蘇打鹽堿地水稻基質(zhì)板育苗的產(chǎn)量品質(zhì)效應(yīng)研究

趙海成，聶強，辛明強，劉夢紅，鄭桂萍，錢永德，呂艷東，殷大偉，李紅宇

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)與作物種質(zhì)改良重點實驗室，大慶163319；2.北大荒農(nóng)墾集團有限公司建三江分公司農(nóng)業(yè)發(fā)展部；3.黑龍江北大荒農(nóng)業(yè)股份有限公司）

目前，全球約有9億hm2土地遭受鹽堿危害，占世界總耕地面積的20%[1-2]。由于全球氣候變化、人口增長、工業(yè)污染加劇、灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展和化肥使用不當(dāng)?shù)纫蛩赜绊?，土壤鹽堿化日趨嚴(yán)重。預(yù)計未來25年內(nèi)30%的耕地鹽堿化，2050年將達(dá)到50%。我國受鹽堿危害的土壤約667萬hm2，近1/5的耕地發(fā)生了鹽堿化[3]。黑龍江省是我國寒地粳稻種植面積最大的省份，而松嫩平原鹽堿地嚴(yán)重限制了糧食產(chǎn)量的增加。松嫩平原是世界三大蘇打鹽堿地集中分布地區(qū)之一，現(xiàn)有鹽堿化土地面積約342 hm2，主要分布在吉林省和黑龍江省西部地區(qū)[4]。研究表明，水稻生長的水環(huán)境對土壤的可溶性鹽堿起到淋溶作用，水稻自身特有的生物作用 也能減少鹽堿危害[5-6]。因此水稻常作為改良鹽堿地的首選作物[7]。所以，鹽堿地種水稻不僅利于提高水稻總產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入，更利于生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展。

前人研究將可再生性植物資源（水稻、玉米秸稈、草炭等）通過吸附式工藝成型，高溫烘干制作成水稻無土育秧基質(zhì)板，且與土壤育苗相比，不僅孔隙度大、通透性強、而且高效、節(jié)能并避免了土傳病害，輕便環(huán)保便于遠(yuǎn)距離運輸，并對水稻苗期的培養(yǎng)壯苗有很大的作用[8]，是未來實現(xiàn)無土工廠化育苗的關(guān)鍵所在。基質(zhì)板隨秧苗移栽到本田中，利于增加土壤有機質(zhì)含量，改善了土壤結(jié)構(gòu)，起到培肥地力的作用，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到推動作用[9]。制約水稻增產(chǎn)增效的因素較多，其中育苗環(huán)節(jié)中的播種量、育苗基質(zhì)等因素會不同程度地影響水稻秧苗素質(zhì)及秧苗移栽大田后的產(chǎn)量性狀[10]。周青等[11]研究表明，有機基質(zhì)育出的秧苗葉面積較大，莖基部較寬，根系數(shù)量多、活力強、移栽后發(fā)根力好，比營養(yǎng)土育秧更符合機插秧的要求，分蘗早生快發(fā)、莖蘗成穗率高，具有良好的增產(chǎn)效果。李睿等[12]研究認(rèn)為，沸石基質(zhì)和稻殼灰基質(zhì)培育的秧苗生長速率快，葉齡、株高適宜，葉綠素含量高，不定根數(shù)多，地上干重和根干重大，適合機插秧。鄧飛等[13]研究認(rèn)為，干物質(zhì)的積累量和產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)的關(guān)系，植株干物質(zhì)積累量越多，所獲得產(chǎn)量就越高。雷武生等[14]研究將酒糟作為水稻育苗基質(zhì)，秧苗綜合素質(zhì)較好，對后期本田產(chǎn)量的提升有促進(jìn)的作用。金軍等[15]研究認(rèn)為，基質(zhì)板所培育的秧苗移栽至本田時，在田間會表現(xiàn)出一定的生長優(yōu)勢，提高水稻生長后期的個體生長質(zhì)量，分蘗成穗率高，穗數(shù)增加，進(jìn)而提高生物產(chǎn)量。張亞東等[16]研究表明，秧苗素質(zhì)及培育的時間，影響著稻米的營養(yǎng)品質(zhì)及加工品質(zhì)。張忠臣等[17]研究認(rèn)為，基質(zhì)對稻米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素與稻米的蒸煮食味品質(zhì)性狀具有提高的作用。

