基質(zhì)粒徑對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

李睿 于廣星 陳盈 董立強(qiáng) 王雙 李躍東*

（1 遼寧省水稻研究所，沈陽(yáng) 110101；2燈塔市農(nóng)業(yè)農(nóng)村事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 燈塔 111399；*通信作者：daozuosuo@126.com）

水稻工廠化育苗是培育機(jī)插壯秧的重要途徑，具有機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；忍卣鱗1-2]。工廠化育苗通過(guò)機(jī)械化播種、規(guī)模化育秧、標(biāo)準(zhǔn)化管理培育符合機(jī)插的健壯秧苗，是實(shí)現(xiàn)水稻種植全程機(jī)械化的重要環(huán)節(jié)[3-6]。工廠化育苗需要大量育苗載體。以營(yíng)養(yǎng)土作為育苗載體，存在取土量大、取土困難、破壞耕地及容易發(fā)生土傳病害等問(wèn)題[7-8]，無(wú)法滿足工廠化育苗的需求。基質(zhì)的研發(fā)生產(chǎn)能夠解決上述諸多問(wèn)題，為水稻工廠化無(wú)土育苗提供載體，是水稻規(guī)?；?、集約化育苗的重要保障。諸多學(xué)者在基質(zhì)研發(fā)方面做了大量研究，以草炭、有機(jī)質(zhì)發(fā)酵物、珍珠巖、蛭石等為材料研發(fā)水稻育苗基質(zhì)，取得了較好的育苗效果[9-12]。

粒徑能夠改變基質(zhì)的物理性質(zhì)，影響基質(zhì)的總孔隙度、通氣孔隙度、持水孔隙度等性狀，對(duì)秧苗生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生影響，但目前基質(zhì)粒徑對(duì)水稻秧苗素質(zhì)影響鮮有報(bào)道。本研究以水稻品種遼粳419 為試驗(yàn)材料，以不同粒徑腐熟牛糞秸稈基質(zhì)為育苗載體，比較分析了不同粒徑基質(zhì)所育秧苗素質(zhì)及移栽質(zhì)量的差異，為工廠化育苗提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2022 年4—5 月在遼寧省水稻研究所試驗(yàn)基地工廠化育苗智能溫室進(jìn)行，供試水稻品種為常規(guī)粳稻遼粳419，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(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選用的基質(zhì)其主要成分為牛糞和水稻秸稈，經(jīng)2 次發(fā)酵制備而成，屬于有機(jī)質(zhì)型育苗基質(zhì)，由遼寧省水稻研究所研制[13]。以漏篩設(shè)置3 種粒徑（T1，0~3 mm；T2，0~5 mm；T3，3~5 mm）處理。以營(yíng)養(yǎng)土為對(duì)照，取自遼寧省水稻研究所試驗(yàn)田。

4 月15 日播種，采用塑料硬盤(pán)育秧（規(guī)格58 cm×28 cm×3 cm），每個(gè)處理播種150 盤(pán)，播種量為浸泡種100 g（約4 000 粒/盤(pán)），秧盤(pán)分3 個(gè)區(qū)域擺放，每個(gè)區(qū)域每個(gè)處理50 盤(pán)，按5 行×10 盤(pán)擺放，秧苗采用旱育秧模式管理，人工補(bǔ)水不建立水層。5 月15 日機(jī)械化移栽秧苗，采用久保田乘坐式5SPV-6CMD 型6 行高速插秧機(jī)，栽插規(guī)格30 cm×20 cm。移栽采用隨機(jī)區(qū)組大區(qū)試驗(yàn)，每個(gè)處理作業(yè)區(qū)域3 次重復(fù)，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)效果，每個(gè)區(qū)域?qū)嶋H插秧面積大于60 m2，試驗(yàn)調(diào)查區(qū)為去除邊行后區(qū)域。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 基質(zhì)物理性質(zhì)

參照郭世榮[14]的方法，采用環(huán)刀法測(cè)定基質(zhì)的容重、總孔隙度、通氣空隙度、持水孔隙度、大小孔隙比。

1.3.2 秧苗素質(zhì)

于5 月12 日（移栽前3 d），按對(duì)角線法選擇代表性秧苗3 盤(pán)，每盤(pán)取代表性秧苗30 株，測(cè)定秧苗葉齡、株高、莖基寬（距秧苗生根處1 cm）、SPAD（使用SPAD-502 型葉綠素儀測(cè)定第3 葉中部）。

每盤(pán)取代表性植株5 株用于根系形態(tài)分析。用蒸餾水沖洗干凈秧苗根系表面附著物，使用根系掃描儀（Epson perfection V800 photo）掃描照片，利用根系分析系統(tǒng)（WinRHIZO pro 2016）進(jìn)行分析，測(cè)定總根長(zhǎng)、總表面積、根體積、根直徑及根尖數(shù)等根系形態(tài)參數(shù)。

