林阿典 徐強輝 楊錦標 傅友強 王建濤 張佳敏 韓孟紅 黃玉芬

（1 廣州市農(nóng)業(yè)機械化技術推廣站，廣州 510470；2 廣東省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所，廣州 510640；3 廣東省農(nóng)業(yè)科學院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣州 510640；第一作者：linadian02@163.com；*通訊作者：hyf0758@163.com）

水稻是廣東主要的糧食作物，2020 年全省糧食播種面積220.5 萬hm2，產(chǎn)量1267.6 萬t，其中水稻播種面積183.4 萬hm2，產(chǎn)量1 099.7 萬t，占糧食總產(chǎn)量的86.75%，對保障當?shù)丶Z食安全意義重大[1]。當前廣東水稻耕種收綜合機械化率已達75.2%，機耕、機收環(huán)節(jié)基本實現(xiàn)機械化，但種植環(huán)節(jié)的機械化率還不到30.0%，仍是糧食生產(chǎn)全程機械化的最大短板[2]。水稻機種方式主要有機械化育插秧、精量穴直播和無人機飛播，其中毯狀秧苗育插秧技術是廣東地區(qū)機種的主要模式。但機插秧對秧苗的密度、株高、秧齡、根系生長情況等均有嚴格標準，培育高素質的秧苗是確保插秧機正常作業(yè)并獲得高產(chǎn)的重要前提，育秧基質的選擇是關鍵[3-5]。

廣東地區(qū)機插秧所用育秧介質，一種是采用水稻土大田泥漿育秧的方式，依靠人工對泥漿進行篩分除雜，然后人工裝盤撒谷，耗費大量人力的同時效率也不高，培育出的秧苗常出現(xiàn)質量不一的現(xiàn)象，不利標準化生產(chǎn)[6]。另一種是以水稻土、紅磚土或黃泥土等營養(yǎng)土為主，過篩除雜并添加各種壯秧劑配制而成，可以配套育秧流水線實現(xiàn)機械化均勻播種，但營養(yǎng)土育秧方式出苗率不高，且育成的毯秧質量高達8～10 kg/盤，搬運勞動強度大；水稻種植面積與育秧取土耕地的比例接近1 000∶1，需土量多導致取土困難，且破壞耕層，難以可持續(xù)發(fā)展[7-9]。此外，用商品化的無土育秧基質所育秧苗雖然比常規(guī)泥漿或營養(yǎng)土育秧方式所育的秧苗更健壯、盤根能力更強，但在廣東高溫多雨、臺風頻繁發(fā)生的氣候條件下，無土育秧基質由于容重較輕，根系附著黏重小，機插過程中容易漂秧，立苗返青慢，適機性差[10-12]，制約了機插種植的高產(chǎn)高效，且后期無法用相對省力的人工拋秧來補秧，只能采用人工插秧，本地農(nóng)戶接受程度極低。設計生產(chǎn)耕地取土少的水稻混合育秧基質成為當前機插育秧中的熱點[13]，但相應的基質配比對廣東氣候條件下機插秧苗素質及栽插質量的影響報道較少。為此，本文選用市場常見的育苗基質泥炭、蛭石，與水稻土組成混合基質，通過調整不同原料配比達到優(yōu)化基質理化性質，大幅減少耕地取土量的目的，通過考察其對水稻秧苗素質、栽插質量和毯秧質量的影響，篩選適合廣東本地化的育秧基質，為提升廣東水稻機械化種植提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2020 年2—7 月廣州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備示范基地（113°16′15″E，23°20′23″N）進行，當?shù)貙賮啛釒Ъ撅L氣候，年平均氣溫22.2 ℃，年降雨量 1 957.6 mm，全年日照時數(shù)1 682.5 h，試驗田常年種植雙季水稻。

供試品種為吉優(yōu)615，由廣東省金稻種業(yè)有限公司提供，屬感溫秈型雜交水稻。配置育秧基質所用材料為稻田土、泥炭和蛭石。其中，稻田土來源于廣州市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備示范基地水稻田，肥力中等，土壤質地為黏壤土，基本理化性質為：容重1.29 g/cm3，總孔隙度48.78%，pH 6.23，電導率（EC）0.39 mS/cm，有機質32.78 g/kg，堿解氮 93.78 mg/kg，速效磷 25.89 mg/kg，速效鉀25.87 mg/kg。稻田土風干后粉碎過2 mm 篩備用；泥炭為丹麥品氏托普泥炭（5～20 mm），購自廣州市嶺南花卉市場，容重 0.27 g/cm3，總孔隙度 87.42%，pH 5.52，EC 0.58 mS/cm，有機質 86.23 g/kg，堿解氮 67.55 mg/kg，速效磷 76.23 mg/kg，速效鉀含量 132.13 mg/kg；蛭石（2～4 mm）購自廣州市嶺南花卉市場，容重0.35 g/cm3，總孔隙度 91.75%，pH 7.38，EC 0.36 mS/cm。

