漂浮育秧對(duì)不同養(yǎng)分濃度水體環(huán)境的影響

董玉兵　紀(jì)力　孫春梅　邵文奇　鐘平　莊春　章安康　陳川

摘要：水稻漂浮育秧技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用于水稻機(jī)插秧育秧的新方法。設(shè)置不同養(yǎng)分濃度水環(huán)境，模擬水體富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，研究漂浮育秧對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體環(huán)境的影響。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理，處理Ⅰ至處理Ⅴ初始養(yǎng)分濃度逐漸升高。結(jié)果表明，漂浮育秧可以降低富營(yíng)養(yǎng)化水體中NH+4濃度和PO2-4濃度，水體pH值先升高后降低;不同養(yǎng)分濃度水體對(duì)水稻秧苗生長(zhǎng)幾乎沒有影響，高養(yǎng)分濃度處理促進(jìn)了水稻秧苗根系的生長(zhǎng)，這有利于水稻秧苗移栽后提高存活率。因此，漂浮育秧是一種環(huán)境友好型水稻育秧技術(shù)，可以降低富營(yíng)養(yǎng)化水體養(yǎng)分含量，適合大面積推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水稻;漂浮育秧;水體環(huán)境;秧苗素質(zhì);水體富營(yíng)養(yǎng)化

中圖分類號(hào)： S181? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）19-0304-04

收稿日期：2019-12-24

基金項(xiàng)目：江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院探索性顛覆性創(chuàng)新計(jì)劃課題[編號(hào)：ZX（17）2009];江蘇省重點(diǎn)研發(fā)（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)）重點(diǎn)及面上項(xiàng)目（編號(hào)：BE2019334）;江蘇省環(huán)洪澤湖生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)課題（編號(hào)：17HZHL001）。

作者簡(jiǎn)介：董玉兵（1992—），男，山東濟(jì)寧人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事機(jī)插秧緩控釋肥和農(nóng)田碳氮循環(huán)研究。E-mail：dongyubing178@163.com。

通信作者：陳 川，研究員，主要從事作物栽培和土壤肥料研究。E-mail：chenchuan3174@sina.com。

隨著城市化的發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力的減少，我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展逐漸向大田塊、高度機(jī)械化形式轉(zhuǎn)化。因此，水稻種植機(jī)械化成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。水稻機(jī)插秧是培育標(biāo)準(zhǔn)化秧苗與機(jī)械精確移栽相結(jié)合，它改進(jìn)了傳統(tǒng)插秧技術(shù)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力的缺點(diǎn)，是水稻種植機(jī)械化發(fā)展的基本方向[1-2]。其中，水稻機(jī)插秧育秧為了保證秧塊成毯、降低漏秧率，使得播種密度過大，導(dǎo)致苗間競(jìng)爭(zhēng)激烈、秧苗素質(zhì)較差[3]。而傳統(tǒng)毯苗機(jī)插秧水稻育秧還存在取土難、勞動(dòng)強(qiáng)度大、根系盤結(jié)力小等問題，是制約水稻機(jī)插秧育秧向輕簡(jiǎn)化、工廠化、機(jī)械化發(fā)展的最主要的阻力[4-5]。同時(shí)，也限制了水稻機(jī)插秧機(jī)械化的發(fā)展。

水稻漂浮育秧技術(shù)是應(yīng)用于水稻機(jī)插秧育秧的一項(xiàng)新技術(shù)，是根據(jù)現(xiàn)有葉菜類蔬菜、煙草等作物漂浮育苗技術(shù)改進(jìn)而來，利用自然狀態(tài)下的河流、湖泊、溝渠、池塘等表面水系對(duì)水稻秧苗的一種培育方式[6]。水稻漂浮育苗技術(shù)的應(yīng)用，可以免去傳統(tǒng)機(jī)插秧水稻育苗時(shí)的精整秧田、覆膜蓋草（或無(wú)紡布）等，避免了這2個(gè)環(huán)節(jié)操作不當(dāng)造成的秧苗長(zhǎng)勢(shì)不整齊、黃化苗、燒苗、爛苗等不利影響[7-8]，節(jié)約了這2個(gè)環(huán)節(jié)上的物質(zhì)和勞動(dòng)力成本。該技術(shù)的運(yùn)用還可以提高秧田的利用率，提高秧苗素質(zhì)，減少病蟲害，解決常規(guī)育苗起秧難，受陰雨天氣制約的難題[6]。隨著水稻漂浮育秧技術(shù)研究的成熟，還可以實(shí)現(xiàn)在河流、湖泊等自然水體的廣泛應(yīng)用，在節(jié)約用地的同時(shí)還方便了秧苗栽插時(shí)的運(yùn)輸工作。