針對黑龍江半干旱區(qū)鹽堿地秧苗素質(zhì)差，鹽堿地的土傳病害，培育壯苗取土困難，水稻產(chǎn)量低及品質(zhì)差的等問題，研究了鹽堿地基質(zhì)板育苗對寒地水稻產(chǎn)量品質(zhì)的影響。目前，生產(chǎn)上已有與機械栽插相配套的軟盤育秧、硬盤育秧等技術(shù)，但水稻育秧仍以營養(yǎng)土為主。關(guān)于育秧方式、播種量及秧齡對機插秧苗素質(zhì)的影響報道也較多[18-19]，但在鹽堿地基質(zhì)板育苗和專用營養(yǎng)液的組合效果研究尚未見報道。為實現(xiàn)鹽堿地培育壯苗和工廠化育秧技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為墾粳5號，主莖12片葉，株高87 cm左右，出苗至成熟生育日數(shù)135 d左右，需≥10℃活動積溫2 450℃左右，

基質(zhì)板主要成分為草炭、水稻、玉米秸稈、椰殼粉等按一定比例配制，由黑龍江稻樂農(nóng)業(yè)科技有限公司提供，基質(zhì)板理化性狀如表1。

表1 基質(zhì)板理化性狀Table 1 Physical and chemical properties of substrate

基質(zhì)板育苗專用營養(yǎng)液配方由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)水稻研究室以大量元素和中微量元素按照一定比例配置而成。道思旺壯秧劑內(nèi)含營養(yǎng)劑、調(diào)酸劑、生物制劑，可滿足水稻三葉一心前的養(yǎng)分需求，由佳木斯三興農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)有限公司提供。

1.2 試驗地情況

試驗于2019年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校內(nèi)試驗基地進(jìn)行。供試土壤為蘇打鹽堿土，土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)見表2。

表2 土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)Table 2 Basic physical and chemical properties of soil

1.3 試驗設(shè)計

于2019年4月～10月進(jìn)行，大田試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，共5個處理，3次重復(fù)。設(shè)置處理A為壯秧劑土+平盤+清水（常規(guī)對照）；處理B為基質(zhì)板+平盤+專用營養(yǎng)液1；處理C為基質(zhì)板+平盤+專用營養(yǎng)液2+覆蓋白土；處理D為基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液1；處理E為基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液2。于4月18日播種，播種量為芽種125 g·盤-1，5月23日移栽，每穴移栽5苗，小區(qū)面積為30 m2，每個小區(qū)10行，行長10 m，插秧規(guī)格為行距30 cm×穴距12 cm，邊際設(shè)有6個保護行。專用營養(yǎng)液分兩個時期施用（秧苗立針期和葉齡1.5～2.5葉期），本田管理同常規(guī)生產(chǎn)，成熟期進(jìn)行收獲。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 秧苗素質(zhì)的測定

移栽前進(jìn)行考察30株秧苗的株高、葉齡、根長、根數(shù)、莖基寬、百株地上干重、百株地下干重，測定方法均參考《水稻田間試驗方法與測定技術(shù)》[20]。

1.4.2 分蘗成穗率的測定

田間選取有代表性的植株15穴，每隔5天調(diào)查一次莖數(shù)，計算分蘗成穗率。

分蘗成穗率%=（有效穗數(shù)-基本苗數(shù)）（/最大莖數(shù)-基本苗數(shù)）×100%。

1.4.3 干物質(zhì)積累和葉面積指數(shù)的測定

于分蘗期、齊穗期、灌漿期和成熟期每處理根據(jù)平均莖數(shù)取長勢均勻植株4穴，分葉片、莖鞘、穗三部分，105℃殺青30 min，80℃烘干至恒重，即4次重復(fù)，考察各部分干重，用長×寬×0.75（系數(shù)）法測定1/2莖數(shù)的葉面積，采用干重法求出每穴的總?cè)~面積。并計算出干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)。

