育秧基質(zhì)和噴水間隔處理對機插秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量的影響

李睿 董立強 商文奇 馬亮 王先俱 王錚 李躍東

(遼寧省水稻研究所，沈陽 110101；*通信聯(lián)系人，E-mail：daozuosuo@126.com)

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水稻生產(chǎn)模式也發(fā)生轉(zhuǎn)變，全程機械化是現(xiàn)代稻作技術(shù)發(fā)展的必然趨勢[1-4]。機械化插秧是水稻全程機械化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而標(biāo)準(zhǔn)化育秧是機插秧的前提[4-7]。水稻工廠化育苗具有機械化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；忍卣?，是培育符合機插標(biāo)準(zhǔn)健壯秧苗的重要途徑。近幾年，遼寧采用機械化播種旱育秧模式，育苗技術(shù)發(fā)展迅速，但仍存在育苗水平參差不齊，苗期管理全憑經(jīng)驗等問題。其中，水分管理方面問題尤為嚴(yán)重，個別地區(qū)甚至存在大水漫灌、以水養(yǎng)苗等粗獷的管理方式，不僅造成水資源的浪費，而且易導(dǎo)致秧苗素質(zhì)弱、移栽效果差、返青分蘗滯后等問題，成為水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的嚴(yán)重隱患[8-10]。

大量學(xué)者在育秧方式對水稻秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量影響等方面做了相關(guān)的研究[11-15]，對旱育秧模式下育苗基質(zhì)的研發(fā)[16-17]、秧苗營養(yǎng)需求[18-19]、藥劑調(diào)節(jié)[20-21]等方面提出了各自的觀點，然而對旱育秧模式苗期水分管理的報道較少。本研究采用育苗基質(zhì)和營養(yǎng)土2種育苗載體進行育苗，于秧苗1葉1心期設(shè)置3種噴水方式，時間間隔為24 h、48 h和72 h，研究不同育秧載體和水分管理對秧苗素質(zhì)、插秧質(zhì)量、緩苗活棵及水稻產(chǎn)量的影響，旨在探明不同水分管理方式對秧苗素質(zhì)的影響，為生產(chǎn)符合機插標(biāo)準(zhǔn)的健壯秧苗提供方法指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與材料

苗期試驗分別于2018和2019年4－5月在遼寧省水稻研究所試驗基地工廠化育苗智能溫室進行，大田試驗在蘇家屯區(qū)八一街道三家子村(41°34′51″N，123°15′22″E)進行。供試水稻品種為常規(guī)稻遼粳 401，該品種在遼寧省屬中晚熟品種，是遼寧中部稻區(qū)主栽品種。

1.2 試驗設(shè)計

試驗選用2種育苗載體：有機質(zhì)型育苗基質(zhì)和營養(yǎng)土。有機質(zhì)型育苗基質(zhì)為遼寧省水稻研究所配制；營養(yǎng)土取自遼寧省水稻研究所試驗田，2者添加肥料及調(diào)試劑一致。苗期試驗分別于 2018年和2019年4月15日播種，采用塑料硬盤育秧(規(guī)格58 cm×28 cm×3 cm)，基質(zhì)和營養(yǎng)土各播150盤，播種量為浸泡種100 g(約4000粒/盤)，秧盤分三個區(qū)域擺放，每區(qū)域基質(zhì)和營養(yǎng)土各50盤，每行10盤，共5行。于1葉1心期，對秧苗進行噴水處理，時間間隔為24 h、48 h和72 h(基質(zhì)育秧秧苗間隔24 h噴水以J24表示，其余類推；營養(yǎng)土育秧秧苗間隔24 h噴水以Y24表示，其余類推)，每次噴水0.5 h，至秧盤內(nèi)含水量達到飽和，且苗床濕潤。水分處理期間苗床溫度及秧盤內(nèi)基質(zhì)和土壤的含水量情況如圖 1～2。

