密闭式立体育秧系统水稻育苗基质配方研究

赵立军，陈海涛，蔡晓华，许春林，李 强，王金峰，何 堤



密闭式立体育秧系统水稻育苗基质配方研究

赵立军1,2，陈海涛1，蔡晓华2，许春林1，李 强1，王金峰1，何 堤1※

（1. 东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030； 2. 黑龙江省农业机械工程科学研究院，哈尔滨 150081）

针对水稻育苗用土资源日益减少、适用于密闭式水稻立体育秧基质缺乏等制约水稻工厂化育苗技术发展的问题，该文以粉碎稻壳、粉碎玉米秸秆、珍珠岩、大田土为基质材料，设计3种单一基质CK1（100%大田土）、CK2（100%粉碎玉米秸秆）、CK3（100%粉碎稻壳）和按体积比配制的6种复合基质S1（80%粉碎稻壳+10%大田土+10%珍珠岩）、S2（60%粉碎稻壳+20%大田土+20%珍珠岩）、S3（40%粉碎稻壳+40%大田土+20%珍珠岩）、T1（80%粉碎玉米秸秆+10%大田土+10%珍珠岩）、T2（60%粉碎玉米秸秆+20%大田土+20%珍珠岩）、T3（40%粉碎玉米秸秆+40%大田土+20%珍珠岩）进行育苗试验，并分析9种基质的理化指标，结果表明，各处理的理化指标含量差异显著；添加粉碎稻壳、粉碎玉米秸秆复合基质的秧苗品质要优于单一基质；添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）秧苗品质要优于添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）；粉碎稻壳、粉碎玉米秸秆的添加量对秧苗生长影响较大，其添加量在60%（S2和T2）时，秧苗的各性状表现最优，其他2个处理差异不显著。以秧苗的农艺、生物量、力学性能作为评价指标，最佳的复合基质配方为处理T2。田间栽培结果表明，与常规育苗模式（普通平面大棚+自然光+大田土）对比，经T处理（密闭式立体+LED日光灯+T2基质）的秧苗在穴数上没有差异，株高平均值117.9 cm，低于对照的常规育苗平均值121.8 cm；千粒质量平均值25.35 g；其他各项指标平均值均高于常规育苗，实测增产5.9%。该研究结果可为密闭式水稻立体育秧系统高效稳定生产提供参考。

基质；物理特性；养分；水稻；密闭式；育秧；粉碎稻壳；粉碎秸秆

0 引 言

育秧是水稻生产的关键环节，良好秧苗质量是水稻高产的基础和保证[1-2]。常规方式采用水稻大棚育秧，尽管技术较成熟、设施较完善，但存在土地、设备利用率低，大棚多在地表实施单层育秧，对育秧用地的需求较大，且大棚自动化程度低，基本靠人工操作[3]；受东北气候条件及种植模式等因素制约，育秧大棚闲置浪费现象严重、利用率比较低[4]；育秧用客土资源短缺、平面育秧占地面积大等已成为水稻育秧生产亟待解决的问题[5-6]。本田取土破坏植被，耗费人力物力，不利于土壤资源的保护[7]，开发出适合育苗的基质取代育苗土[8-9]，是解决这一系列问题的有效途径。水稻密闭式立体育秧是新颖的育秧方式，在相对封闭的环境内对秧苗生长所需温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使秧苗生长不受或很少受自然条件制约[10-11]，具有空间利用率高、客土用量少、适应性强等优点[12]。