1.4.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

成熟期每個處理連續(xù)調(diào)查15穴植株的穗數(shù)，按平均穗數(shù)取植株4穴，帶回室內(nèi)進(jìn)行考種，陰涼通風(fēng)處風(fēng)干后，考察每穴的穗數(shù)、穗粒數(shù)，實粒數(shù)、空粒數(shù)和秕粒數(shù)，并稱重記錄，計算各處理結(jié)實率、千粒重及產(chǎn)量。

1.4.5 稻米品質(zhì)測定

水稻脫粒后放通風(fēng)陰涼處陰干后，每處理4次重復(fù)，每次重復(fù)200 g稻谷，按照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)-優(yōu)質(zhì)稻谷（GB/T17891-2017）測定加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)及食味品質(zhì)。采用米飯食味計（STA1A）自動測定米飯的食味值。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS12.05軟件進(jìn)行整理和分析，用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理秧苗素質(zhì)的比較

表3結(jié)果表明，葉齡呈現(xiàn)處理E＞處理B＞處理C＞處理D＞處理A，各處理較處理A分別提高了4.86%、3.95%、2.43%、1.82%，差異均不顯著；株高以處理E最高為12.78 cm，與CK差異不顯著，但極顯著高于處理D；處理B、處理C和處理D的根長均低于處理A，差異不顯著，處理E根長極顯著高于處理A，提高了10.42%；處理E的根數(shù)極顯著高于處理A和處理D，分別提高了9.41%、4.82%，處理B、處理C與處理A的根數(shù)差異均不顯著，呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢；莖基寬以處理E最大為1.36 cm，處理E和處理A的莖基寬差異不顯著，二者顯著高于處理D，其他處理間差異不顯著；百株地上干重以處理E最大為2.11 g，與處理A差異不顯著，但顯著高于處理D，增加了12.23%；百株地下干重以處理E最大為1.29 g，與處理A、處理D差異顯著或極顯著，分別提高了13.16%、19.44%。

表3 不同處理秧苗素質(zhì)的比較Table 3 Comparison of seedling quality of different treatments

2.2 不同處理分蘗成穗率的比較

圖1結(jié)果表明，各處理間分蘗成穗率呈現(xiàn)處理B＞處理E＞處理C＞處理A＞處理D，處理D分蘗成穗率低于處理A，差異不顯著，其余處理均高于處理A，分別提高了1.72%、1.11%、1.30%，差異均不顯著。

圖1 不同處理分蘗成穗率的比較Fig.1 Comparison of tillering panicle rate in different treatments

2.3 不同處理各時期干物質(zhì)積累量和葉面積指數(shù)的比較

圖2結(jié)果表明，分蘗期干物質(zhì)積累量以處理E最大為1.02 g·穴-1，極顯著高于處理D，提高了30.77%、其他處理間差異均不顯著；齊穗期處理E干物質(zhì)積累量最大為26.96 g·穴-1，處理E和處理C齊穗期干物質(zhì)積累極顯著高于處理A，較處理A分別提了6.56%、3.32%，灌漿期處理E干物質(zhì)積累量最大為36.92 g·穴-1，處理E和處理C灌漿期干物質(zhì)積累極顯著高于處理A，較處理A分別提了9.04%、5.26%，處理E成熟期干物質(zhì)積累量最大為42.72 g·穴-1，處理E成熟期干物質(zhì)積累極顯著高于處理A，提高了5.38%，處理B成熟期干物質(zhì)積累量極顯著高于處理A，提高了2.96%。

圖2 不同處理各時期干物質(zhì)積累量的比較Fig.2 Comparison of the accumulation of dry matterin in different treatment period