分別于2018年和2019年5月15日采用久保田乘坐式5SPV-6CMD型6行高速插秧機插秧，插秧密度為30.0 cm×16.7 cm。大田氮肥(尿素，折合成純氮)、磷肥(鈣鎂磷肥，折合成 P2O5)和鉀肥(氯化鉀，折合成 K2O)用量分別為 225 kg/hm2，、70 kg/hm2和 75 kg/hm2，氮肥按m基肥∶m分蘗肥∶m穗肥=5∶3∶2施用，磷肥全部作基肥，鉀肥按m基肥∶m穗肥=3∶2施用。大田水分管理及病蟲草害防治按常規(guī)管理進行。移栽采用隨機區(qū)組大區(qū)試驗，每處理作業(yè)區(qū)域3次重復(fù)，為實現(xiàn)機械化作業(yè)效果，每區(qū)域?qū)嶋H插秧面積大于360 m2，試驗調(diào)查區(qū)為去除邊行后區(qū)域。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 秧苗素質(zhì)

于5月12日(移栽前3 d)，按對角線法選擇代表性秧苗3盤，每盤取代表性秧苗30株，測定秧苗葉齡、株高、根長、根數(shù)、莖基寬(距秧苗生根處1 cm)，每盤另取 100株秧苗測定百株地上部干質(zhì)量、百株根干質(zhì)量和根冠比。具體操作為將秧苗地上部分與根系分開，置于105℃烘箱中殺青0.5 h后，80℃下烘干至恒重，根冠比=秧苗根干質(zhì)量/秧苗地上部干質(zhì)量。

圖2 水分處理期間含水量情況Fig. 2. Moisture content during water treatment.

1.3.2 移栽質(zhì)量及緩苗情況

于移栽后2 d，每小區(qū)調(diào)查6行(插秧機作業(yè)寬幅)，每行36穴，調(diào)查漏插穴數(shù)，漏插率(%)=漏插穴數(shù)/調(diào)查穴數(shù)×100。于移栽后2 d，每小區(qū)選取代表點，調(diào)查6行，每行7穴，調(diào)查總株數(shù)和傷秧株數(shù)，傷株率(%)=傷秧株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100。

于移栽后3 d，每小區(qū)選取4處生長一致，具有代表性的連續(xù)10株水稻作為代表點，每3 d調(diào)查1處定點秧苗的新根數(shù)量，共調(diào)查4次。

1.3.3 葉綠素?zé)晒鈪?shù)

于移栽后 5 d，每小區(qū)選取長勢相對一致的秧苗，采用便攜式脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x(MINI-PAM，德國)，測量秧苗第3片葉葉綠素?zé)晒鈪?shù)。

1.3.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

成熟期每小區(qū)按平均有效穗數(shù)選取 20叢代表性水稻考種，測定每穗總粒數(shù)、實粒數(shù)、千粒重和結(jié)實率。收獲時每小區(qū)實打?qū)嵤?，晾干后測定稻谷質(zhì)量和含水量，按標(biāo)準(zhǔn)含水量14.5%折算水稻產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分處理對秧苗素質(zhì)的影響

2.1.1 水分處理對秧苗地上部性狀的影響

由表1表可知，播種后27 d，各水分處理秧苗均生長至3葉1心階段，水分處理間葉齡差異不顯著，說明噴水時間間隔由24 h延長至72 h對秧苗的生育進程作用不明顯。間隔72 h噴水處理秧苗的SPAD值最大，顯著高于24 h處理，2018年Y72處理顯著高于Y48處理，其余情況下高于48 h處理但無顯著差異。隨噴水時間間隔的延長，秧苗株高降低，2018年J72株高顯著低于J24和J48，Y72顯著低于 Y24，低于 Y48但差異不顯著，2019年間隔72 h噴水處理株高顯著低于24 h和48 h處理。秧苗地上部干質(zhì)量也表現(xiàn)出隨噴水時間間隔的延長而降低的規(guī)律，2年的試驗結(jié)果顯示間隔72 h噴水處理秧苗的地上部干質(zhì)量顯著低于24 h處理，且2019年J72的地上部干質(zhì)量顯著低于J48，其余情況下低于間隔48 h噴水處理但無顯著差異。

