接种菌剂腐熟稻草育秧基质提高机插稻秧苗素质及产量

2017-07-12吕伟生黄国强邵正英曾勇军石庆华潘晓华魏赛金

农业工程学报 2017年11期

吕伟生，黄国强，邵正英，曾勇军，石庆华，潘晓华，魏赛金※

（1. 江西农业大学生物科学与工程学院/双季稻现代化生产协同创新中心/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室/江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室，南昌 330045； 2.江西省红壤研究所/国家红壤改良工程技术研究中心/农业部江西耕地保育科学观测实验站，南昌 331717）

吕伟生1,2，黄国强1，邵正英1，曾勇军1，石庆华1，潘晓华1，魏赛金1※

为探明稻草育秧基质在机插稻生产中的应用效果，该文以水稻土（CK）为对照，研究了接种自制腐秆菌剂的稻草基质（T1）、不接种腐秆菌剂的稻草基质（T2）2种基质理化性状及其对机插稻秧苗素质、机插质量及产量形成的影响。结果表明，T1、T2容重显著低于CK，含水量、孔隙度（通气孔隙度和持水孔隙度）和养分含量则显著高于CK；接种腐秆菌剂改善了稻草育秧基质的理化性状，可降低基质有机质含量、提高速效养分浓度及减小碳氮比（C/N）。与T2和CK相比，T1培育出的秧苗综合素质较好、机插质量高，有利于促进大田分蘖早生快发，同时增加了各时期叶面积指数、干物质质量及N、P、K吸收量，可形成较多的有效穗和充足的总颖花量，最终促进水稻高产的形成。T1产量比CK提高了4.37%，增产效果显著。可见，接种腐秆菌剂的稻草基质能满足水稻秧苗正常生长，与当前机插技术兼容性强，有利于提高机插稻产量及稻草的资源化利用，是一种较为理想的机插稻育秧基质。

基质；机械化；秸秆；机插稻；腐秆菌剂；理化性状；秧苗素质；产量形成

0 引言

水稻是中国的主要粮食作物，全国有近2/3的人口以稻米为主食，水稻生产在保障国家粮食安全方面占有极其重要的地位[1-3]。随着经济的快速发展和农村劳动力的大量转移，机械化已成为水稻生产发展的重要方向，但种植机械化仍是其中最薄弱环节，双季稻区种植机械化发展尤为缓慢[4]。“秧好一半禾，壮秧产量高”，足见育秧在水稻生产中的重要性。而机插稻育秧与传统水稻育秧差异较大，育秧难特别是育秧基质问题一直是制约机插稻发展的一个重要因素[5]。目前，旱地土育秧和本田泥浆育秧是中国南方稻区机插育秧的主要方式，但其用土（泥）量大、对土壤耕作层破坏严重、劳动强度大等问题突出，不利于机插秧的可持续发展[6]。因此，充分利用有机废弃物如食用菌菌渣[7-8]、谷壳[8-10]、草木灰[11]、泥炭[12]和有机肥[13-14]等原料，研发可全部或部分替代土（泥）的水稻育秧基质成为当前的研究热点。中国农业废弃物资源十分丰富，每年仅作物秸秆产量就多达7亿t，其中近1/3为水稻秸秆[15-16]。然而，因缺乏相应的技术和设备，2/3以上的秸秆被废弃或焚烧，造成严重的资源浪费和环境污染[17]。合理利用秸秆开发有机基质，不仅能解决因废弃或焚烧带来的资源浪费和环境污染问题，也可以在一定程度上缓解育秧取土（泥）难的问题[18-19]。目前秸秆作为有机基质的研究和应用主要集中在辣椒[20]、番茄[21-22]等蔬菜栽培上，而作为机插稻育秧基质的研究还鲜有报道[23]。近年来，本研究团队筛选出能够快速分解稻草的微生物，并研制成了复合腐秆菌剂[24]，该菌剂可显著提高稻草堆肥质量[25]及稻草还田效果[26-28]。受此启发，本研究以稻草、水稻土及自行研制的复合腐秆菌剂为试验材料，按照一定比例混配成稻草育秧基质[23]，在大田条件下探究基质对机插稻秧苗素质、机插质量及产量形成的影响，以期为稻草资源化利用与机插稻生产发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

