陳惠哲 向 鏡 王岳鈞 徐一成 陳葉平 張玉屏 張義凱 朱德峰,*

(1 中國水稻研究所/水稻生物學國家重點實驗室，浙江 杭州 310006； 2 浙江省種植業(yè)管理局，浙江 杭州 310020)

機械化種植是實現(xiàn)水稻全程機械化生產(chǎn)的關鍵[1-3]，機插秧是我國水稻機械化生產(chǎn)的主要發(fā)展方向，目前我國水稻機械化種植面積接近45%，主要以機插秧為主。推廣先進適用的育秧技術模式，解決育秧關鍵問題，培育標準化健壯機插秧苗，是我國機插秧技術發(fā)展的關鍵[4-5]。南方傳統(tǒng)水稻機插育秧模式通常是流水線播種后直接擺盤，或大田泥漿擺盤后手工播種育秧，由于出苗環(huán)境不可控，難以保證出苗適宜的溫濕度，育秧過程普遍存在出苗不整齊、爛種爛秧、秧苗病害嚴重等問題，秧苗素質差，影響機插效果。水稻疊盤出苗育秧模式，通過選用優(yōu)良品種、育秧基質、先進播種裝備、疊盤暗出苗、智能化出苗室、適宜溫濕度控制等關鍵技術，由專業(yè)育秧中心集中完成育秧播種和出苗，將針狀出苗秧連盤提供給育秧戶，然后于大棚或秧田等不同育秧場所完成后續(xù)育秧過程。該模式具有技術標準化程度高、育供秧能力強、育苗成本低等特點，有利于促進機插育秧社會化服務發(fā)展[6]。暗室疊盤出苗育秧模式，在浙江諸暨、蕭山、紹興、衢江等地試驗示范，已取得較好的應用效果[7-11]，認為育秧不受外界氣溫高低的影響，尤其是早稻育秧，出苗率高、出苗快、秧苗整齊健壯，可提高水稻機插產(chǎn)量。集中化、輕簡化、自動化和智能化是水稻機插育秧的方向發(fā)展[12]，隨著技術模式的進一步完善和成熟，水稻機插疊盤出苗育秧技術應用將越來越廣，但對其出苗育秧環(huán)境、種子出苗特性及秧苗機插效果的研究仍不明確。本研究以超級早稻品種中早39為材料，通過比較不同育秧模式下的溫濕度環(huán)境差異，并分析其對種子出苗特性、秧苗素質、機插效果和水稻產(chǎn)量等的影響，以期為水稻機插秧高產(chǎn)高效栽培提供參考，促進機插秧技術模式創(chuàng)新。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種為常規(guī)超級早秈稻中早39，由中國水稻研究所提供。

1.2 試驗設計

試驗于2016年在浙江諸暨育秧工廠及中國水稻研究所富陽試驗基地進行，設置3種育秧方式：① 疊盤出苗育秧(DP)，采用矢崎SYS-1000C播種流水線播種，中錦牌水稻機插育秧全基質，標準機插秧盤(內徑，長580 mm，寬280 mm，高28 mm)育秧，播種量120 g/盤，浸種催芽種子露白，播種后每20只秧盤垂直疊放整齊，置于暗室出苗，暗室四周采用具有遮光、保溫、保濕效果的泡沫夾芯板封閉，利用浙江托普儀器有限公司開發(fā)的育秧智能化監(jiān)測及控制平臺控溫控濕，其中設置溫度為30～32℃，濕度為90%，當種子80%出苗，芽長約0.5 cm時統(tǒng)一放入大棚育秧管理，具體操作過程如圖1；②大棚擺盤育秧(BP)，采用矢崎SYS-1000C播種流水線播種，中錦牌水稻機插育秧全基質，播種量120 g/盤，與疊盤出苗育秧不同之處在于流水線播種后，直接置于大棚，平鋪擺盤育秧；③傳統(tǒng)育秧(CK)，將稻田旱地土粉碎過篩，每100 kg土加250 g復合肥(N-P-K有效成份15-15-15)，攪拌均勻后做育秧土，播種量120 g/盤，手工播種，然后直接置于大棚，平鋪擺盤育秧。每處理20盤，3次重復。