2018年和2019年，基質(zhì)和營養(yǎng)土秧苗的葉色值(SPAD)表現(xiàn)出隨噴水間隔時間延長而升高的趨勢，株高和地上部分干質(zhì)量表現(xiàn)出相反的趨勢。這說明水稻苗期控制水分，能夠抑制秧苗地上部分的生長，降低秧苗的株高和地上部分干質(zhì)量。

表1 水分處理對秧苗地上部性狀的影響Table 1. Effects of water treatment on the aboveground part traits of rice seedlings.

表2 水分處理對秧苗根系的影響Table 2. Effects of water treatment on roots of rice seedlings.

2.1.2 水分處理對秧苗根系的影響

根數(shù)、根長、根干質(zhì)量是根系生長情況的重要指標(biāo)，對其進行分析可知(表2)，隨噴水時間間隔的延長，秧苗的根數(shù)增加，結(jié)果顯示間隔72 h噴水處理的根數(shù)顯著多于24 h和48 h處理，僅2018年Y72與Y48差異未達顯著水平。秧苗的根干質(zhì)量也隨噴水時間間隔的延長而增加，結(jié)果顯示間隔72 h噴水處理的根干質(zhì)量顯著大于24 h處理和48 h處理，僅2018年J72的根干質(zhì)量與J48差異未達到顯著水平。延長噴水時間間隔，能夠促進根系生長，抑制秧苗地上部分生長，2年試驗結(jié)果顯示，間隔72 h噴水處理的根冠比顯著大于24 h處理和48 h處理。

2018年和2019年，基質(zhì)和營養(yǎng)土秧苗的根數(shù)、根干質(zhì)量、根冠比均表現(xiàn)出隨噴水間隔延長而增加的趨勢，說明苗期延長噴水時間間隔，能夠促進秧苗根系生長，增加秧苗的根數(shù)和根干質(zhì)量，增大秧苗的根冠比。

表3 水分處理對秧苗移栽質(zhì)量的影響Table 3. Effects of water treatment on the quality of mechanically transplanted rice seedlings.

表4 水分處理對移栽后秧苗新根數(shù)量的影響Table 4. Effect of water treatment on the number of new roots of mechanically transplanted rice seedlings.

2.2 水分處理對秧苗機插質(zhì)量的影響

漏插率和傷株率是水稻秧苗機插質(zhì)量的主要指標(biāo)，能夠影響大田移栽的基本苗數(shù)量。分析可知(表3)，2018年和2019年，基質(zhì)和營養(yǎng)土秧苗間隔72 h噴水處理機插的漏插率均顯著低于24 h處理，且2018年Y72顯著低于Y48，其余情況下低于48 h處理但無顯著差異。除2019年Y72傷株率低于Y48處理外，2018年和2019年間隔72 h噴水處理秧苗的傷株率顯著低于24 h和48 h處理。2018年和2019年，間隔72 h噴水處理的移栽基本苗數(shù)量顯著高于24 h處理，且2019年J72顯著高于J48，其他情況下高于48 h處理但無顯著差異。

2018年和2019年，基質(zhì)和營養(yǎng)土秧苗的漏插率和傷株率均表現(xiàn)出隨噴水間隔延長而降低的趨勢，基本苗數(shù)量則正好相反，說明噴水時間間隔的延長，提高了秧苗素質(zhì)，從而降低了秧苗的漏插率和傷株率，使移栽的基本苗數(shù)量增加。