复合腐秆菌剂由黑曲霉、韦氏芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、葡萄球菌、氧化木糖无色杆菌组成，其中黑曲霉孢子浓度为1.0×1010cfu/g，总细菌活菌数为1.5×1010cfu/g。稻草为江西农业大学农业科技园头年晚季稻收割后风干的稻草，用机械粉碎过0.85 mm筛后备用。水稻土取自江西农业大学上高水稻试验基地稻田耕作层（0～20 cm），经风干、磨碎并过5 mm筛后备用。供试水稻品种为三系杂交晚籼稻H优518（国审稻2011020，被农业部确认为2013年全国12个超级稻示范推广品种之一），该品种丰产性好、米质优且生育期适宜，是江西、湖南等双季稻区晚稻机插的主推品种。

1.2 试验设计

稻草腐熟于2015年6月在江西农业大学江西省农业微生物资源开发与利用工程实验室进行。腐熟试验设2个处理，处理1接种质量分数为8%的腐秆菌剂，处理2为不接种菌剂。根据微生物的发酵原理，接种质量分数控制在1%～10%均是可行的，前期室内试验接种量为5%[25]，为了保证菌剂在复杂的大田环境仍具有较高活性但又不与水稻争夺过多的养分，故接种量设为8%。具体方法为：将稻草粉加水调至含水率60%～65%（处理1加水前即接种腐秆菌剂），添加质量分数1.0%的尿素，混合均匀后置于塑料桶内堆沤发酵，3 d后进行翻堆，并向堆体浇水，保证含水率为60%～65%，之后每3 d翻堆一次，以保证好氧条件，14 d后即得腐熟稻草。在稻草堆置发酵期间，室温控制在25～35 ℃，堆体温度控制在35～60 ℃[29]。

基质育秧及大田机插试验于2015年7－10月在江西农业大学上高水稻试验基地进行。7月2日进行基质育秧试验，设置3种处理﹕接种8%菌剂腐熟稻草﹕水稻土体积比为2﹕1（T1）、不接种菌剂腐熟稻草﹕水稻土体积比为2﹕1（T2）、水稻土（CK）。水稻播种前用100 mg/kg烯效唑（质量分数5%的可湿性粉剂）溶液浸种24 h，35℃催芽24 h。采用毯状塑料硬质秧盘（秧盘内部长×宽×高为58 cm× 21.5 cm×2.8 cm）进行流水线播种，盘内基质厚度2.6 cm，落谷密度2粒/cm2。秧盘置于秧田采用半旱育秧方式进行秧苗管理。

7月21日进行大田机插试验，采用随机区组设计，每个处理设置3次重复，每次重复对应的小区面积72 m2（4 m×18 m）。采用井关牌乘坐式高速窄行插秧机栽插，栽插行株距25 cm×14 cm，取秧面积1.8 cm2，机插深度约2 cm。氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）施用量分别为180、90、165 kg/hm2，其中磷全作基肥，氮和钾按基肥﹕分蘖肥﹕穗肥=5﹕2﹕3施用，分蘖肥与穗肥分别在机插后7 d和倒2叶抽出期施用。水分管理及其他大田栽培措施均按高产技术规程进行。

1.3 指标与方法

1.3.1 基质理化性质

基质容重、孔隙度（通气孔隙度、持水孔隙度）及含水量等物理性质指标采用常规方法测定[30]；基质pH、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾含量等化学性质指标参也照常规方法测定[31]。