于3月22日播種，提前做好選種、曬種，用25%咪鮮胺殺菌防病浸種48 h，催芽露白后按處理要求播種育秧，至秧苗在三葉期以上，秧苗秧齡30 d時，統(tǒng)一于4月21日用洋馬高速插秧機VP-6進行栽插，不同處理機插取秧一致，橫向取秧次數(shù)18次，縱向取秧設置在7檔，插后不補苗，每種模式分別按D1(機插規(guī)格30 cm×12 cm)、D2(機插規(guī)格30 cm×16 cm)進行機插，每處理種植面積60 m2以上，3次重復。大田肥水和病蟲害管理各處理一致，純氮總量180 kg·hm-2、五氧化二磷45 kg·hm-2、氧化鉀112.5 kg·hm-2。氮肥為尿素，基肥、分蘗肥和穗肥的比例分別為50%、30%和20%，分蘗肥在機插一周內施用；磷肥為過磷酸鈣，全部作基肥施用；鉀肥為氯化鉀，在穗肥時一次性施入。采用好氣灌溉的水分管理方法，水稻生長期間適時病蟲草管理，保持植株生長發(fā)育正常。

圖1 水稻疊盤出苗育秧工藝流程Fig.1 Technological process of rice tray-overlaying seedling raising mode

1.3 測定項目及方法

1.3.1 出苗環(huán)境溫度和濕度 在暗出苗室和育秧大棚放置溫濕度記錄儀，每隔1 h，自動采集和記錄暗室和育秧大棚的溫度、濕度。

1.3.2 出苗速度及出苗率 每處理選擇3盤，放置10 cm × 10 cm的正方形線圈，播種后定期觀察秧盤內種子的出苗情況，每天10:00調查出苗數(shù)。秧苗生長至一葉一心期時，調查不同處理的出苗數(shù)量，統(tǒng)計出苗率。

1.3.3 種子淀粉含量及酶活性 在種子出苗(播種64 h)后參照《現(xiàn)代植物生理學實驗指南方法》[13]測定種子淀粉含量，并對不同處理的種子進行總淀粉酶活性和α-淀粉酶活性測定。

1.3.4 秧苗素質 機插前各處理選取具有代表性植株30株，測定秧苗株高、葉齡、根干重和地上部干重等，并將植株地上部與地下部分離，105℃殺青15 min，80℃烘干至恒重，測定干物質重，計算根冠比，每個處理3次重復。

1.3.5 秧苗整齊度 從秧盤取10 cm × 10 cm的秧塊，調查所有秧苗的高度，根據(jù)苗高進行分類[14]：以各處理的平均值為基準，高度低于和高于基準值30%的分別歸為小苗和大苗，其他為標準苗，統(tǒng)計各類秧苗占群體的比例，計算秧苗整齊度。

1.3.6 機插質量 各處理選取代表點，調查2行，每行30叢，調查每叢秧苗數(shù)、翻秧數(shù)(翻倒但根部不漂的秧苗數(shù))、漂秧數(shù)(翻倒且根部起漂秧苗)、傷秧數(shù)和漏插叢數(shù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計基本苗數(shù)和漏插率[15-16]，3次重復。根據(jù)公式計算漏插率、漂秧率、傷秧率和翻秧率：

漏插率=缺株叢數(shù)/調查總叢數(shù)×100%

(1)

漂秧率=漂秧株數(shù)/調查總株數(shù)×100%

(2)

傷秧率=傷秧株數(shù)/調查總株數(shù)×100%

1）改革角度新穎、獨特。結合挖掘機械類課程教學特色，利用現(xiàn)代信息技術優(yōu)化課程內容，注重個性化、情境化教學，推進教學方法和教學手段的改革，逐步建構新時代背景下的工程技術類課程體系，讓機械專業(yè)教學在最新的數(shù)字化建模與仿真技術輔助下取得更好的效果。