每盤(pán)另取100 株秧苗測(cè)定百株地上部干質(zhì)量和百株根干質(zhì)量。具體操作：將秧苗地上部分與根系分開(kāi)，置于105 ℃烘箱殺青0.5 h，再于80 ℃條件下烘干至恒質(zhì)量后稱重。根冠比=地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量。壯苗指數(shù)=（莖基寬/苗高）×地上部干質(zhì)量[15]。

1.3.3 秧苗移栽質(zhì)量

于移栽后3 d，每小區(qū)選取調(diào)查6 行（插秧機(jī)作業(yè)寬幅），調(diào)查漏插叢數(shù)，計(jì)算漏插率（漏插率=漏插叢數(shù)/調(diào)查叢數(shù)）。于移栽后3 d，每小區(qū)選取代表點(diǎn)調(diào)查6行，調(diào)查總株數(shù)和傷秧株數(shù)，計(jì)算傷株率（傷株率=傷秧株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Execel 2010 和DPS18.10 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粒徑基質(zhì)物理性質(zhì)比較

從表1 可見(jiàn)，T1、T2、T3 處理基質(zhì)容重分別比CK顯著降低33.01%、38.84%和55.34%；T1 基質(zhì)總孔隙度、通氣孔隙度、大小孔隙比最小，而持水孔隙度最大；T3 基質(zhì)總孔隙度、通氣孔隙度、大小孔隙比最大，而持水孔隙度最小。上述結(jié)果表明，隨著粒徑的增加，基質(zhì)的總孔隙度、通氣孔隙度、大小孔隙比呈增大趨勢(shì)，而基質(zhì)的容重和持水孔隙度呈降低趨勢(shì)。

表1 不同粒徑基質(zhì)的物理性質(zhì)

2.2 不同粒徑基質(zhì)對(duì)秧苗素質(zhì)的影響

由表2 可知，不同處理秧苗的葉齡與葉色（SPAD）無(wú)顯著差異。T3 處理秧苗株高最大，T2 處理秧苗次之，二者顯著大于T1 處理秧苗；T2 處理秧苗莖基寬最大，T3 處理秧苗次之，二者顯著大于T1 處理秧苗；地上部干質(zhì)量T2 和T3 處理秧苗差異不顯著，二者均顯著高于T1 處理和CK 秧苗；T3 處理秧苗根干質(zhì)量顯著大于其他處理，T2 處理秧苗根干質(zhì)量顯著大于T1 處理和CK。由此可見(jiàn)，粒徑較大的基質(zhì)所培育秧苗，在株高、莖基寬、干物質(zhì)積累等方面更具有優(yōu)勢(shì)，秧苗生長(zhǎng)更加旺盛。

表2 不同粒徑基質(zhì)處理秧苗素質(zhì)

2.3 不同粒徑基質(zhì)對(duì)秧苗根系性狀的影響

由表3 可見(jiàn)，T3 處理秧苗根系總根長(zhǎng)、總表面積、總根尖數(shù)顯著大于CK 和T1 處理秧苗，大于T2 處理秧苗但差異不顯著；T3 處理秧苗的根系總體積最大，顯著大于T1 處理秧苗，大于T2 處理和CK 秧苗但未達(dá)顯著水平；T3 處理秧苗的根系平均直徑最小。秧苗總根長(zhǎng)、總表面積、總體積、根尖數(shù)等指標(biāo)表現(xiàn)出T3＞T2＞CK＞T1 的規(guī)律。由此可見(jiàn)，大粒徑基質(zhì)有利于水稻秧苗根系生長(zhǎng)發(fā)育。

表3 不同粒徑基質(zhì)秧苗根系性狀

2.4 不同粒徑基質(zhì)對(duì)秧苗充實(shí)度和壯苗指數(shù)的影響

對(duì)不同粒徑基質(zhì)秧苗的充實(shí)度和壯苗指數(shù)分析表明（圖1），T2 處理秧苗充實(shí)度最高，為1.68 g/cm，T1 處理秧苗充實(shí)度最低，為1.53 g/cm。T2 處理秧苗壯苗指數(shù)最高，為3.72，T1 處理秧苗壯苗指數(shù)最低，為3.25。秧苗的充實(shí)度和壯苗指數(shù)呈T2＞T3＞CK＞T1 的趨勢(shì)，說(shuō)明基質(zhì)粒徑小不利于培育健壯秧苗，秧苗充實(shí)度低，壯苗指標(biāo)差。

圖1 不同粒徑基質(zhì)處理秧苗充實(shí)度和壯苗指數(shù)