育秧基质是密闭式水稻育秧系统中秧苗生长的依托和基础，水稻种子精播到育秧基质上，而不是直接利用土壤作为植物生长的介质。育秧基质为秧苗提供稳定的水、气、肥等生长介质，同时能够对秧苗起到固定、缓冲、支撑作用[13]。中国对育秧基质研究起步较晚，传统育秧基质面临不可再生、不可降解、污染环境、传播病虫害、后期需要添加营养液等问题。因此，从黑土资源有效利用、水稻可持续生产、环境保护角度考虑，可再生、降解农业废弃物的加工利用成为国内外学者研究的热点[14]，基质的种类和成分对工厂化育秧的幼苗质量有至关重要的影响。宋鹏慧等[15]以粉碎的稻壳和玉米秸秆为原材料配制多种复合基质进行水稻育秧，发现玉米秸秆的持水能力最强，各种理化性质最适合水稻秧苗生长，表明玉米秸秆能够代替普通大田取土育秧，有效解决目前水稻育秧客土困难问题。Khatun等[16]用锯末作为栽培基质成功应用于番茄育苗试验中，结果表明锯末具有耐分解、质量稳定均匀、通气性好、化学性质稳定等特点，能够成为常用水培基质。Yamauchi等[17]以沸石、稻壳灰、草炭为添加材料，按照不同体积比配成5个处理，以营养土为对照进行育秧试验，结果表明，有机质基质秧苗的各项指标都优于营养土秧苗。鲁耀雄等[18]以碳化稻壳、造纸芦苇残渣、牛粪等农业有机废弃物作复合基质原材料，研究不同配比有机废弃物作为育秧基质对水稻秧苗素质的影响，结果表明稻壳体积分数在50%左右秧苗的综合素质最优。周青等[19]以稻壳、秸秆为有机基质添加材料，自然土、营养土为对照，育秧结果表明，有机基质秧苗各项素质指标优于自然土、营养土。

已有研究结果表明，育秧基质可用农业生物质的废弃物作为原料，合理的配方促进植物生长，在园艺设施和水稻育秧温室中已有成功应用。密闭式水稻育秧系统在温度控制、营养成分供给、水分蒸发等方面不同于常规育秧棚室设施，因此所需育秧基质不能直接使用现有的市售基质。针对密闭式水稻立体育秧基质操作简单、节省劳动力、投入低、保护环境、节约能源等特点，本文拟研究不同育秧基质配方对水稻秧苗质量的影响规律，优化育秧基质配方，为密闭式水稻立体育秧系统高效稳定生产提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验稻种：东农428，由东北农业大学水稻研究所提供。供试基质材料：有机物料（稻壳、玉米秸秆用粉碎机粉碎后过2 mm筛孔）、大田土（取自东北农业大学香坊实验农场）、珍珠岩。试验容器：日本硬质塑料水稻育秧盘（58 cm ×28 cm×3 cm）。试验药品：浸种剂、浓硫酸、壮秧剂、尿素。基质育苗试验于2016年5月2日－5月20日在东北农业大学水稻密闭育苗室内进行，所用光源选用长度为1.2 m的宸华LED直管日光灯，立体育苗架为4层2列，每列每层上方分别安装6支灯管且均匀分布，每个水盘里放置60 cm×30 cm×3 cm的育秧盘4个，共128个秧盘。田间产量分析试验于2016年5月24日在方正县农机推广站试验田进行，面积为0.15 hm2。

1.2 试验设计

1.2.1 育苗试验设计

根据现有水稻育秧基质种类，设置3种单一基质和按照不同体积比配制6种复合基质进行试验，共9个处理，每个处理3次重复，取平均值。以CK1为对照，各处理配比见表1。

表1 试验设计

为保证育秧基质的营养成分达到预定要求（有效氮≥280 mg/kg，速效钾≥260 mg/kg，有效磷≥70 mg/kg）[20-21]，需要在复合基质中加入氮、磷、钾，可以保证水稻育苗基质中营养充足，也能够符合水稻育苗生长的需要[22-23]。

1.2.2 产量分析试验设计

为进一步验证不同基质育苗试验的结果，对其进行田间产量分析试验，设置2个处理，每个处理3次重复，处理分别为CK（普通平面大棚+自然光+大田土）培育的秧苗；T（密闭立体+LED日光+ T2基质）培育的秧苗。对各处理基质的秧苗于成熟期，在田间取样做理论测产，及收获测定实际产量。

1.3 测定项目和分析方法

1.3.1 农艺指标测定

出苗率是种子破土出苗数和种子总数的百分比，待秧苗一叶一心期时，在每个育秧盘的中间部分取一块方土（10 cm×10 cm），测量破土而出的水稻秧苗数，计算出破土秧苗数与种子总数的比值，重复3次取平均值。秧龄是指从播种到育秧结束所用的天数。