2.3 水分處理對緩苗情況的影響

2.3.1 水分處理對移栽后秧苗新根數(shù)量的影響

由表4可知，2018年和2019年秧苗在機械化移栽后3 d至12 d，間隔72 h噴水處理秧苗的新根數(shù)最多，48 h處理次之，24 h處理最少，其中間隔72 h噴水處理與24 h處理秧苗移栽后的新根數(shù)量差異達到顯著水平。在機插后3-6 d，間隔72 h噴水處理的新根增加數(shù)量最多，48 h處理次之，24 h處理最少，其中72 h與24 h處理差異達到顯著水平。機插后6-9 d，間隔72 h噴水處理秧苗新根增加數(shù)量顯著高于24 h處理，且2018年顯著高于48 h處理。在機插后9-12 d，間隔24 h噴水處理新根的增量最多，顯著高于48 h和72 h處理。在移栽后初期，間隔 72 h噴水處理秧苗新根增加數(shù)量多，而24 h處理秧苗在移栽后9-10 d新根增加量才處于較高水平，說明72 h處理的秧苗移栽后，緩苗期短，活棵迅速。

2.3.2 水分處理對秧苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

不同噴水間隔處理秧苗移栽后最大光化學(xué)量子產(chǎn)量(Fv/Fm)(圖 3)為 0.63～0.71，其中 J72的Fv/Fm值最高，顯著高于J24和J48，Y72的Fv/Fm值顯著高于Y24，2018年高于Y48但差異不顯著，2019年顯著高于 Y48。2年測量結(jié)果顯示，間隔72 h噴水處理的實際光化學(xué)量子產(chǎn)量(Yield)顯著高于24 h處理和48 h處理。2018年和2019年Fv/Fm和Yield兩項參數(shù)表現(xiàn)出隨噴水間隔延長而上升的趨勢。

2018年和2019年研究結(jié)果表明，移栽后間隔72 h噴水處理秧苗的光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)最大，顯著高于24 h處理，高于48 h處理但差異不顯著。間隔72 h噴水處理秧苗的非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)顯著高于24 h和48 h處理。2018年和2019年qP和 NPQ兩項參數(shù)表現(xiàn)出隨噴水間隔時間延長而上升的趨勢，說明72 h處理的秧苗活性較高，耗散多余光能的能力更強。

圖3 水分處理對秧苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Flg. 3. Effect of water treatment on chlorophyll fluorescence parameters.

2.4 水分處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和結(jié)實率能夠影響水稻的產(chǎn)量。分析可知(表5)，兩年的產(chǎn)量均以J72的產(chǎn)量最高、Y72次之，兩者2018年和2019年分別為10.32 kg/hm2、10.27 kg/hm2和 10.90 kg/hm2、10.79 kg/hm2。除2019年Y72的產(chǎn)量與Y48差異未達到顯著水平外，間隔72 h噴水處理產(chǎn)量均顯著高于24 h處理和48 h處理。其中，2018年J72產(chǎn)量比J24和J48分別高7.17%和3.72%，Y72比Y24和Y48分別高7.31%和3.74%；2019年J72產(chǎn)量比J24和J48分別高 10.21%和 5.42%，Y72比 Y24和 Y48分別高11.70%和5.17%。

產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，2018年間隔72 h噴水處理有效穗數(shù)顯著高于24 h處理，高于48 h處理但差異未達到顯著水平；2019年，間隔72 h噴水處理有效穗數(shù)顯著高于24 h處理和48 h處理。間隔72 h噴水處理的結(jié)實率顯著大于24 h處理，且2019年Y72顯著高于Y48，其余情況下高于48 h處理但差異不顯著。各處理間每穗穎花數(shù)、千粒重與差異不顯著。

表5 水分處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 5. Effect of water treatment on rice grain yield and its components.