圖3結(jié)果表明，分蘗期處理B、處理C、處理E葉面積指數(shù)極顯著高于處理A，分別提高了11.21%、13.08%、20.56%；齊穗期處理C、處理E顯著或極顯著高于處理A，分別提高了4.48%、8.46%；成熟期處理B、處理C、處理D、處理E葉面積指數(shù)極顯著高于處理A，分別提高了8.62%、12.07%、8.62%、13.79%，各時期葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為先升高后降低。

圖3 不同處理各時期葉面積指數(shù)的比較Fig.3 Comparison of leaf area index in different treatment periods

2.4 不同處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的比較

表4結(jié)果表明，穗數(shù)呈現(xiàn)處理E＞處理C＞處理B＞處理D＞處理A，與處理A相比差異極顯著，分別提高了4.23%、3.48%、3.18%、1.34%。穗粒數(shù)以處理E最大為87.88粒/穗，極顯著高于處理A和處理D，分別提高了3.00%、2.75%。各處理結(jié)實率均高于處理A，但差異不顯著。千粒重以處理E最大26.32 g，與處理A相比差異不顯著，顯著高于處理D，較處理D提高了4.82%。產(chǎn)量呈現(xiàn)處理E＞處理C＞處理B＞處理D＞處理A，其中處理E、處理C、處理B的產(chǎn)量顯著或極顯著高于處理A，分別提高了4.16%、2.29%、1.73%。

表4 不同處理產(chǎn)量及其構(gòu)成的比較Table 4 Comparison of yield and yield composition in different treatments

2.5 不同處理品質(zhì)指標(biāo)的比較

2.5.1 加工品質(zhì)的比較

表5結(jié)果表明，糙米率呈現(xiàn)處理E＞處理A＞處理D＞處理B＞處理C，處理E糙米率顯著高于處理A，提高了0.41%，與處理D差異不顯著；各處理間精米率均高于處理A，差異不顯著；整精米率各處理間均顯著或極顯著高于處理A，與處理A相比，分別提高了6.07%、4.74%、4.45%、4.53%。

表5 加工品質(zhì)的比較Table 5 Comparison of processing quality

2.5.2外觀品質(zhì)的比較

表6結(jié)果表明，處理E的堊白粒率高于處理A，增加了6.99%，處理B、處理C和處理D的堊白粒率均低于處理A，差異不顯著；處理B、處理C和處理D的堊百度均低于處理A，差異不顯著，處理E的堊白度高于處理A，提高了5.20%。堊白粒率和堊白度以處理D最低分別為15.15%、8.08%。

表6 外觀品質(zhì)的比較Table 6 Comparison of appearance quality

2.5.3 營養(yǎng)及食味品質(zhì)的比較

表7結(jié)果表明，處理B、處理C的蛋白質(zhì)含量顯著或極顯著高于處理A，分別提高了1.60%、2.14%，以處理D蛋白質(zhì)含量最低為9.33%，處理E的蛋白質(zhì)含量高于處理A，差異不顯著；處理B的直鏈淀粉含量顯著均高于處理A，提高了4.90%，處理C、處理D、處理E的直鏈淀粉含量與處理A差異不顯著；食味值以處理D最大為72.23分，顯著高于處理A和處理E，分別提高了3.96分、3.26分，其中處理B和處理C食味值均高于處理A。

表7 營養(yǎng)及食味品質(zhì)的比較Table 7 Comparison of nutrition and taste quality

3 討論

培育出適宜機插的健壯秧苗,有利于提高機插效率，節(jié)約栽培成本，保證水稻高產(chǎn)[21]。白懷瑾等[22]研究表明，可降解盤基質(zhì)育秧相對于其他育秧方式，秧苗生長速度快，莖基部肥大，葉片較長較寬，秧苗素質(zhì)好；大田期表現(xiàn)為植株生長健壯，分蘗力強，產(chǎn)量較高。楊振東等[23]研究認(rèn)為，基質(zhì)板育苗，對秧苗的根長、根數(shù)、苗高均有提高作用。梁啟全等[24]研究出的基質(zhì)配方，使水稻秧苗葉挺、根長、根數(shù)多，提高了秧苗素質(zhì)，可以替代床土培育稻苗。研究結(jié)果表明，基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液2的葉齡、根長、根數(shù)、百株地上干重、地下干重較CK分別提高了4.86%、10.42%、9.41%、11.05%、13.16%，有效提升水稻的秧苗素質(zhì)，為培育壯苗提供保障。