光照15 d后，分别在每个秧盘中随机选取10株秧苗，进行指标测定，重复3次，测定的指标有：叶龄、叶长、根数、最大根长、假茎宽、株高。叶龄是指秧苗所抽出的叶片数（不包含不完全叶）。假茎宽：用游标卡尺测量幼苗茎地上部分1/3处。最大根长：是指秧苗最长根根长，游标卡尺从根的基部开始测量。

1.3.2 生物量指标测定

鲜质量：光照15 d后，从每个秧盘随机选取20株秧苗，洗净后用滤纸擦干，在用电子天平（上海浦春计量仪器有限公司）称其质量，重复3次取平均值。干质量：光照15 d后，从每个秧盘随机选取20株秧苗，洗净后用滤纸擦拭干，将水稻秧苗放入干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）内，105 ℃杀青20 min，75 ℃烘干至恒质量（24 h）后，用电子分析天平（奥豪斯仪器公司）测量，重复3次取平均值。

1.3.3 力学性能指标的测定

茎拉伸力的测定：光照15 d后，从每个秧盘上随机选取10株秧苗，重复3次测定取平均值。在ZL-300摆锤式材料抗拉强度试验机（济南德润克仪器有限公司）进行茎拉伸力试验，该机主要性能指标：测定力范围0～500 N，测量精度为0.05 N。在进行秧苗拉断试验时，下夹头夹持位置是秧苗的根部，上夹头夹持位置是水稻秧苗茎部，为了防止夹伤秧苗，在上、下夹头的内测垫有5 mm厚的橡胶片。

茎剪切力的测定：光照15 d后，从每个秧盘上随机选取长势良好的10株秧苗，重复3次测定取平均值。茎剪切力的测定试验通过WDW-100D万能试验机（济南时代试金试验机有限公司）完成，万能试验机的下夹头固定刀体部分、上夹头固定力传感器，力传感器一端连接刀片、一端连接自制茎剪切力测试系统的板卡，通过计算机上安装的自制力测试系统软件进行数据读取。为了减小装置产生的误差，进行测量之前必须进行对刀，保证刀片和刀体之间不能有相互作用力。

1.3.4 基质理化性质测定

容重、孔隙度测定：首先利用带孔铝盒，体积为，装满基质，将铝盒口用纱布包住，称其质量为1，其次将的铝盒放入水中，在水中浸泡24 h（水必须没过铝盒，不能将铝盒暴露在空气中），再次将装满基质铝盒拿出，这时重力作用使水自然流出，称其质量为2，再将铝盒倒置6 min，将基质中空隙间的水分全部流出，称其质量为3，最后将基质放入烘箱中烘干称其质量为4，纱布吸饱水称其质量为5，干纱布称质量为6。

（2）

（3）

pH值测定：用锥形瓶取其中200 mL的待测水稻育秧基质，在其中加入1 000 mL的去离子水，然后把试验样品放在HY-5A型回旋式振荡器（金塔市白塔新宝仪器厂）上，往复震荡60 min，育秧基质与去离子水充分混合，然后用PHS-25 pH计（上海仪电科学仪器股份有限公司）测量育秧基质的pH值。

营养成分N、P、K及有机质的测定：先对水稻育秧基质试样烘干、称质量、粉碎预处理，制成待测试样，经浓H2SO4和氧化剂H2O2消煮后，采用钒钼酸比色法进行测定基质磷（P）含量，采用连续流动分析仪测定基质中氮含量（N），采用火焰光度法测定基质中钾（K）含量[24]。

1.3.5 产量性状指标测定

在水稻收获前7 d，按株距15 cm、行距30 cm计算每平方米水稻穴数，每个处理按3点取样法，每点数3穴，重复3次；测定每穴穗数，折合平方米穗数；取10穴稻穗人工脱粒并晒干，用人工法分出实粒和空秕粒，计算结实率；穗粒数=10穴穗总粒数/10穴总穗数；在实粒中数3份1 000粒，烘干至含水率15%时测定千粒质量。每平方米产量=每平方米穗数×穗粒数×结实率×千粒质量/ 1 000。水稻成熟期收获时，各处理内连续收获22穴成熟度相对一致的水稻，进行单独脱粒晾晒，计算实产。

