhǎng)勢(shì)的指示作用最強(qiáng)，并顯著優(yōu)于其他指標(biāo)（P＜0.05）；壯苗指數(shù)、地下部干重、出苗率、地上部干重、總干重及莖基寬指示能力僅次于根數(shù)，但該6 個(gè)指標(biāo)間差異并未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）；根冠比權(quán)重最低，且與其他指標(biāo)的差異性達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

圖2 不同速效肥初始添加量基質(zhì)的育秧效果

由秧苗生長(zhǎng)綜合指數(shù)比較可知，隨著氮、磷、鉀速效肥用量等比例的增加，秧苗長(zhǎng)勢(shì)總體呈現(xiàn)“先增后降”的趨勢(shì)，在1% 用量水平條件下，秧苗長(zhǎng)勢(shì)最佳，且僅在該條件下顯著優(yōu)于對(duì)照組（P＜0.05）；但所有添加速效肥的處理組，秧苗長(zhǎng)勢(shì)差異性并未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。結(jié)合上述分析，選定0%～0.5%作為速效肥用量篩選區(qū)間。

2.1.3 鋅肥用量

如圖3 所示，對(duì)于秧苗長(zhǎng)勢(shì)的指示能力，壯苗指數(shù)最強(qiáng)，且與其他指標(biāo)的差異性達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；地下部干重和根冠比僅次之，且顯著高于剩余指標(biāo)（地上部干重、總干重、出苗率、根數(shù)及莖基寬）（P＜0.05）；此外，剩余指標(biāo)間的差異性并未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

圖3 不同鋅肥添加量基質(zhì)的育秧效果

隨著鋅肥添加量的增加，秧苗長(zhǎng)勢(shì)趨好，且最高用量時(shí)，秧苗長(zhǎng)勢(shì)最佳，但處理間差異均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。由于基質(zhì)預(yù)備試驗(yàn)中，鋅肥具備一定調(diào)酸功能；且在本文所設(shè)置用量下，成本較低，因此，選擇0‰～2‰作為鋅肥用量篩選區(qū)間。

2.1.4 生根粉用量

如圖4 所示，按照秧苗長(zhǎng)勢(shì)指示能力強(qiáng)弱，秧苗指標(biāo)分為：最強(qiáng)組僅有壯苗指數(shù)；根冠比、地下部干重及根數(shù)僅次之，最弱組包括地上部干重、總干重、莖基寬及出苗率；此外，前述基質(zhì)組分試驗(yàn)中，指標(biāo)按照差異顯著性分組后，組內(nèi)指標(biāo)間差異未達(dá)到顯著性，而本試驗(yàn)權(quán)重分析結(jié)果則反之，例如次強(qiáng)組中的根冠比和根數(shù)，以及最差組中的地上部干重與莖基寬、出苗率，總干重與出苗率均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。

依據(jù)秧苗的生長(zhǎng)綜合指數(shù)可知，與前述基質(zhì)組分作用不同，生根粉對(duì)秧苗長(zhǎng)勢(shì)影響更顯著；生根粉與秧苗長(zhǎng)勢(shì)呈正相關(guān)，且不同用量間及與對(duì)照組間的差異性均達(dá)到顯著水平（P＜0.05），最佳用量為0.02‰。但試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，隨著生根粉用量的增加，秧苗根系數(shù)量雖然增加，但其根系生長(zhǎng)卻呈現(xiàn)短而粗的趨勢(shì)，不利于秧盤(pán)盤(pán)結(jié)力的形成，因此，設(shè)定其用量篩選區(qū)間為0‰～0.005‰。

圖4 不同生根粉添加量基質(zhì)的育秧效果

2.1.5 保水劑用量

由圖5 可知，壯苗指數(shù)權(quán)重最大，顯著高于其他指標(biāo)（P＜0.05）；根冠比、地上部干重、地下部干重及出苗率權(quán)重僅次之，總干重、莖基寬及根數(shù)最低；權(quán)重第二分組中，僅根冠比權(quán)重顯著同時(shí)高于最低組中3 個(gè)指標(biāo)，其他3 個(gè)指標(biāo)中，僅地上部干重顯著高于權(quán)重最低組中的根數(shù)指標(biāo)（P＜0.05）。