水稻漂浮育秧技術(shù)以草木灰為育秧基質(zhì)。實(shí)踐證明，草木灰因其較強(qiáng)的吸水能力和較輕的容重適合作為漂浮育秧技術(shù)的基質(zhì)[9]。草木灰基質(zhì)在漂浮育秧上的應(yīng)用還可以提高秧苗質(zhì)量。但是，水稻漂浮育秧技術(shù)作為一種新技術(shù)，對(duì)漂浮水體水環(huán)境影響的相關(guān)研究甚少。草木灰基質(zhì)具有較高的陽(yáng)離子交換量和較強(qiáng)的吸附能力，而目前自然水體中普遍存在水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象?；诖?，本試驗(yàn)?zāi)M富營(yíng)養(yǎng)化水體，設(shè)置不同養(yǎng)分梯度的水環(huán)境，研究水稻漂浮育秧技術(shù)對(duì)不同養(yǎng)分梯度水環(huán)境的影響，探究水稻漂浮育秧技術(shù)對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的凈化能力。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于江蘇徐淮地區(qū)淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所內(nèi)進(jìn)行，供試水稻品種為南粳9180。育苗方式為漂浮育秧，將常規(guī)育苗盤（30 cm×60 cm）鋪裝基質(zhì)放置于提前裁好的泡沫板上，使其漂浮于水體上，以基質(zhì)自吸水分供給秧苗生長(zhǎng)。試驗(yàn)用草木灰基質(zhì)鋪裝育苗盤，每盤鋪裝1.8 kg基質(zhì)，播種120 g水稻種，然后用0.5 kg基質(zhì)覆蓋，均勻?yàn)⑹?00 mL自來水，暗化出苗。播種前用咪鮮甲霜靈水稻專用拌種劑拌種。出苗后統(tǒng)一將育苗盤放置于提前布置好的水箱內(nèi)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要是氮（N）、磷（P）等元素，因此，設(shè)置濃度梯度時(shí)主要考慮水體中N、P的濃度梯度。參考地表水質(zhì)量三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（N濃度為1.0 mg/L，P濃度為0.2 mg/L）和五級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（N濃度為2.0 mg/L，P濃度為0.4 mg/L），分別在自來水中加入不同梯度的養(yǎng)分。設(shè)置5個(gè)處理依次為處理Ⅰ，自來水;處理Ⅱ，自來水+1.0 mg/L N+0.2 mg/L P;處理Ⅲ，自來水+2.0 mg/L N+0.4 mg/L P;處理Ⅳ，自來水+4.0 mg/L N+0.8 mg/L P;處理Ⅴ，自來水+8.0 mg/L N+1.6 mg/L P。每個(gè)處理3次重復(fù)。在試驗(yàn)裝置前水箱4周包裹黑布作避光處理，水體表面覆蓋遮光板避光并防止灰塵落入水體。每個(gè)水箱裝水體積為110 L，各處理養(yǎng)分添加如表1所示。

1.3 樣品采集與分析

試驗(yàn)于2019年5月28日鋪盤育苗，暗化出苗3 d，5月31日下育秧盤，6月24日育秧結(jié)束，育苗期為25 d。試驗(yàn)分別在下秧盤前采集1次水樣，之后育苗期間每隔5～7 d采集1次水樣，并記錄水位變化。每次采集200 mL水樣裝于干凈塑料瓶（250 mL）內(nèi)，置于-18 ℃冰箱內(nèi)儲(chǔ)存，待試驗(yàn)結(jié)束后統(tǒng)一測(cè)定，分別測(cè)定銨態(tài)氮、PO3-4含量、pH值。最后一次采集水樣的同時(shí)考察水稻秧苗生長(zhǎng)狀況，分別測(cè)量株高、葉齡、葉長(zhǎng)、莖基寬、干質(zhì)量、葉綠素含量、成苗數(shù)等。

本試驗(yàn)采用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算;采用Origin Lab軟件作圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 育苗期間不同處理水體水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化

由圖1可以看出，不同處理間NH+4濃度的變化差異很大。處理Ⅰ育苗期間NH+4濃度變化不大，整個(gè)苗期NH+4濃度均處較低狀態(tài)。說明育苗基質(zhì)的氮養(yǎng)分沒有進(jìn)入水體，漂浮育秧對(duì)自然水體不會(huì)產(chǎn)生氮污染。添加硫酸銨各處理NH+4濃度均呈下降趨勢(shì)，下降速度隨著NH+4濃度初始濃度的增加而加快，其中處理Ⅴ的NH+4濃度下降最快。這可能是因?yàn)椴菽净矣泻軓?qiáng)的吸附能力，一部分NH+4被草木灰吸附[10]，造成水中的NH+4濃度降低;也可能是一部分NH+4在水體中通過硝化、反硝化作用轉(zhuǎn)化成其他形態(tài)的氮;或者可能是有一部分被作物吸收。本試驗(yàn)中水體NH+4濃度變化趨勢(shì)與土壤中的變化趨勢(shì)相似。有研究顯示，尿素施入到土壤中后NH+4濃度先升高然后迅速降低，在第7～10天內(nèi)濃度變化比較明顯，隨后變化速度變緩，在3周內(nèi)降到較低水平[11]。至育秧第25天，各處理的NH+4濃度已無(wú)明顯差距。本試驗(yàn)中直接施入硫酸銨作為氮源，不存在尿素水解這一步驟，所以NH+4濃度在整個(gè)育苗期呈降低趨勢(shì)。這也說明了漂浮育秧可能對(duì)高NH+4濃度水體有一定的凈化作用。