1.3.2 水稻秧苗素质

移栽前1 d，每个处理选取3个10 cm×10 cm的秧块，计数秧苗高度大于平均苗高1/2的秧苗数，除以种子总数即为成苗率。结合成苗率测定，每个秧块选取30株成苗的秧苗，分别记录叶龄、测定苗高、茎基宽、根长及根数（0.5 cm以上的不定根），同时用手持便携式叶绿素仪SPAD-520测定秧苗倒数第1片全展叶的相对叶绿素含量SPAD（soil and plant analyzer development, SPAD）值。最后将根和茎叶分开，在干燥箱内105 ℃杀青15 min，再于80 ℃烘至恒质量，冷却至室温后称质量。

1.3.3 秧苗机插质量及田间发根力

参照《水稻插秧机试验方法》(GB 6243－2003)[32]，栽后当天每个小区选取中部的一个工作带内（共8行，每行15穴）的120穴为一调查点，调查每穴苗数、伤秧率、漏蔸率、漂苗率和翻倒率。移栽后7 d，各处理再选取3个调查点，每个调查点选取长势均匀的10穴秧苗，计算每株的新生根数（0.5 cm以上的不定根），以表示秧苗的田间发根力。

1.3.4 水稻大田生长特性

1）茎蘖动态。机插当天开始调查，每个小区定苗10穴，每4 d调查一次茎蘖动态，直到齐穗期。

2）干物质质量及叶面积指数。于幼穗分化III期（二次枝梗分化期）、齐穗期、成熟期，每个小区调查50穴的茎蘖数，按5点取样法选取代表性的植株5穴，将茎鞘、叶、穗分开包扎，在干燥箱内105 ℃杀青20 min，再于80 ℃烘至恒质量，冷却至室温后称质量；同时按小叶干质量法测算叶面积指数。

3）N、P、K养分吸收量。将成熟期干物质样品粉碎，过0.15 mm筛，N用FOSS—2300型全自动定N仪测定，P用钒钼黄比色法测定，K用火焰光度计测定[31]。

1.3.5 产量及产量构成

成熟期取样考种，每个小区按平均有效穗数选5株考查总粒数、空粒数、千粒质量，同时每个小区中心实割250穴，脱粒、晒干、风选后称质量，最后计算实际产量。

1.4 相关指标计算

1.5 数据统计分析

运用Excel 2007和DPS 7.05进行数据分析和图表绘制。

2 结果与分析

2.1 基质理化特性

2.1.1 基质物理性质

基质物理性质决定了其持水性能、通气状况，对养分转化能力也具有重要影响。由表1可知，不同育秧基质的物理性质存在一定差异。与纯水稻土（CK）相比，添加稻草基质处理（T1、T2）可显著降低容重，T1、T2容重分别比CK低58.65%、63.46%；同时显著提高含水率和孔隙度（通气孔隙度和持水孔隙度）。接种复合菌剂腐解稻草基质（T1）与不接种复合菌剂腐解稻草基质（T2）相比，各项物理性状指标总体表现为T1、T2二者差异未达显著水平。

表1 不同育秧基质的物理性质Table 1 Physical properties of different seedling substrates

2.1.2 基质化学性质

从表2可以看出，不同育秧基质的化学性质也存在较大的差异。3种基质pH值在5.5～6.5之间，其中T1、T2显著大于CK，但均满足水稻秧苗适宜生长的弱酸环境[33-34]。有机质含量与基质肥力密切相关，对秧苗生长具有一定促进作用。T1、T2有机质含量显著高于CK，分别是CK的12.12和12.89倍。基质全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等养分含量按T1、T2、CK的顺序依次递减，T1、T2显著高于CK，全氮、速效磷含量T1与T2差异显著。碳氮比（C/N）是反应基质稳定性能的一项重要指标，稻草基质C/N较高，T1、T2显著大于CK，T2也显著大于T1。