1.2 試驗設計

試驗共設6個處理：T1，稻田土和泥炭各50%；T2，稻田土、泥炭和蛭石占比分別為50%、30%和20%；T3，稻田土占比25%、泥炭占比75%；T4，稻田土、泥炭和蛭石占比分別為25%、50%和25%；T5，稻田土、泥炭和蛭石各占1/3；CK，100%稻田土。每個處理4 次重復，隨機排列。試驗前將不同原料按基質配比方案（體積比）混合均勻，混合時加入多菌靈殺菌消毒。7 d 后，每1 L 基質施用純 N 0.3 g、P2O50.15 g、K2O 0.15 g（氮肥為尿素，磷肥為磷酸二氫鈉，鉀肥為氯化鉀），混合均勻。用噴壺澆水使混合后的基質達到飽和狀態(tài)，放置 1～2 d備用。

采用硬塑料盤育秧，秧盤規(guī)格為 58.0 cm×28.0 cm×2.5 cm，每盤裝 4 L 基質，秧盤底部基質約2.0 cm厚，覆土0.5 cm。水稻種子于3 月 1 日開始浸種催芽，3月 3 日播種，每盤播120 g 芽谷，暗盤催芽后，將秧盤移至大田苗床，小拱棚覆膜育秧。3 月25 日插秧前取樣測定秧苗素質等指標。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 育秧基質理化性質

參照郭世榮[14]的方法將風干后的基質加入300 mL（8 cm×6 cm）體積的鋁盒（質量為 40 g)，然后稱重，為Q1；之后將其浸泡在水中24 h，再稱重，為Q2；燒杯中的水分自然瀝干后再稱重，為Q3。按公式計算容重、總孔隙度、通氣孔隙和持水孔隙。pH 值、電導率（EC 值）的測定參考鮑士旦[15]的方法：取風干的基質樣品和去離子水1∶5 的體積混合，振蕩儀振蕩 30 min，過濾后采用PHS-3C 臺式 pH 計、DDS-11A 型電導儀分別測定。

1.3.2 秧苗相關指標

插秧前每個重復隨機抽取20 株秧苗，測定株高、葉齡、莖基寬、不定根數(shù)、最長根長、SPAD 值（使用SPAD-502 Plus 便攜式葉綠素儀進行測定）。每個重復取1個具有代表性的20 cm×20 cm 秧塊，分為地上部和根系兩部分，測定100 株秧苗的干質量。每個處理3次重復。

秧塊盤根力的測定：從育秧盤中切取部分秧塊（28 cm×15 cm）水平放在木板平面上，固定其中一端，兩端用木條夾板夾住，另一端沿水平方向用彈簧秤鉤拉直到秧塊斷裂瞬間，彈簧秤顯示的拉力值即為秧塊根系盤結力[16]。成苗率的計算：出苗5 d 后選擇秧盤上具有代表性的區(qū)域，調查10 cm×10 cm 的樣方出苗數(shù)，計算成苗率，3 次重復。壯苗指數(shù)=莖基部寬/株高×100 株秧苗的全株干質量。

1.3.3 栽插質量

采用久保田（FSPV6）乘坐式高速插秧機插秧，機插后2 d，每個小區(qū)選取代表點，調查3 行，每行40 叢，調查每叢機插苗數(shù)、傷秧數(shù)、漂秧數(shù)和漏插叢數(shù)。漏插指機插后插穴內無秧苗，漂秧指插后秧苗漂浮在水（泥）面，傷秧指秧苗插后莖基部有折傷、刺傷和切斷現(xiàn)象。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計基本苗數(shù)和漏秧率、漂秧率和傷秧率[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均用Excel 2010 進行平均數(shù)和標準差計算，用SPSS 20.0 軟件進行Duncan’s 新復極差法（p＜0.05）進行各處理平均數(shù)差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同育秧基質理化性質