圖5 不同保水劑類(lèi)型及添加量基質(zhì)的育秧效果

綜合育秧基質(zhì)成本及保水劑參考用量角度考慮，設(shè)定兩種保水劑（沃特和錦上）添加量，其中沃特保水劑用量與秧苗長(zhǎng)勢(shì)呈正相關(guān)，而錦上保水劑則正相反；此外，所有處理組間的差異未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。從成本角度考慮，本文選擇沃特保水劑作為后期試驗(yàn)篩選對(duì)象，且其用量區(qū)間設(shè)定為0%～2.42%。

2.2 基質(zhì)配方綜合篩選評(píng)價(jià)

依據(jù)前述單因子試驗(yàn)結(jié)果，初步篩選得到基質(zhì)各組分適宜用量范圍（表4）。將各處理及其水平代入Minitab軟件田口設(shè)計(jì)中，得到L27表（表5）。此外，還設(shè)置驗(yàn)證組和對(duì)照組各1個(gè)，共29 個(gè)處理組，重復(fù)3 次。

表4 田口設(shè)計(jì)因子及水平

如圖6 所示，田口試驗(yàn)中，出苗率對(duì)于秧苗長(zhǎng)勢(shì)指示能力最強(qiáng)，顯著優(yōu)于其他處理組（P＜0.05）；葉綠素含量、壯苗指數(shù)及根數(shù)僅次于前者，且前四者顯著優(yōu)于除根冠比外的其他指標(biāo)（P＜0.05）；其他指標(biāo)中，莖基寬指示能力最弱，與其他指標(biāo)差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

圖6 不同處理組育秧效果

各基質(zhì)配方生長(zhǎng)綜合指數(shù)（表5）中，僅1、2、3、4、5、12、15、23、28 號(hào)處理組顯著高于對(duì)照組；且僅7、8 號(hào)處理組顯著小于對(duì)照組。

田口方法主要采用信噪比控制干擾因子對(duì)試驗(yàn)過(guò)程的影響，且規(guī)定信噪比值與試驗(yàn)期望方向一致；秧苗生長(zhǎng)綜合指數(shù)的均值則越大越好，而相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差則代表數(shù)據(jù)重復(fù)的離散程度，因而其值越小代表試驗(yàn)重復(fù)性越好。通過(guò)對(duì)信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差的方差分析，篩選在統(tǒng)計(jì)意義上對(duì)育秧效果具有顯著影響的組分。

由表6 可知，對(duì)于信噪比，草菇渣堆肥、鋅肥與響應(yīng)極顯著相關(guān)（P＜0.01），而速效肥則達(dá)到顯著相關(guān)水平（P＜0.05）；對(duì)于均值，草菇渣堆肥、速效肥及鋅肥與響應(yīng)顯著相關(guān)（P＜0.05）；而標(biāo)準(zhǔn)差方差分析結(jié)果顯示，沒(méi)有因子與其響應(yīng)顯著相關(guān)。

表5 田口設(shè)計(jì)表（L27）及生長(zhǎng)綜合指數(shù)

表6 信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差的方差分析

如表7 所示，對(duì)于信噪比，因子排秩（即各因子對(duì)響應(yīng)影響程度）為鋅肥＞速效肥＞草菇渣堆 肥＞保水劑＞生根粉；對(duì)于均值而言，因子排秩與信噪比相同；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)差而言，因子排秩為速效 肥＞草菇渣堆肥＞生根粉＞保水劑＞鋅肥。

為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性，要選擇可使標(biāo)準(zhǔn)差盡可能小，而信噪比和均值盡可能大的最佳因子水平組合。據(jù)此，針對(duì)信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差，為每個(gè)因子篩選適宜水平。信噪比中，5 個(gè)因子的適宜水平排秩分別為1、1、1、2、1；均值為 1、1、1、2、1；標(biāo)準(zhǔn)差為2、3、3、1、2。而結(jié)合方差分析（表6）結(jié)果分析可知，生根粉及保水劑對(duì)于響應(yīng)的影響均未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），因而，該二者最佳水平選擇最小即可。因此，最佳配方僅包括草菇渣堆肥、速效肥及鋅肥，其信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差的適宜水平排秩調(diào)整為1、1、1，1、1、1，2、3、3；由于三者的信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差水平均不統(tǒng)一，因而，需要依據(jù)草菇渣堆肥（50%、60%、70%）、速效肥（0、0.25%、0.50%）及鋅肥（0、1‰、2‰）用量水平組合，進(jìn)行田口預(yù)測(cè)，篩選同時(shí)適合3 種響應(yīng)的最佳組合。