(3)

翻秧率=翻秧株數(shù)/調查總株數(shù)×100%

(4)。

1.3.7 莖蘗動態(tài) 不同處理機插后選取代表性的3個點，至高峰苗前每周定點考查秧苗分蘗數(shù)，每點考查20叢，穗數(shù)穩(wěn)定后每14 d調查一次。

1.3.8 考種與測產(chǎn) 成熟期各處理調查有效穗，每小區(qū)調查30叢，計算每叢平均穗數(shù)，以平均穗數(shù)為標準，選取3叢代表性植株，測定每穗粒數(shù)、結實率和千粒重，每小區(qū)選6 m2實割，曬干換算成標準含水量后計算小區(qū)籽粒產(chǎn)量，每處理3次重復。

1.4 數(shù)據(jù)分析

應用 Microsoft Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理及作圖，采用SAS 9.1統(tǒng)計軟件，LSD法(P<0.05)對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和顯著性測驗。

2 結果與分析

2.1 不同育秧模式下種子出苗環(huán)境的溫濕度差異

通過比較疊盤出苗育秧模式下出苗室及傳統(tǒng)大棚育秧的溫、濕度差異可知(圖2)，在出苗室疊盤育秧時，水稻種子出苗期間的溫度相對穩(wěn)定，播種后的秧盤剛放進時，溫度為26.6℃，不到2 h出苗室溫度就上升至31℃以上，之后溫度基本在29.5～32.2℃之間變化，出苗期間的平均溫度為30.9℃；而在育秧大棚育秧時，水稻種子出苗期間的溫度則隨著晝夜交替而波動較大，晚間氣溫最低時可至2～3℃，晴天中午氣溫最高可達30℃以上，出苗期間的平均溫度僅為13.4℃，遠低于出苗室溫度。比較出苗室及育秧大棚出苗期間的濕度可知，出苗室相對濕度基本在70%～90%之間，出苗期間的平均相對濕度為82.2%；而育秧大棚種子出苗期間的相對濕度同樣隨著晝夜交替而波動較大，晚間相對濕度在40%左右，而白天可高達95%以上，出苗期間的平均相對濕度為79.5%，與出苗室相差2.7個百分點。

圖2 不同育秧模式下種子出苗的溫濕度差異Fig.2 Temperature and humidity difference between different seedling raising modes

2.2 種子出苗及生理指標

種子萌發(fā)指種子從開始吸水至胚根突破種皮的一系列有序的生理和形態(tài)發(fā)生過程。水稻種子萌發(fā)受環(huán)境、體內多糖等影響[17]，其中淀粉是水稻種子中最主要的成份，為種子萌發(fā)提供重要物質及能量。中早39種子播種前測定的淀粉含量為63.44%，比較播種后不同處理種子的淀粉含量，64 h后DP的淀粉含量為11.31%，遠低于BP和CK的22.79%和23.15%，且差異達顯著水平。淀粉酶是水稻種子萌發(fā)初期最重要的水解酶，水稻種子萌發(fā)過程中，胚乳中的淀粉在淀粉酶的作用下分解為可溶性糖，為胚芽生長提供所需的原料和能量[18-20]，播種64 h后測定不同處理的總淀粉酶活性，雖然DP最高，為12.75 mg·g-1·min-1，但與BP和CK差異不顯著；而DP的α-淀粉酶活性為12.72 mg·g-1·min-1， 顯著高于BP和CK。結果表明，疊盤出苗模式下α-淀粉酶活性強，有利于淀粉等消化，促進種子萌發(fā)。

表1 不同育秧模式的種子出苗時間、出苗率和病害情況Table 1 Effects of different seedling raising modes on seed emergence time, seedling emergence rate and seedling disease

表2 育秧模式對種子淀粉含量及淀粉酶活性的影響Table 2 Effect of Seedling raising mode on starch content and amylase activity of rice Seeds