由圖2可以看出，不同處理間PO3-4濃度的變化差異比較明顯，水體中PO3-4濃度整體呈下降趨勢(shì)。其中，處理Ⅰ的PO3-4濃度無(wú)明顯變化，在整個(gè)生育期中均較低;處理Ⅴ的PO3-4濃度降低速度最快。PO3-4濃度的變化和NH+4濃度變化趨勢(shì)略有不同，NH+4濃度下降幅度很快至第25天時(shí)各處理已無(wú)明顯差異（圖1），而PO3-4濃度在試驗(yàn)前期下降較快，后期下降幅度變緩，至第25天時(shí)處理Ⅲ、處理Ⅳ、處理Ⅴ的PO3-4濃度仍然較高。PO3-4濃度在試驗(yàn)前期下降較快，可能是草木灰基質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力，一部分PO3-4被草木灰吸附固定[10]，一部分PO3-4被秧苗生長(zhǎng)吸收。試驗(yàn)后期下降速度變緩，可能是此時(shí)草木灰對(duì)PO3-4吸附飽和，PO3-4濃度下降主要是由于秧苗吸收。秧苗移栽后處理Ⅲ、處理Ⅳ、處理Ⅴ仍有較高濃度的PO3-4，這可能是因?yàn)檠砻鐚?duì)PO3-4吸收轉(zhuǎn)化能力較低，在育苗期間水體中大量的PO3-4并不能被秧苗完全吸收?？傮w上，漂浮育秧對(duì)高PO3-4含量水體有一定的凈化作用。

由圖3可知，各處理的pH值差異不明顯，說明不同養(yǎng)分梯度，并不會(huì)影響水體pH值變化。各處理水體的pH值均先升高后降低，水體pH值基本維持在7.2～8.2之間，屬于水體正常pH值范圍。在育秧前期水體pH值升高，可能因?yàn)椴菽净覟閴A性，在育秧前期草木灰堿性物質(zhì)進(jìn)入水體導(dǎo)致水體pH值升高。育秧后期水體pH值又恢復(fù)到之前的水平，這表明漂浮育秧雖然對(duì)水體pH值有影響，但并未形成污染。

2.2 育苗期間不同處理水稻秧苗生長(zhǎng)狀況

由圖4可知，不同處理葉長(zhǎng)沒有明顯差異。由表2可以看出，不同處理秧苗葉齡、株高、莖基寬差異均不明顯。處理1的葉綠素含量明顯低于其他處理，每盤成苗數(shù)則明顯高于其他處理。這可能是因?yàn)榍捌谔幚?出苗較多，而水體養(yǎng)分含量較低，影響了秧苗生長(zhǎng)。秧苗百株地上干質(zhì)量以處理1的最高，百株根干質(zhì)量以處理5的最高。這可能是因?yàn)樘幚?水體養(yǎng)分含量較高，促進(jìn)了秧苗根系生長(zhǎng)，這有利于移栽后提高秧苗存活率。

3 結(jié)論

漂浮育秧技術(shù)沒有加重水體環(huán)境污染，在一定程度上可以凈化富營(yíng)養(yǎng)化水體。漂浮育秧可以降低富營(yíng)養(yǎng)化水體中NH+4和PO3-4的濃度，其中一部分可以被草木灰基質(zhì)吸附，一部分供給秧苗生長(zhǎng)，不同養(yǎng)分濃度水體對(duì)水稻秧苗生長(zhǎng)幾乎沒有影響，僅高養(yǎng)分濃度處理促進(jìn)了水稻秧苗根系生長(zhǎng)，這有利于水稻秧苗移栽后提高存活率。綜上所述，漂浮育秧是一種環(huán)境友好型技術(shù)，這種技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于自然水體，不會(huì)造成環(huán)境污染，在很大程度上也可以節(jié)約勞動(dòng)力、節(jié)約成本，適合大面積推廣應(yīng)用。然而，本試驗(yàn)研究?jī)H觀測(cè)了水體速效養(yǎng)分變化，對(duì)水體養(yǎng)分的去向還不夠明確，對(duì)水體環(huán)境指標(biāo)觀測(cè)尚不完全。因此，在后續(xù)試驗(yàn)中須要通過測(cè)定全面的水體指標(biāo)，研究漂浮育秧對(duì)水體環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)。

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