表2 不同育秧基质的化学性质Table 2 Chemical properties of different seedling substrates

2.2 水稻秧苗素质

受基质理化性状的影响，不同育秧基质培育出的秧苗综合素质有一定差异（表3）。除充实度外，秧苗素质其余指标均表现为按T1、T2、CK的顺序逐渐递减，T1显著大于CK，其中壮秧指数增幅达8.57%；根长、根数、SPAD值以及根干质量T1、T2之间差异达显著水平。可见，稻草基质适宜秧苗生长，可显著提高秧苗素质，接种腐秆菌剂腐解的稻草基质则更有利于秧苗地下部的生长，同时能较好地维持根冠之间的协调性，从而促进地上部健康生长。

表3 不同育秧基质对秧苗素质的影响Table 3 Effects of different seedling substrates on seedling quality

2.3 秧苗机插质量

水稻大田机插质量受秧苗素质、根系盘结力及秧田成苗率的综合影响，并通过基本苗数影响群体发育。表4显示，成苗率各处理间差异不显著。漏蔸率则表现为T1

表4 不同育秧基质对机插质量的影响Table 4 Effects of different seedling substrates on mechanical transplanting quantity

2.4 水稻大田生长特性

2.4.1 茎蘖动态

水稻茎蘖动态是群体生长的直观表现，也是影响产量形成的重要因素。由图1可以看出，各时期茎蘖数均表现为T1>T2>CK。机插后8 d内，T1、T2茎蘖数变化明显，分别增加了137.02%和131.29%，而CK仅增加了112.49%。各处理在机插20 d后分蘖增长速率开始降低，并于机插后28～32 d左右出现分蘖最高峰。之后无效分蘖陆续死亡，茎蘖数不断降低，至机插后56～60 d茎蘖数基本稳定。经定点调查，得到最终成穗数T1（371.45×104/hm2）高于T2（362.90×104/hm2）和CK（350.50×104/hm2）。成穗率（成穗数与高峰苗数的百分比）依次为T1（55.78%）>T2（55.19%）>CK（53.98%），其中T1比CK高3.33%，但二者无显著差异。总体来看，接种腐秆菌剂的稻草基质育秧处理能促进大田分蘖早生快发，提高分蘖成穗率并获取较多的有效穗数。

图1 不同育秧基质对茎蘖动态的影响Fig.1 Effects of different seedling substrates on dynamics of tiller

2.4.2 光合生产

叶片是植物进行光合生产的重要器官，各生育时期叶面积的大小对水稻群体结构及产量形成具有重要影响。从图2a可以看出，各生育时期叶面积指数（LAI）均表现为T1>T2>CK，各处理在分化III期差异不显著；齐穗期至成熟期（灌浆结实期）差异增大，齐穗期T1比CK高9.40%，成熟期T1比 CK高25.09%，T1与CK之间存在显著差异。T1 的LAI在齐穗期达6.5以上，并在整个灌浆结实期维持较高的水平。

各处理地上部干物质质量变化与LAI规律一致（图2b），各生育时期也均表现为T1>T2>CK，分化III期各处理无显著差异；齐穗期T1显著高于CK，增幅达6.86%；至成熟期T1显著高于T2和CK，增幅分别为3.91%、6.97%。由此可见，稻草基质特别是接种腐秆菌剂的稻草基质更有利于促进全生育期尤其是中后期光合生产。

2.4.3 养分吸收

水稻成熟期N、P、K等养分吸收的分析如图3所示，各养分吸收量均表现为按T1、T2、CK的顺序依次递减，其中T1显著高于CK，这与总干物质积累的变化趋势一致。与CK相比，T1的N吸收量增加了6.83%，P吸收量增加了11.80%，K吸收量增加了6.30%。上述表明，稻草基质尤其是接种腐秆菌剂的稻草基质使水稻养分吸收优势明显增强。

图2 不同育秧基质对不同生育期水稻叶面积指数及干物质质量的影响Fig.2 Effects of different seedling substrates on LAI and dry matter production of rice in different growth stage

图3 不同育秧基质对养分吸收的影响Fig.3 Effects of different seedling substrates on nutrient absorption