2 结果与分析

2.1 基质理化指标分析

基质是密闭式水稻立体育苗的重要因素之一，优质基质能为秧苗提供生长所必需各类营养物质，基质优劣的评价不能单看能否育出壮秧，还要看基质理化性质是否符合秧苗生长需要的环境与营养元素，如基质的容重、基质的总孔隙度、基质的pH值等。对9种不同配比基质进行理化性质分析，由表2可知，不同处理的容重都低于对照组CK1，其中S2、T2分别为0.81、0.72 g/cm3，适合于密闭式水稻立体育秧操作简单、便于运输、有利于秧苗生长及根系发育的特点。基质的孔隙度对秧苗的水分吸收有重要作用，T1的总孔隙度最大，为79.1%，添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）的孔隙度大于添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）的孔隙度；CK3的pH值最大，为5.17，添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）的pH值要小于添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3），其他处理pH值都符合水稻育秧基质对pH值的要求（4.5～5.5）[25]；添加有机物料的复合基质较单一基质的有机质、全营养元素、速效营养元素含量存在显著性差异（<0.05），有机质含量对秧苗生长及根系发育起到促进作用，营养元素对水稻秧苗生长的至关重要。不同处理基质的有机质、全营养元素、速效营养元素含量均高于对照组CK1。单一基质（CK2、CK3）大体上较添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）及添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）的有机质、全营养元素、速效营养元素含量高。

表2 育秧基质的理化指标

注：表中同一列不同的字母代表不同基质间理化指标存在显著性差异（<0.05），下同。

Note: Different letters in same column represent different substrate exist significant differences between the physical and chemical indicators (<0.05), the same below.

2.2 育秧基质对秧苗素质的影响

播种后15 d，通过对秧苗素质指标测定分析，不同处理对秧苗的株高、假茎宽、根数、最大根长、百株干质量等指标影响如表3所示。

表3 不同育秧基质水稻秧苗的素质指标分析

2.2.1 基质对出苗率的影响

由表3可知，不同复合基质对出苗率的影响不显著（>0.05），各处理基质的出苗率基本都在90%左右。土壤的pH值、EC、水分含量以及空气温湿度等是影响秧苗出苗率的主要因素[26]，本试验采用SK-K800CN育秧播种机（久保田农业机械有限公司生产）完成的播种、覆土、浇水、调酸等工序，避免了人工操作产生的误差，采用密闭式育秧模式，温度、水分实现自动控制，在出苗期内温度、水分稳定适宜，所以出苗率基本相同。

2.2.2 基质对秧苗叶龄的影响

由表3可知，添加稻壳、玉米秸秆的复合基质与对照基质相比对秧苗叶龄的影响差异显著（<0.05）。添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）、添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）比单一基质（CK1、CK2、CK3）的叶片生长速度要快，其原因可能是添加稻壳、玉米秸秆的复合基质的有机质、营养元素含量较高有关（表2）。稻壳添加体积分数在60%（S2）时，秧苗的叶片生长速度最快，叶片数平均值分别为3.60。

2.2.3 基质对秧苗株高的影响

由表3可知，添加稻壳、玉米秸秆的复合基质较单一基质对秧苗株高的影响差异显著（<0.05），添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）的秧苗株高明显高于添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）、单一基质（CK1、CK2、CK3），玉米秸秆添加体积分数在60%（T3）时，秧苗的株高最大，为145.31 mm。

2.2.4 基质对秧苗假茎宽的影响

假茎宽是评价水稻秧苗品质的重要指标之一，假茎宽大是壮苗特征，且干物质质量大、茎拉力和茎剪切力相对也比较大。由表3可知，添加稻壳、玉米秸秆的复合基质较单一基质对秧苗假茎宽的影响差异显著（<0.05），添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）、添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）的假茎宽高于单一基质（CK1、CK2、CK3）的相应值，玉米秸秆添加体积分数在60%（T2）时，秧苗的假茎宽最大，为2.24 mm。