2.3 水稻秧苗素質

機插前取樣，對不同育秧模式的秧苗素質進行比較，由表3可知，DP秧苗的株高最高，達14.22 cm，較BP和CK分別高0.32和0.41 cm，且差異顯著；不同處理的秧苗葉齡相差不大，處理間差異不顯著；比較不同處理間的地上部重、根重、根冠比可知，DP和BP間差異不顯著，但均顯著高于CK。

秧苗整齊健壯有利于機械作業(yè)。由圖3可知，DP的標準苗比例達99.36%，小苗比例為0.64%；BP的標準苗比例達96.18%，小苗和大苗比例分別為1.27%和2.55%；CK的標準苗比例僅為92.05%，而小苗和大苗比例分別達到5.30%和3.31%，表明疊盤出苗育秧模式下出苗快，秧苗生長整齊均勻，有利于培育機插標準秧苗。

表3 不同育秧模式的秧苗素質Table 3 Seedling quality of different seedling raising modes

圖3 不同育秧模式的秧苗整齊度Fig.3 Seedling uniformity of different seedling raising models

2.4 不同育秧模式的水稻秧苗機插質量

比較不同育秧模式的秧苗機插質量(表4)，方差分析結果表明，不同育秧模式處理對每叢株數(shù)，漂秧率、翻秧率和漏插率具有顯著或極顯著影響，但對傷秧率無顯著影響；各處理內不同栽插密度對秧苗機插質量均無顯著影響。DP的平均每叢株數(shù)為3.40株，較BP和CK分別高0.58、1.20株，這也與DP種子的出苗率較高有一定關系，但BP的出苗率與CK相差較小，而機插后的每叢株數(shù)卻高于CK，這可能與CK的秧苗立枯病嚴重，后期有較多秧苗枯死有關。機插漏秧率是衡量機插質量的一項重要指標，漏插率越高，機插質量越差。由表4可知，不同育秧模式的漏秧率由高到低依次為CK>BP>DP，其中CK的平均漏秧率分別較DP和BP高5.00和2.50個百分點。

表4 不同育秧模式的秧苗機插質量Table 4 Effects of different Seedling raising modes on transplanting quality

2.5 不同育秧模式及栽插密度的水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成

比較不同育秧模式及栽插規(guī)格對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成的影響，結果如表5所示。育秧模式對有效穗數(shù)、千粒重和籽粒產(chǎn)量有顯著或極顯著影響，對每穗粒數(shù)和結實率影響不顯著，而栽插密度對有效穗數(shù)有顯著影響。相同栽插密度下，不育秧模式的籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為DP>BP>CK，DP兩種栽插密度的平均籽粒產(chǎn)量達7.88 t·hm-2，分別較BP和CK提高0.34和0.91 t·hm-2，增產(chǎn)分別達4.5%和13.1%；分析DP增產(chǎn)的原因，主要是其具有較高的有效穗數(shù)。相同育秧模式不同栽插密度間進行產(chǎn)量比較，均表現(xiàn)為D1>D2，表明機插水稻產(chǎn)量需要有合理的種植密度，以構建合理的高產(chǎn)穗數(shù)。

3 討論

3.1 疊盤出苗育秧對種子出苗的影響及技術優(yōu)勢

以機插秧為主的機械化種植是我國稻作技術的發(fā)展方向[21-22]，機插秧需培育均勻、健壯、生長一致、無病及秧齡適宜的機插秧苗，以提高機插效果，發(fā)揮水稻增產(chǎn)潛力[23-25]。在生產(chǎn)上，尤其是早稻，種子出苗不整齊、出苗差、爛種爛芽一直是困擾機插育秧普遍存在的問題[26]，合理控溫控濕，創(chuàng)造有利于種子出苗的環(huán)境，促進出苗是機插育秧模式發(fā)展的方向，水稻疊盤出苗采用二段育秧模式，播種出苗前在工廠化育秧中心完成，其中核心是室內疊盤、控溫控濕，可有效解決出苗難題。本研究表明，水稻疊盤出苗育秧模式，可解決