2.5 产量及产量构成

由表5可知，水稻最终产量为T1>T2>CK，与CK相比，T1能显著提高产量。其中，T1产量较CK提高4.37%。再从产量构成上看，有效穗数和总颖花量均表现为T1>T2>CK，T1与CK差异显著，这与产量变化规律一致。其中T1有效穗数比CK高4.30%，总颖花量T1比CK高4.89%；而每穗粒数、结实率及千粒质量在各处理间差异不显著。

由此表明，本试验条件下机插晚稻产量的增加主要通过提高有效穗数来实现。增加有效穗数，并保持较大的穗型（较多的每穗粒数）以形成较多的总颖花量，同时保证较高的结实率及千粒质量，是添加菌剂腐熟稻草基质育秧取得高产的重要原因。

3 讨论

3.1 稻草基质对秧苗素质的影响

基质作为秧苗生长介质，除具备固持、供水、供肥和通气等功能，还要求所培育的秧苗整齐度高、盘根性好、根冠比协调，并能适应机械化播种和流水线作业，因而实际生产对其综合性能有更高要求[5]。基质的理化性状如容重、持水性、孔隙度、pH值及养分含量等均与秧苗素质密切相关，并影响到机插质量和最终产量[33]。研究表明，适宜作物生长的基质容重为0.1～0.8 g/cm3，总孔隙度为54%～96%；其中适宜水稻秧苗生长的pH值为5.4～7.0，C/N小于30，养分含量适中[34]。鲁耀雄等[13-14,33,35]采用基质育秧，发现基质养分含量、持水性、保水抗旱性等均优于传统营养土，因此秧苗的苗高、茎基宽、茎叶干质量、根长、根数、根干质量、根系活力等指标相比营养土也均有显著优势。本试验中稻草基质物理性状适宜，养分含量高，大部分理化性状都处于较适宜秧苗生长的范围，能适应机械播种作业，其中接种复合菌剂腐解稻草还在一定程度上改善了稻草基质性能，所培育秧苗地上部与地下部生长特征及综合素质总体优于对照。相比于对照，稻草基质具有更小的容重、更好的通气状况和更强的持水性能，有利于种子出苗和根系生长，能育出均匀健壮的秧苗，同时也可有效减轻育秧及机插过程中的工作强度，提高育秧和插秧的效率。其中主要原因是，稻草质地轻盈，且富含有机质和氮、磷、钾等速效养分[36]，堆沤发酵将不稳定的大分子有机物降解为速效养分和稳定的腐殖质[37]，接种腐秆菌剂则进一步加快了腐解速度、提高了堆沤质量[25,38]。而就稻草基质而言，腐秆菌剂主要通过改善基质化学性状来提高秧苗素质，如降低有机质含量、提高速效N、P养分浓度及减小C/N等，而对基质的物理性状影响较小；同时也可能是改善了基质生物性状，如微生物的种类、数量及相关酶活性等[25]。

3.2 稻草基质对机插质量的影响

较高质量的机插秧是农机与农艺密切配套的结果。机插稻秧苗不仅要严格符合插秧机作业质量的标准，同时还要有利于水稻高产优质的形成，因此秧苗素质对机插质量及产量形成均具有十分重要的影响。在当前的技术条件下，机插稻的壮秧标准为：叶龄2.5～4.0，苗高12～20 cm，茎基宽2 mm以上，叶色翠绿，根系盘结成毯，群体成苗率高，栽后早发性好[6]。本试验中，相比于传统水稻育秧土，稻草基质培育出的秧苗素质较高，相关指标基本达到机插壮秧标准。秧田成苗率与基质的通气性状、持水性能及养分含量密切相关，成苗率也决定了秧盘中秧苗的数量和质量，并直接影响机插质量（特别是漏蔸率与基本苗数）[33]。稻草基质主要由腐熟的水稻秸秆组成，质地疏松、通气状况良好、持水能力较强、养分含量较高，所育秧苗根系发达、地上部健壮、根冠比协调、成苗率较高，能更好地适应大田机械化栽插作业，因此最终保证较高的机插质量（如较低的漏蔸率及较强的大田发根力）。其中，稻草基质处理的机插质量总体优于传统水稻土，接种腐秆菌剂的稻草基质与机插技术兼容性强，更有利于提高机插质量。与大面积生产相比，本试验中各处理机插质量均表现较好，这可能与本试验采用了播种机匀播及高性能插秧机栽插等最新农机技术有关。