2.2.5 基质对秧苗根数的影响

由表3可知，添加稻壳、玉米秸秆的复合基质较单一基质对秧苗根数的影响差异显著（<0.05）。添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）较添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）及单一基质（CK1、CK2、CK3）的根数多。玉米秸秆添加体积分数在60%（T2）时，秧苗的根数最多，为13.2条。

2.2.6 基质对秧苗干物质积累的影响

由表3可知，添加稻壳、玉米秸秆的复合基质较单一基质对秧苗百株干物质质量的影响差异显著（<0.05），添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）较添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）及单一基质（CK1、CK2、CK3）的干物质质量大。玉米秸秆添加体积分数在60%（T2）时，秧苗百株干物质质量最大，为3.06 g。

2.2.7 基质对秧苗最大根长的影响

水稻秧苗的根长最大值也是评价水稻秧苗品质的重要指标之一，直接影响到毯状苗的盘根情况。由表3可知，添加稻壳、玉米秸秆的复合基质较单一基质对秧苗最大根长的影响差异显著（<0.05），添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）较添加稻壳的复合基质（S1、S3）及单一基质（CK1、CK2、CK3）的最大根长值高。玉米秸秆添加体积分数在60%（T2）时，秧苗的根长为最大值，为90.16 mm。各处理基质对最大根长的影响与对株高、假茎宽、叶龄等影响规律基本一致。

2.2.8 基质对水稻秧苗茎基生物力学性能的影响

工厂化水稻育苗后进行机械插秧，为保证秧苗在移栽过程中不被机械作用力破坏，本研究运用力学基本原理和基本方法，采用理论分析与试验观察结合方法，研究水稻秧苗抗拉、抗剪切的力学性能。采用万能试验机对秧苗茎基的拉断力、剪切力进行测量，精确定量的评价不同基质秧苗力学性能的差异。为确定水稻秧苗插秧后在一定范围内能经受自然风力、暴雨冲击等自然因素的能力，为培育具有较强抗力的优质水稻秧苗的提供相关力学数据[27-30]。本试验对秧苗的盘接力分析是根据水稻盘育苗盘根状况和生产性试验效果做出定性的判定。试验表明，采用水稻密闭式立体育苗方式，用基质育出的秧苗卷苗时苗片成卷不散，将苗片提起且甩动，苗片不散不断，能够满足水稻机械插秧的要求。

1）基质对秧苗茎拉断力的影响

由表3可知，除CK1与CK2、T1与T3外，其他各处理之间对茎拉断力的影响差异性显著（<0.05），添加稻壳、玉米秸秆的复合基质（S1、S2、S3、T1、T2、T3）比单一基质（CK1、CK2、CK3）的茎拉断力大，玉米秸秆添加体积分数在60%（T2）时，秧苗的茎拉断力最大，为10.89 N。如图1所示，秧苗的假茎宽与茎拉力成正相关（2=0.951），在一定范围内，秧苗的假茎宽越大，茎拉断力越大；假茎宽越大，纤维含量越高，承受的拉力越大，为此秧苗在移栽过程中，取苗时，苗不易被拉断。

2）基质对秧苗茎剪切力的影响

由表3可知，除CK1与CK3、S2与T1外，其他各处理之间对茎剪切力的影响差异性显著（<0.05），添加玉米秸秆的复合基质（T1、T2、T3）较添加稻壳的复合基质（S1、S2、S3）及单一基质（CK1、CK2、CK3）的茎剪切力大。稻壳、玉米秸秆的添加量对秧苗的茎剪切力也有影响，稻壳添加体积分数在60%（S2）时，秧苗的茎剪切力最大，为2.96N。如图2所示，秧苗的百株干质量与茎剪切力成正相关（2=0.953 7），在一定范围内，秧苗的百株干质量越大，茎剪切力越大；秧苗的百株干质量大，有机物和纤维素含量高，水分含量少，所以剪切力大，为此秧苗在移栽过程中，夹持秧苗时，苗不易被夹断。