3 討論

育秧是水稻生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅決定了秧苗素質(zhì)，而且影響水稻的產(chǎn)量。如若秧苗素質(zhì)低，不僅機插質(zhì)量差，緩苗活棵慢，且造成分蘗發(fā)生晚，有效穗數(shù)降低，產(chǎn)量下降[11,22-23]。由此可見，秧苗素質(zhì)對水稻各階段的生長均有影響，從而影響水稻的最終產(chǎn)量。本研究發(fā)現(xiàn)，采用基質(zhì)和營養(yǎng)土培育秧苗，在苗期延長噴水時間間隔，均能夠增強水稻秧苗素質(zhì)，顯著提高水稻產(chǎn)量。延長噴水時間間隔后，秧苗地上部分生長顯著受到抑制，秧苗株高得到有效控制，同時水分的虧缺促進了秧苗根系生長，增大秧苗的根冠比，提高了秧苗素質(zhì)，增強了秧苗對脅迫的適應(yīng)能力。這與前人苗期進行適度干旱脅迫能夠提高水稻秧苗素質(zhì)的研究結(jié)論一致[24-26]。

噴水間隔的延長，提高了水稻的秧苗素質(zhì)，使其在移栽時機插質(zhì)量好，移栽后緩苗活棵迅速。噴水間隔延長處理的秧苗，傷株率和漏插率更低，究其原因，延長噴水間隔的秧苗，株高降低，株高的降低能夠減輕移栽時插秧機秧針對秧苗的機械損傷，從而降低秧苗的傷株率；水分的虧缺促進了秧苗根系發(fā)育，增強了秧苗的根系盤結(jié)力，使秧苗呈毯狀不易松散，有利于降低秧苗的漏插率。傷株率和漏插率的降低，能夠保證大田的基本苗數(shù)量，為隨后的莖蘗增加奠定基礎(chǔ)，為成熟期獲得更多有效穗數(shù)提供有力支撐。噴水間隔延長的秧苗移栽后緩苗活棵迅速，間隔72 h噴水處理秧苗新根數(shù)量增加最多，且在移栽后12 d內(nèi)，72 h處理秧苗的新根數(shù)量一直高于其他處理，這得益于苗期適度的水分虧缺有利于增強秧苗的發(fā)根力，而水分充足則會削弱秧苗移栽后在大田期的發(fā)根優(yōu)勢[27-28]。

葉綠素?zé)晒鈪?shù)能夠反映植株的光合生理狀況[29-31]。本研究發(fā)現(xiàn)，延長噴水間隔的秧苗，其葉綠素?zé)晒鈪?shù)處于較高水平。移栽過程中秧苗受到機械損傷[32]，移栽后秧苗的生長環(huán)境發(fā)生改變，秧苗受到一定程度的脅迫。在脅迫條件下，植物光合作用受到影響，F(xiàn)v/Fm值會明顯下降[29,33]。本研究中間隔 72 h噴水處理秧苗的葉綠素?zé)晒鈪?shù)(Fv/Fm、Yield、qP、NPQ)高于其他處理，說明秧苗移栽時受到的機械損傷更低，對大田環(huán)境的適應(yīng)性更強，光合作用處于更佳狀態(tài)。葉綠素?zé)晒鈪?shù)的分析結(jié)果為上述結(jié)論提供了光合生理參數(shù)佐證。

噴水間隔延長處理的秧苗，有效穗數(shù)和結(jié)實率顯著提高，但每穗穎花數(shù)和千粒重變化不大。延長噴水時間間隔，一方面降低了秧苗的傷株率和漏插率，保證了大田的基本苗數(shù)量；另一方面秧苗移栽后發(fā)根力強，秧苗迅速適應(yīng)大田環(huán)境進入到營養(yǎng)生長階段。兩方面因素促進了秧苗莖蘗增加與莖蘗成穗，營養(yǎng)生長階段物質(zhì)積累多，有利于灌漿時期物質(zhì)轉(zhuǎn)運，提高了結(jié)實率。

4 結(jié)論

秧苗1葉1心期后噴水時間間隔延長至72 h，可以有效抑制秧苗地上部分生長，降低秧苗的株高，促進秧苗根系生長，增加秧苗的根數(shù)，增大秧苗的根冠比，提高秧苗素質(zhì)。秧苗素質(zhì)的提高，提高了機插質(zhì)量，為移栽后快速緩苗活棵奠定基礎(chǔ)，使秧苗更快的進入到營養(yǎng)生長階段，增加單位面積有效穗數(shù)，保證了水稻產(chǎn)量。