3.3 稻草基质对产量形成的影响

前人关于机插稻育秧基质的研究主要侧重于不同基质对秧苗素质及最终产量的影响，而对产量形成的影响研究较少。一般而言，秧苗素质弱，则机插质量差，栽插后秧苗返青活棵慢，分蘖缺位较多，最终穗数偏少，穗型偏小，产量下降[33,39-40]，同时也往往会造成齐穗期推迟，生育期延长[33,41]。相关研究表明，采用基质育秧可提高秧苗素质，秧苗移栽后返青快，分蘖力强，可促进穗数和大穗的形成，从而实现增产[33,40,42]。本研究发现，相比传统的水稻土，稻草基质尤其是接种腐秆菌剂的稻草基质培育的秧苗地上部与根系生长特征及综合素质较优，机插后大田发根力强，分蘖早生快发、成穗率较高，增加了各时期叶面积指数、光合产量及植株养分积累，可形成较多的有效穗和总颖花量，构建高质量群体，从而促进水稻高产的形成。但也有研究表明，基质育秧并不一定就能达到显著增产的效果，如王显等[43]研究发现多数基质产量略低于传统营养土，这可能是基质配方不同所致。在本试验中，机插晚稻总颖花量与产量呈极显著正相关（r=0.925 1**），总颖花量的增加主要依靠有效穗数的提高（r=0.926 6**），而结实率及千粒质量与产量相关不显著，这与张结刚等[44]研究结果基本一致。这也进一步表明，提高有效穗数以获取较多的总颖花量，同时维持较高的结实率和千粒质量，仍是当前双季机插稻实现高产的主攻方向。因此，双季机插稻更应重视育秧基质的使用，在培育标准壮秧的基础上保证较高的机插质量，同时优化大田肥水管理，从而塑造穗粒充足的高质量群体。

江西省是中国双季稻优势种植区，该区域年际间及早、晚稻季别间气候波动较大，而本试验仅研究了1季晚稻，难以全面反映稻草基质的应用效果，因此仍需开展多年份多季别的大田试验，以更充实的试验数据来支撑本文结论。此外，尽管本试验中稻草基质育秧效果优于传统水稻土，但综合壮秧、培肥、抗病、高产等多功能基质产品的生产工艺技术还有待于进一步深入研究。

4 结论

1）稻草基质容重显著低于传统育秧土，含水量、孔隙度和养分含量则显著高于传统育秧土；接种腐秆菌剂改善了稻草育秧基质的理化性状，主要表现为提高基质速效N、P养分浓度及减小C/N。

2）与传统育秧土和不接种腐秆菌剂的稻草基质相比，接种腐秆菌剂的稻草育秧基质育出的秧苗综合素质较好、机插质量高，有利于分蘖早生快发；特别是相比传统育秧土，接种腐秆菌剂的稻草育秧基质显著增加了齐穗期和成熟期的叶面积指数（增幅9.40%、25.09%）、干物质质量（增幅6.86%、6.97%）及植株N、P、K吸收量（增幅6.83%、11.80%、6.30%），可形成较多的有效穗（增幅4.30%）和充足的总颖花量（增幅4.89%），从而促进高产（增产4.37%）。

3）将接种腐秆菌剂腐熟的稻草作为水稻机插育秧基质的主要成分，满足水稻秧苗正常生长，与当前机插技术兼容性强，有利于提高机插稻产量及稻草的资源化利用。

[1] Peng S B, Buresh R J, Huang J L, et al. Strategies for overcoming low agronomic nitrogen use efficiency in irrigated rice systems in China[J]. Field Crops Research, 2006, 96: 37－47.