表5 育秧方式和栽插密度對水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成的影響Table 5 Effects of seedling raising methods and planting density on yield and yield components

出苗期間傳統(tǒng)育秧溫、濕度大起大落的問題，出苗溫度控制在29～32℃合理范圍，保證合理濕度，可使出苗相對穩(wěn)定，如早稻出苗時間可提前96 h，出苗率較大棚擺盤育秧和傳統(tǒng)育秧提高15.70～19.45個百分點，且秧苗整齊。出苗后在大棚或秧田完成后續(xù)育秧，管理方便，并有利于培育壯秧[6]，該模式對提高水稻生產(chǎn)的專業(yè)化、規(guī)?；蜋C械化水平有重要作用。采用疊盤出苗，其空間置盤量可增加6倍，且可疊盤運輸出苗秧盤，實現(xiàn)長距離供秧，大幅降低運輸成本，育供秧效率提高10余倍[7]，從而有利于提高機插育秧服務能力和供秧范圍。專業(yè)育秧中心通過疊盤出苗，采用集中育供秧模式后，育秧的規(guī)模擴大，更需要加強育秧風險防范，明確關鍵環(huán)節(jié)的育秧技術標準，強化出苗環(huán)節(jié)的質量和標準控制，提高技術水平。另外，一般溫度越高種子出苗快，但溫度過高也會負面影響出苗率，進而影響秧苗形態(tài)的建立，因此，既能較快出苗又能保持較高出苗率的適宜出苗溫度范圍仍需進一步明確。

3.2 疊盤出苗育秧的秧苗機插效果及產(chǎn)量

機插質量是影響水稻產(chǎn)量的重要因素，其中漏秧是一項重要指標，由于受到播種量、秧苗質量、機械和整田質量等因素的影響，機插水稻難免會出現(xiàn)秧苗漏插現(xiàn)象[27-29]，一般認為漏插率5%以內對水稻產(chǎn)量的影響不大。本研究表明，疊盤出苗育秧的機插漏插率僅為2.50%，遠低于傳統(tǒng)育秧的漏秧率(7.50%)，表明通過育秧模式創(chuàng)新可以顯著改善機插質量，分析原因，其主要通過提高種子出苗率，增加秧苗數(shù)量，在取秧量不變的前提下，減少機插漏秧和增加每叢株數(shù)，從而增加有效穗數(shù)，實現(xiàn)機插增產(chǎn)。這與張洪程等[30]指出機插秧要以足量的群體穗數(shù)和較大的穗型協(xié)調出足夠的群體穎花量，并保持正常的結實率與粒重，實現(xiàn)高產(chǎn)的結論基本一致。在本研究中，相同育秧條件下，機插密度較高，其最終的籽粒產(chǎn)量也較高，這可能與試驗材料為雙季稻有關，雙季稻限制產(chǎn)量的主要因素是有效穗數(shù)不足，因此，需要保障合理的種植密度，建立高產(chǎn)的穗數(shù)群體。

4 結論

水稻疊盤出苗育秧，通過集中疊盤，種子出苗期間可控制出苗室的溫度為29～32℃，相對濕度為70%～90%，避免了傳統(tǒng)育秧模式下溫濕度隨外界環(huán)境、晝夜交替而出現(xiàn)的大幅波動，有利于水稻種子出苗整齊并提高出苗率，疊盤出苗育秧的種子出苗時間比大棚擺盤處理和傳統(tǒng)育秧提前96 h，出苗率也顯著提高，且秧苗生長均勻，整齊度高；同時降低了漏插率，提高了產(chǎn)量?？梢姡B盤出苗育秧通過二段育秧，具有提早出苗，提高出苗率等優(yōu)勢，并解決了育秧出苗差、不整齊、爛種爛秧等問題，有利于推動機插育秧模式轉型和育秧社會化服務，實現(xiàn)機插高產(chǎn)高效。