水稻的產(chǎn)量是由有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重4個產(chǎn)量構(gòu)成因子構(gòu)成。吳娜等[25]研究基質(zhì)板育苗水稻秧苗發(fā)病少，根系發(fā)達(dá)，后期的有效穗數(shù)增多，最終使水稻產(chǎn)量得到提高。試驗研究表明，從秧苗整體素質(zhì)來看，基質(zhì)板處理強于常規(guī)對照。移栽本田后秧苗返青快，增加了穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重進(jìn)而提高產(chǎn)量，生產(chǎn)中應(yīng)用水稻育秧基質(zhì)板可實現(xiàn)環(huán)保、高效、增產(chǎn)的目的，這一結(jié)論與前人的研究的結(jié)果相一致[26]?；|(zhì)板育出的秧苗素質(zhì)整體優(yōu)于壯秧劑土，且秧苗移栽后的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)具有一致性，這可能與秧苗的生長環(huán)境密切相關(guān)。基質(zhì)板育秧代替?zhèn)鹘y(tǒng)的壯秧劑土，能有效克服取土難及取土帶來的雜草、土傳病害等一系列問題，由于基質(zhì)板是以農(nóng)業(yè)秸稈為主要原材料，經(jīng)無害化工藝處理，優(yōu)化配方，形成適合于水稻秧苗生長的育秧介質(zhì)。

關(guān)于基質(zhì)育苗對水稻品質(zhì)影響的研究文獻(xiàn)較少，對于水稻品質(zhì)方面試驗結(jié)果表明，加工品質(zhì)以處理D最大，外觀品質(zhì)以處理C最低，處理D的直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量最低，進(jìn)而改善了稻米的食味值。張忠臣等[27]研究表明，新基質(zhì)育苗與土壤育苗相比，在糙米率、精米率和稻米食味值三方面分別提高了0.24%、0.03%和4.0%，直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量上分別降低0.53%和0.15%。說明新基質(zhì)育苗與傳統(tǒng)土壤育苗在加工品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)性狀略好一些。陳立強等[28]研究表明，鹽堿土并沒有降低稻米的加工品質(zhì)，而降低了糙米蛋白質(zhì)含量。劉建等[29]研究認(rèn)為，蛋白質(zhì)與食味值呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明蛋白質(zhì)含量越高，食味評分值就越低。試驗研究結(jié)果與前人研究結(jié)果一致，以基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液1的蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量最低分別為9.33%、16.24%，且稻米食味值較壯秧劑土+平盤+清水（常規(guī)對照）提高了3.96%。

4 結(jié)論

蘇打鹽堿地基質(zhì)板育苗水稻的秧苗素質(zhì)、產(chǎn)量整體優(yōu)于壯秧劑土（常規(guī)對照）。基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液2的葉齡、根長、根數(shù)、百株地上干重、地下干重較CK分別提高了4.86%、10.42%、9.41%、11.05%、13.16%，有效提升秧苗素質(zhì)，利于增加齊穗期和灌漿期的干物質(zhì)積累量。

基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液2的產(chǎn)量最大為10 662.00 kg·hm-2，較常規(guī)對照增產(chǎn)4.16%，產(chǎn)量的提高主要原因是穗數(shù)、穗粒數(shù)的增加，與CK相比差異達(dá)到了極顯著水平。

基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液2的加工品質(zhì)最佳，較常規(guī)對照分別提高了0.42%、0.93%、6.07%，以基質(zhì)板+缽形毯式盤+專用營養(yǎng)液1的營養(yǎng)品質(zhì)及食味值最佳分別為9.33%、16.24%、72.23分，且食味值較常規(guī)對照提高了3.96%。