基于秧苗农艺、生物量、力学性能指标方面的测定与分析，处理T2：玉米秸秆（60%）+大田土（20%）+珍珠岩（20%）育秧基质表现最优。

2.3 产量性状分析

各产量性状指标对比分析见表4，处理T与CK对比，穴数没有差异；株高平均值为117.9 cm，低于对照CK平均值121.8 cm；千粒质量平均值25.35 g略低于对照CK千粒质量25.42g；其他各项指标平均值均高于CK，实测增产5.9%。

表4 不同基质、不同育苗方式秧苗的成熟期产量性状分析

注：表中T代表密闭式立体育苗系统+LED日光灯+T2基质育苗方式；CK代表普通平面大棚+自然光+大田土育苗方式。

Note: T treatment represents closed stereo seedling system + LED fluorescent lamp + T2 substrate seedling cultivation model; CK treatment represent ordinary plane greenhouses + natural light + field soil seedling cultivation model.

3 结 论

本文通过对3种单一基质CK2（100%粉碎玉米秸秆）、CK3（100%粉碎稻壳）和按体积比配制的复合基质S1（80%粉碎稻壳+10%大田土+10%珍珠岩）、S2（60%粉碎稻壳+20%大田土+20%珍珠岩）、S3（40%粉碎稻壳+40%大田土+20%珍珠岩）、T1（80%粉碎玉米秸秆+10%大田土+10%珍珠岩）、T2（60%粉碎玉米秸秆+20%大田土+20%珍珠岩）、T3（40%粉碎玉米秸秆+40%大田土+20%珍珠岩）的理化指标进行分析，与对照CK1（100%大田土）相比，各处理基质的容重、总孔隙度、pH值（除S3外）、有机质含量（除S2外）、营养元素含量存在显著差异（<0.05）；无论单一种类基质，还是复合基质，其营养成分含量均不能满足秧苗整个生长周期需要，在复合基质中加入适量氮、磷、钾元素，使之在基质的容重、总孔隙度等理化特性指标满足水稻秧苗生长需要的基础上，能够保证水稻育苗基质的营养成分充足。

以粉碎玉米秸秆和粉碎稻壳为主材料，与珍珠岩、大田土按照不同体积比进行调配制作的基质，能够满足水稻育壮苗的需要。育秧试验结果表明，按玉米秸秆（60%）+黑土（20%）+珍珠岩（20%）配置的育秧基质在秧苗农艺指标、生物量指标、力学指标等方面表现最优。田间试验结果表明，与常规育苗模式（普通平面大棚+自然光+大田土）对比，经T处理（密闭式立体+LED日光灯+T2基质）的秧苗在分蘖数方面没有差异，株高、千粒质量略低于对照的常规育苗；穗数、结实率等其他各项指标平均值均高于常规育苗，实测增产5.9%。

密闭式水稻立体育秧可以解决目前寒地水稻面临的客土资源短缺、平面育秧占地面积大等问题。密闭式水稻立体育秧基质大多以农产品废弃有机物为材料，不仅避免本田、客田取土，破坏耕地，还能有效缓解焚烧农作物有机废弃物造成的环境污染问题，为水稻工厂化育秧进一步推广提供技术支持。

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Research on matrix formula of substrate for seedling in rice closed stereo seedling system

Zhao Lijun1,2, Chen Haitao1, Cai Xiaohua2, Xu Chunlin1, Li Qiang1, Wang Jinfeng1, He Di1※

(1.,,150030,; 2.,150081,)