通過(guò)田口設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，計(jì)算得到27 個(gè)潛在最佳組合配方的信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差（表8），依據(jù)最佳因子水平組合的信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差的要求，綜合比較分析發(fā)現(xiàn)，第11 組配方最佳，即草菇渣堆肥用量為60%，鋅肥用量為1‰。

表7 信噪比、均值及標(biāo)準(zhǔn)差響應(yīng)表

表8 田口設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果

此外，為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，本文設(shè)置第28 組（預(yù)測(cè)組）。依據(jù)其配方組成及用量（表5），通過(guò)Minitab 軟件進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到生長(zhǎng)綜合指數(shù)預(yù)測(cè)值：2.8622；同時(shí)育秧試驗(yàn)得到生長(zhǎng)綜合指數(shù)試驗(yàn)值，同時(shí)代入公式（6）計(jì)算Nash-Sutcliffe 效率系數(shù)。結(jié)果表明，當(dāng)n=3 時(shí)，效率系數(shù)為0.943，表明試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值較為接近。

如圖7 所示，育秧過(guò)程中，生根粉中、低用量條件下，信噪比系數(shù)隨著速效肥用量的增加，不斷降低，且在中-高濃度的降低趨勢(shì)要強(qiáng)于低-中濃度；生根粉高用量條件下，信噪比系數(shù)隨著速效肥用量的增加，降低趨勢(shì)減緩。鋅肥與生根粉的交互作用效果與速效肥相似。但速效肥與生根粉以及鋅肥與生根粉之間的交互作用并未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

圖7 信噪比交互作用

3 討論

3.1 經(jīng)典植物生長(zhǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在基質(zhì)組分篩選過(guò)程中的有效性探究

壯苗指數(shù)廣泛應(yīng)用于水稻秧苗生長(zhǎng)過(guò)程中的長(zhǎng)勢(shì)評(píng)級(jí)［8-11］。結(jié)合單因素試驗(yàn)中，各生長(zhǎng)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果可知，鋅肥、生根粉及保水劑等基質(zhì)簡(jiǎn)單組分用量篩選中，壯苗指數(shù)對(duì)于秧苗長(zhǎng)勢(shì)的表征能力強(qiáng)于其他指標(biāo)，而草菇渣堆肥與速效肥組成相對(duì)復(fù)雜，壯苗指數(shù)并未存在相同表現(xiàn)。分析認(rèn)為相對(duì)于草菇渣堆肥及速效肥，鋅肥等組分中成分較為簡(jiǎn)單，其功能較為單一，因而采用壯苗指數(shù)評(píng)價(jià)篩選成分、功能較為單一的組分用量，更具可行性。

此外，莖基寬也是快速判別秧苗長(zhǎng)勢(shì)的指標(biāo)之一。而在單因素試驗(yàn)和田口試驗(yàn)中該指標(biāo)對(duì)秧苗生長(zhǎng)指示作用均較弱。分析認(rèn)為，水稻機(jī)插秧一般秧齡較小，其主要養(yǎng)分源自稻種胚乳［12］，造成不同處理間的地上部指標(biāo)差異較小。其他指標(biāo)的權(quán)重，在基質(zhì)不同組分用量篩選過(guò)程中，呈現(xiàn)不斷變化趨勢(shì)，并未表現(xiàn)出規(guī)律性，分析認(rèn)為，不同基質(zhì)組分功能各異，由其培育秧苗的各個(gè)生長(zhǎng)指標(biāo)，其指示作用強(qiáng)弱程度各異。

3.2 育秧基質(zhì)組分的合理復(fù)配

單因素分析結(jié)果表明，基質(zhì)各組分不同程度的影響秧苗生長(zhǎng)，其中生根粉用量與生長(zhǎng)綜合指數(shù)呈極顯著正相關(guān)性（P＜0.01）。田口試驗(yàn)中，草菇渣堆肥用量與秧苗長(zhǎng)勢(shì)呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01）；而最終篩選結(jié)果表明，基質(zhì)適宜成分為中等用量的草菇渣堆肥和鋅肥，而不包括生根粉、速效肥及保水劑。