由表 1 可見，T3、T4 容重分別為 0.56 和 0.62 g/cm3，兩者無顯著差別，但分別比CK 顯著降低57.25%和52.67%；T1、T2、T5 容重分別為 0.86、0.83 和 0.77 g/cm3，三者間差異不顯著，顯著高于T3、T4，較CK 顯著降低34.16%～41.60%。由表1 還可以看出，總孔隙度和通氣孔隙均以T3 最大，顯著高于其他處理；T4、T5 次之；T1、T2 處理再次之。不同混配育秧基質的持水孔隙差異不顯著，但均顯著高于CK。不同育秧基質的大小孔隙比在0.37～0.47 之間，混配基質顯著高于CK；各基質pH 值為5.67～6.63，呈中性偏酸，能夠滿足水稻秧苗的正常生長。綜合分析可知，稻田土混配泥炭、蛭石能顯著降低育秧基質的容重，提高總孔隙度、通氣孔隙和持水孔隙，進而提升基質的大小孔隙比。

表1 不同育秧基質基本理化性質

2.2 不同育秧基質對秧苗地上部農(nóng)藝性狀的影響

由表2 可見，混配基質所育秧苗株高介于17.88～21.40 cm 之間，除 T3 外，均比 CK 顯著增高，T2、T4、T5顯著高于T1、T3。混配基質處理葉齡在3.13～3.67 葉之間，與CK 差異不顯著。莖基寬以T4 最大，比CK 顯著增加了 34.38%；T1、T2、T5 處理次之，分別比 CK 增加20.98%～21.88%，差異亦顯著。T2、T4、T5 處理百株秧苗地上部干質量分別比CK 增加了20.23%、31.79%和32.37%，差異顯著；而T1、T3 處理地上部干質量與CK差異不顯著。說明稻田土混配泥炭和蛭石對秧苗地上部干質量的積累有促進作用，而稻田土單混泥炭對地上部干質量的積累促進效果不明顯。不同混配育秧基質處理SPAD 與CK 相比差異均不顯著。綜合來看，促進秧苗生長的效果T4 最好，T5 次之，而T3 效果差，地上部農(nóng)藝性狀整體表現(xiàn)為T4≥T5≥T2≥T1≥T3≥CK。

表2 不同育秧基質對秧苗地上部生長的影響

2.3 不同育秧基質對秧苗地下部農(nóng)藝性狀的影響

由表3 可見，地下部干質量除T3 顯著低于CK外，其余處理與CK 相比差異不顯著。不定根數(shù)以T4最好，顯著多于CK 和其他混配基質；T5 次之，與CK相當。最長根長T4、T5 顯著長于CK。T4、T5 處理根系盤結力較大，比CK 顯著增加了20.82%和26.11%；T1、T2 次之，分別比CK 增加4.96%和6.46%，差異亦顯著；T3 根系盤結力差，與 CK 相當?？梢?，T4、T5 對根系生長效果更好，有利于形成毯狀秧。

表3 不同育秧基質對秧苗地下部生長的影響

2.4 不同育秧苗基質對秧苗成苗率、壯苗指數(shù)和毯秧質量的影響

成苗率和壯苗指數(shù)作為一個綜合指標能為秧苗素質評價提供重要依據(jù)。從圖1 可見，成秧率以T4、T5 較高，分別為87.64%和86.35%，分別比CK 增加了17.91%和 16.63%，差異顯著；T1、T2 次之，分別較 CK 增加了9.73%和10.93%，差異顯著；T3 處理最差，比CK 減少5.50%，差異顯著。T4、T5 壯苗指數(shù)較高，分別為 0.42 和0.41，顯著高于CK 和其他混配基質；T1、T2 壯苗指數(shù)與 CK 相比差異不顯著；T3 顯著低于 CK。T3、T4、T5 的毯秧質量較輕，比CK 顯著減輕了20.54%～27.15%；T1、T2 毯秧質量比CK 顯著減輕10.86%和16.53%。說明減少稻田土用量對毯秧質量有顯著減輕效果，能較好減輕搬運秧苗的勞動強度。綜合來看，T4、T5 能促進秧苗的成秧率和壯秧效果，顯著減輕毯秧質量。

圖1 不同處理育秧基質對秧苗成苗率、壯苗指數(shù)和毯秧質量的影響

2.5 不同育秧基質對栽插質量的影響

水稻秧苗穴苗數(shù)、漏秧率、漂秧率和傷秧率是機插質量的重要組成，直接影響后續(xù)水稻產(chǎn)量的構成。機插質量要求：秧苗均勻，深淺一致，漏插率≤5%，傷秧率≤4%，漂秧率≤3%，插秧深度 1～3 cm，以淺栽為宜，有利于低節(jié)位分蘗[18]。由表4 可見，不同育秧基質叢苗數(shù)以 T2、T4、T5 最多，分別為 3.15、3.45 和 3.27 株，是CK 的 1.22～1.34 倍，差異顯著；T1 為 CK 的 1.11 倍，兩者差異不顯著。除T3 外，其他混配育秧基質的漏秧率為3.48%～4.29%，顯著低于CK；T3 處理漏秧率高達6.33%，與 CK 相當。漂秧率 CK 最低，T3 最大，T3、T4、T5 處理顯著高于CK；T1 和T2 處理漂秧率與CK 相比差異不顯著。說明稻田土占比低于50%時會顯著增加秧苗的漂浮率。不同育秧基質間的傷秧率差異不顯著。機插質量整體表現(xiàn)為T4≥T5≥T2≥T1≥CK≥T3。