Greenhouse seedling is the valuable mode to solve the problem of insufficient accumulated temperature for the rice production to realize the stable and high yield in Heilongjiang Province, China. However, the shortage of soil resources limits the application of seedlings field. Vegetation degradation and costly manpower are unfavorable for the protection of soil resources. Therefore, development of seedlings substrate to replace the soil is an effective way to solve these problems. Closed stereo seedlings of rice is a new way to improve the rice seedling, which may realize the automatic control of the environment to meet the requirement of the growth of seedlings in a relatively enclosed environment including temperature, humidity, light, CO2concentration and nutrient solution. Natural conditions have little effect on the rice seedling growth in these enclosed environments. This seedling style has advantages of high space utilization, less dosage of field soil and strong adaptability, which helps to cope with frequent extreme weather and cold ground and cover a big area. Seedling substrate of closed stereo rice comes from the agricultural waste materials. It can not only avoid the destruction of farmland and reduce the transportation cost, but also solve the environmental pollution problem caused by the burning of agricultural waste to promote the development of circular agriculture. In this study, corn straw and rice husk were selected as grinding material and blended with perlite and field soil at different volume ratio. Seedling tests were carried out with 3 kinds of single substrate i.e. CK1 (100% field soil), CK2 (100% crushed corn stalks), and CK3 (100% crushed rice husk) and 6 kinds of composite matrix i.e. S1 (80% crushed rice husk + 10% field soil + 10% perlite), S2 (60% crushed rice husk + 20% field soil + 20% perlite), S3 (40% crushed rice husk + 40% field soil + 20% perlite), T1 (80% crushed corn stalks + 10% field soil + 10% perlite), T2 (60% crushed corn stalks + 20% field soil + 20% perlite), and T3 (40% corn stalks + 40% field soil + 20% perlite). The results showed that there were significant differences on bulk density, total porosity, pH value (except S3), organic matter content (except S2), and nutritive element content between CK1 and the other 8 treatments (<0.05). The later seedling stage showed that compared to the field soil (CK1), the comprehensive quality of seedlings under other 8 matrix treatments was higher. Composite matrix with the addition of the crushed rice husk (S1, S2, S3) and crushed corn straw (T1, T2, T3) had more significant improvement to seedling growth than single matrix (CK1, CK2, CK3). Composite matrix with corn straw (T1, T2, T3) had higher effect than rice hull (S1, S3). Amount of rice husk and corn straw had significant effect on the seedling growth. Each characteristic of the seedling was the optimal when the addition amount of rice husk or corn straw was 60% (S2 and T2), while no significant difference was found for the other 2 treatments (<0.05). Eventually, T2 treatment with corn straw of 60%, field soil of 20%, and perlite of 20% had the optimal result in terms of seedling agronomic index, biomass index and mechanical properties. Based on the results from the field experiment, rice yield characteristics in the mature period were analyzed in the different light source, substrate and method of raising seedling. The results showed that the light source, substrate and ways of raising seedlings had significant effect on the rice yield. Under the different conditions of substrate and method of raising seedling, the T treatment (with closed stereo, LED (light emitting diode) fluorescent lamp, T2 substrate) had lower average plant height and thousand seed weight compared with the CK treatment, while tiller number had no obvious difference. The other 5 indicators were higher than the CK. Real yield was 5.9% higher than that of CK. The results provide efficient and stable production technical basis for the closed stereo rice seedling system.

substrates; physical properties; nutrients; rice; closed type; seedling; smashed rice husk; smashed straw

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.09.026

S604+.7; S317

A

1002-6819(2017)-09-0204-07

2016-10-21

2017-04-05

国家自然科学基金青年基金项目（51205056）；东北农业大学研究生科技创新基金（yjscx14021）

赵立军，男，黑龙江省克山人，高级工程师，博士，主要从事田间机械与设施农业工厂化研究。哈尔滨 东北农业大学工程学院，150030。Email：zhlj555@163.com

何 堤，男，黑龙江省哈尔滨人，教授，博士生导师，主要从事田间机械与设施农业工厂化研究。哈尔滨 东北农业大学工程学院，150030。Email：hedi04511558@souhu.com

赵立军，陈海涛，蔡晓华，许春林，李 强，王金峰，何 堤. 密闭式立体育秧系统水稻育苗基质配方研究[J]. 农业工程学报，2017，33(9)：204－210. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.09.026 http://www.tcsae.org

Zhao Lijun, Chen Haitao, Cai Xiaohua, Xu Chunlin, Li Qiang, Wang Jinfeng, He Di. Research on matrix formula of substrate for seedling in rice closed stereo seedling system[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(9): 204－210. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.09.026 http://www.tcsae.org