配方變化直接影響基質(zhì)理化性質(zhì)，而這與秧苗生長(zhǎng)息息相關(guān)。而物理性質(zhì)對(duì)基質(zhì)配方變化響應(yīng)較弱。例如不同用量草菇渣堆肥配方的容重、孔隙度分別處于0.6～0.8g/cm3，60%～80%的適宜范圍 內(nèi)［13］；此外，單因素試驗(yàn)中的保水劑使用效果并不顯著（P＞0.05），表明中等用量草菇渣堆肥為主的基質(zhì)配方自身保水性能較好。因而，物理性狀對(duì)基質(zhì)配方篩選指示作用有限。

對(duì)化學(xué)性質(zhì)而言，除29 號(hào)處理（“柴米河”基質(zhì)）外，各處理配方pH 值處于7.01～8.44 的范圍內(nèi)，高于育秧基質(zhì)適宜的pH 值范圍（5.50～6.50），使得本文中秧苗長(zhǎng)勢(shì)對(duì)基質(zhì)配方pH 值的響應(yīng)力度較強(qiáng)；此外，代表基質(zhì)鹽度的電導(dǎo)率值也越小越好。因此，本文認(rèn)為通過(guò)不同配方pH 值、電導(dǎo)率變化分析最佳配方組成具有一定可行性。以pH 值為響應(yīng)的田口分析結(jié)果表明，草菇渣堆肥的添加能顯著提高基質(zhì)pH 值（P＜0.05），這不利于秧苗根系養(yǎng)分吸收效果。但通過(guò)鋅肥的使用（表6、9）不僅極顯著的促進(jìn)秧苗生長(zhǎng)（P＜0.01），有效降低基質(zhì)pH 值（P＜0.05），直接改善以草菇渣堆肥為主的育秧環(huán)境，使得基質(zhì)固有養(yǎng)分向可利用態(tài)轉(zhuǎn)化［14］，且對(duì)基質(zhì)電導(dǎo)率影響并不顯著（P＞0.05），有利于根系養(yǎng)分吸收能力的保持；而生根粉功能為促根生長(zhǎng)，但田口試驗(yàn)結(jié)果表明其對(duì)秧苗生長(zhǎng)促進(jìn)效果并未達(dá)到顯著（P＞0.05），使得其并不在最終配方中，原因可能在于其相較于鋅肥，并不具備顯著的調(diào)酸作用（P＞0.05）。

對(duì)速效肥組分而言，分別以pH 值、生長(zhǎng)綜合指數(shù)為響應(yīng)的田口分析結(jié)果（表6、9）表明，添加速效肥雖可極顯著降低基質(zhì)pH 值（P＜0.01），但其添加顯著抑制秧苗長(zhǎng)勢(shì)（P＜0.05）。分析認(rèn)為，速效肥調(diào)酸能力雖強(qiáng)，但以電導(dǎo)率為響應(yīng)的田口分析結(jié)果（表9）表明，僅速效肥的添加可極顯著提高基質(zhì)電導(dǎo)率（P＜0.01），且鑒于基質(zhì)主要組分-草菇渣堆肥具有一定鹽度（表1），因而速效肥添加極易造成根系養(yǎng)分吸收能力減弱［15］；機(jī)插秧苗要求秧齡短［15］，本文在三葉期即收獲測(cè)定，其利用外界養(yǎng)分較少［12］，這使得速效肥使用可增加鹽度的負(fù)面效應(yīng)被放大化；此外，不同速效肥用量處理的秧苗生長(zhǎng)綜合指數(shù)（圖2）差異未達(dá)到顯著水平（P＞0.05），表明即使發(fā)生秧苗離乳期后急需補(bǔ)充養(yǎng)分情況，而基質(zhì)澆水等過(guò)程導(dǎo)致速效肥養(yǎng)分不斷流失，而無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)其供養(yǎng)功能［5］。因此，本文建議機(jī)插秧苗培育過(guò)程中，速效肥應(yīng)在二葉期后，視秧苗長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行適量追施。