2.5 不同粒徑基質(zhì)對(duì)秧苗移栽質(zhì)量的影響

由表4 可見(jiàn)，T2 處理秧苗漏插率顯著低于其他處理，T3 處理秧苗漏插率最高，比T2 處理高1.3 個(gè)百分點(diǎn)；T2 處理秧苗的傷株率最低，顯著低于其他處理；各處理間大田基本苗數(shù)表現(xiàn)為T(mén)2＞T3＞CK＞T1，但處理間無(wú)顯著差異。綜上所述，T2 秧苗漏插率和傷株率最低，基本苗數(shù)最多，秧苗移栽質(zhì)量最好。

表4 不同粒徑基質(zhì)處理秧苗移栽質(zhì)量

3 討論

粒徑大小與基質(zhì)的物理性質(zhì)密切相關(guān)，直接影響容重、總孔隙度和大小孔隙比[16-17]。本研究中，隨著基質(zhì)粒徑的增加，基質(zhì)的容重降低，而總孔隙度、通氣孔隙度、大小孔隙比呈增大趨勢(shì)。

本研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)粒徑對(duì)水稻秧苗生育進(jìn)程作用不明顯，各處理秧苗葉齡無(wú)差異；基質(zhì)粒徑對(duì)水稻秧苗根系生長(zhǎng)影響顯著，小粒徑基質(zhì)（0~3 mm）培育的秧苗根干質(zhì)量、根系總長(zhǎng)、總表面積、總體積和根尖數(shù)等指標(biāo)均顯著低于大粒徑基質(zhì)（3~5 mm）培育的秧苗，也低于營(yíng)養(yǎng)土培育的秧苗但差異不顯著。其原因在于，小粒徑基質(zhì)緊實(shí)度高、容重大，基質(zhì)透氣透水性差，影響根系對(duì)氧氣、水分和營(yíng)養(yǎng)的吸收，進(jìn)而影響根系生長(zhǎng)；大粒徑基質(zhì)容重小，疏松透氣，利于根系生長(zhǎng)[18-19]。金軍等[20]認(rèn)為，秧苗根系發(fā)達(dá)，對(duì)水分和營(yíng)養(yǎng)吸收、運(yùn)輸?shù)哪芰Ω鼜?qiáng)，對(duì)促進(jìn)地上部生長(zhǎng)發(fā)育具有重要意義。本研究也發(fā)現(xiàn)，大粒徑基質(zhì)培育的秧苗不僅根系發(fā)達(dá)，地上部分同樣生長(zhǎng)旺盛，株高、莖基寬、地上部干質(zhì)量較小粒徑基質(zhì)培育秧苗均具有顯著優(yōu)勢(shì)。但3~5 mm 粒徑基質(zhì)由于孔隙度較大，水分易散失而干旱，增加了秧苗管理的難度。

粒徑通過(guò)改變基質(zhì)總孔隙度、通氣孔隙度等物理性狀，影響秧苗根系生長(zhǎng)發(fā)育。大粒徑基質(zhì)培育的秧苗根系發(fā)達(dá)，根系吸收運(yùn)輸水分和營(yíng)養(yǎng)能力強(qiáng)，促進(jìn)了地上部生長(zhǎng)，秧苗充實(shí)度高；小粒徑基質(zhì)培育的秧苗根系生長(zhǎng)受抑，根系吸收、運(yùn)輸能力差，影響地上部生長(zhǎng)，秧苗充實(shí)度較低。充實(shí)度較差的秧苗，在搬運(yùn)及秧針?biāo)撼哆^(guò)程中更易受到機(jī)械損傷，傷株率較高。本研究發(fā)現(xiàn)，0~5 mm 粒徑基質(zhì)培育的秧苗漏插率顯著低于0~3 mm粒徑基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)土培育的秧苗。這是因?yàn)?~5 mm 基質(zhì)培育的秧苗根系更加發(fā)達(dá)，根系盤(pán)結(jié)更好，秧苗呈毯狀不易松散，降低了秧苗的漏插率[21-23]。但3~5 mm 粒徑基質(zhì)培育的秧苗漏插率卻顯著增高，原因可能是大粒徑基質(zhì)雖利于根系生長(zhǎng)，但其固根能力較差，對(duì)根系的支撐作用不好，不利于機(jī)插[17,24-25]；另一方面大粒徑基質(zhì)容重較低，秧毯質(zhì)量較輕，秧毯的重力難以克服其在秧箱內(nèi)所受到的摩擦力，秧毯下滑不暢導(dǎo)致漏插。

4 結(jié)論

腐熟牛糞秸稈基質(zhì)粒徑控制在0~5 mm 范圍，有利于提高水稻秧苗素質(zhì)，秧苗莖基寬增大、根系發(fā)達(dá)、干物質(zhì)積累增加，充實(shí)度和壯苗指數(shù)提高；秧苗移栽后漏插率和傷株率顯著降低，保證了大田基本苗數(shù)，促進(jìn)秧苗早生快發(fā)，為水稻獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。