表4 不同育秧基質處理對栽插質量的影響

3 討論與結論

育秧基質理化性質與秧苗生長密切相關，容重過大的基質太緊實、通氣透水性不好，抑制水、肥、氣的運輸，影響根系生長；而容重較小的基質，孔隙度大，利于根系生長，但固定能力較差、易傾倒而影響機插效果[3，13]。大量研究表明，有機、無機混配基質比營養(yǎng)土或單一基質在育秧上更具有優(yōu)勢，所育秧苗在重要形態(tài)指標上表現(xiàn)優(yōu)良，水稻秧苗素質得到顯著提高，水稻產(chǎn)量增加[19-21]。本研究采用的泥炭，有機質和腐殖質的含量豐富，能顯著提高基質的保水能力，增加基質的孔隙度，被廣泛用作育苗及栽培基質；蛭石具有較強的吸附能力，能夠增加基質的孔隙度和通透性，主要用于混配育苗基質[22]。本研究中，隨著稻田土在基質中所占比例的減少，混配基質容重比純稻田土相應顯著降低了34.16%～57.25%，總孔隙度提高了9.99%～15.82%，通氣孔隙和持水孔隙明顯改善，pH 值呈中性偏酸，均在合適育秧基質范圍內[23]，這與郝向陽等[16]研究結果相似，說明稻田土混配泥炭、蛭石能有效改善育秧基質理化性狀。

秧苗素質的好壞直接影響機插作業(yè)質量及水稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。適宜機插秧的壯秧標準是秧齡18～25 d，葉齡 3～4 葉、苗高 12～20 cm，單株發(fā)根數(shù) 12 條以上，根系發(fā)達、苗高適宜、莖基部粗壯、葉挺色綠、青秀無病、均勻整齊，根系盤結牢固，提起不散，成苗均勻[24]。有研究表明，純營養(yǎng)土育秧適機性優(yōu)于基質育秧，原因在于基質中增加泥土成分，能夠增加秧苗根系附著黏重，但所育秧苗長勢不及基質育秧[11，25]。含營養(yǎng)土的秧苗根部土坨越穩(wěn)定，越有利于秧苗根部入泥，漂秧比例越少，栽插質量越高[26-27]。本研究結果表明，T4、T5 處理秧苗素質、栽插質量好，百株秧苗地上部干質量分別比CK 增加了31.79%和32.37%（表2），根系盤結力比CK顯著增加了20.82%和26.11%（表3），成秧率比CK 顯著提高了17.91%和16.63%，壯苗指數(shù)比CK 顯著提高了 30.00%和 36.57%（圖 1）；叢苗數(shù)是 CK 的 1.34 和1.31 倍，漏秧率、漂浮率和傷秧率分別為3.48%和3.97%、2.28%和2.46%、2.69%和1.93%，符合機插壯秧標準和作業(yè)質量要求（表4），表現(xiàn)出良好的適機性，毯秧質量較CK 減輕了20.52%～22.43%，能減少66.7%～75.0%的稻田取土量和搬秧勞動強度，對廣東地區(qū)機械化種植率的提升具有現(xiàn)實參考意義。

本研究還發(fā)現(xiàn)，稻田土單混泥炭（T1、T3）對地上部干質量積累的促進效果不如稻田土混配泥炭和蛭石（T2、T4、T5），這可能是因為蛭石作為云母類次生硅質礦物，具有較高的緩沖性和離子交換能力，具有保肥、保水、透氣等作用，所含的鉀、鈣、鎂等礦質養(yǎng)分能適量釋放，供植物吸收利用，促進秧苗生長[28-30]。此外，大田育秧中，T4、T5 處理毯秧根系濃密，白根較多，盤根效果好；T1、T2 處理根系長勢次之，白根量變少；T3、CK處理根系生長較差，有輕微漚根而盤根不良，毯秧松散不成形，可能是因為廣東早稻大田育秧環(huán)境下，高比例的泥炭持水性好，基質不容易排干水分而出現(xiàn)低溫漚根現(xiàn)象，進而影響秧苗生長[31]，但在旱育秧模式下是否也會出現(xiàn)漚根傷秧苗情況，還需進一步研究。