表9 以pH 值及電導(dǎo)率為響應(yīng)的均值方差分析

對(duì)保水劑而言，鑒于草菇渣堆肥本身具有一定的保水能力［5，16］，且本試驗(yàn)中水分管理嚴(yán)格按照育秧要求進(jìn)行，這可能是造成保水劑效果并不顯著的主要原因。

3.3 育秧基質(zhì)配方篩選模型穩(wěn)定性探討

田口方法主要應(yīng)用于機(jī)械、化工等領(lǐng)域［17-19］。在農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域也有應(yīng)用，其中張風(fēng)寶等［20］針對(duì)土壤侵蝕，分析田口設(shè)計(jì)替代全因子設(shè)計(jì)的可行性，并與正交試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明田口設(shè)計(jì)有效減少試驗(yàn)量，節(jié)省試驗(yàn)成本，提高試驗(yàn)效率，而且能獲得比較可靠的試驗(yàn)結(jié)果；繳錫云等［21］為保證畦灌穩(wěn)定性，采用田口設(shè)計(jì)進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，優(yōu)化后的畦灌質(zhì)量較高，且波動(dòng)較?。磺蚁嫉龋?2］采用田口設(shè)計(jì)針對(duì)核桃施肥組成及用量進(jìn)行優(yōu)化，篩選得到最佳配方，且核桃生長(zhǎng)效果較好。據(jù)此，本文依據(jù)經(jīng)過(guò)變異系數(shù)法確權(quán)后的指標(biāo)計(jì)算得到的生長(zhǎng)綜合指數(shù)，進(jìn)行田口分析，降低噪聲因子（外界溫度、光照條件等）對(duì)試驗(yàn)的干擾程度篩選出最佳基質(zhì)配方，且試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性通過(guò)Nash-Sutcliffe 效率系數(shù)的計(jì)算，得到驗(yàn)證。

此外，田口預(yù)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)比較最佳配方組的試驗(yàn)值和實(shí)際值，進(jìn)而驗(yàn)證模型穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；鑒于后期試驗(yàn)過(guò)程中氣溫降低、光照不足等情況，因此，隨機(jī)設(shè)置與田口設(shè)計(jì)27 個(gè)處理不同的配方即預(yù)測(cè)組，進(jìn)行模型穩(wěn)定性驗(yàn)證，也取得一定的效果。分析認(rèn)為，田口設(shè)計(jì)畢竟是正交設(shè)計(jì)的一種，其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)于數(shù)據(jù)來(lái)源的客觀(guān)性非常依賴(lài)，因此，試驗(yàn)平行的設(shè)置是必不可少的；此外，前期需要進(jìn)行系列單因素試驗(yàn)，對(duì)因子適宜水平進(jìn)行初篩，可提高科研效率和試驗(yàn)結(jié)果可靠性。

4 結(jié)論

壯苗指數(shù)單獨(dú)作為簡(jiǎn)單基質(zhì)組分篩選過(guò)程中的評(píng)判依據(jù)，相較于文中其他指標(biāo)，更為有效；而莖基寬因機(jī)插秧秧齡較短，其對(duì)秧苗長(zhǎng)勢(shì)指示能力較弱；其余指標(biāo)權(quán)重并未表現(xiàn)出規(guī)律性。

草菇渣堆肥、速效肥及鋅肥對(duì)秧苗長(zhǎng)勢(shì)影響達(dá)到顯著水平，而最佳育秧基質(zhì)配方組成僅包括60%（w/w）草菇渣堆肥和1‰（w/w）鋅肥。其原因在于速效肥預(yù)先添加可增加基質(zhì)鹽度，且由于隨水淋洗而無(wú)法在育秧后期有效供給養(yǎng)分；鋅肥添加不僅顯著降低基質(zhì)pH 值（P＜0.05），且促進(jìn)根系生長(zhǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致生根粉雖有促進(jìn)效果，但未達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。草菇渣堆肥保水能力和育秧過(guò)程水分的嚴(yán)格管理可能是導(dǎo)致保水劑并非配方組分的主要原因。

在此基礎(chǔ)之上，依據(jù)預(yù)測(cè)值和試驗(yàn)值，計(jì)算得到NSE值（0.943），田口試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到驗(yàn)證。