[2] 杨建昌，杜永，刘辉. 长江下游稻麦周年超高产栽培途径与技术[J]. 中国农业科学，2008，41(6)：1611－1621. Yang Jianchang, Du Yong, Liu Hui. Cultivation approaches and techniques for annual super-high-yielding of rice and wheat in the lower reaches of Yangtze River[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2008, 41(6): 1611－1621. (in Chinese with English abstract)

[3] Yu Y, Huang Y, Zhang W. Changes in rice yields in China since 1980 associated with cultivar improvement, climate and crop management[J]. Field Crops Research, 2012, 136: 65－75.

[4] 朱德峰，陈惠哲，徐一成，等. 我国双季稻生产机械化制约因子与发展对策[J]. 中国稻米，2013，19(4)：1－4.

[5] 林育炯，张均华，胡志华，等. 我国水稻机插秧育秧基质研究进展[J]. 中国稻米，2015，21(4)：7－13. Lin Yujiong, Zhang Junhua, Hu Zhihua, et al. Research on rice mechanized seedling substrate in China[J]. China Rice, 2015, 21(4): 7－13. (in Chinese with English abstract)

[6] 朱德峰. 水稻机插育秧技术[M]. 北京：中国农业出版社，2010.

[7] 何青石. 食用菌菌渣作水稻育秧基质育成秧苗的优势比较及关键技术[J]. 中国稻米，2014，20(3)：75－76. He Qingshi. Comparative advantages and key techniques of rice seedling raising with fungi residues[J]. China Rice, 2014, 20(3): 75－76. (in Chinese with English abstract)

[8] 张根贤，杨发贵. 水稻秧苗框式基质旱育试验[J]. 浙江农业科学，2011(4)：818－819，822.

[9] 张卫星，朱德峰，林贤青，等. 不同播量及育秧基质对机插水稻秧苗素质的影响[J]. 扬州大学学报农业与生命科学版，2007，28(1)：45－48. Zhang Weixing, Zhu Defeng, Lin Xianqing, et al. The effects of different sowing densities and raising materials on seedling quality of mechanical transplanting rice[J]. Journal of Yangzhou University Agricultural and Life Science Edition , 2007, 28(1): 45－48. (in Chinese with English abstract)

[10] 张忠臣，王洪振，高红秀，等. 不同育苗基质对寒地粳稻产量和品质的影响[J]. 黑龙江农业科学，2012(2)：26－29. Zhang Zhongchen, Wang Hongzhen, Gao Hongxiu, et al. Effect of different seedling media on yield and quality of Japonica rice in cold region[J]. Heilongjiang Agricultural Sciences, 2012(2): 26－29. (in Chinese with English abstract)

[11] 邵文奇，纪力，钟平，等. 水稻机插秧育苗草木灰基质的特性及应用效果[J]. 江西农业学报，2012，24(3)：117－118，121. Shao Wenqi, Ji Li, Zhong Ping, et al. Characteristics and application effect of plant ash substrate used for breeding of mechanically-transplanted rice seedlings[J]. Acta Agriculturae Jiangxi, 2012, 24(3): 117－118, 121. (in Chinese with English abstract)

[12] 隋常玲，左祥文，喻本雨，等. 有机育秧基质对水稻机插秧苗素质的影响[J]. 贵州农业科学，2014，42(8)：76－78，82. Sui Changling, Zuo Xiangwen, Yu Benyu, et al. Effect of organic substance on quality of rice seedlings for mechanical transplanting[J]. Guizhou Agricultural Sciences, 2014, 42(8): 76－78, 82. (in Chinese with English abstract)

[13] 鲁耀雄，崔新卫，罗赫荣，等. 有机废弃物作育秧基质对水稻秧苗素质的影响[J]. 南方农业学报，2012，43(11)：1703－1707. Lu Yaoxiong, Cui Xinwei, Luo Herong, et al. Effect of organic waste substituted as raising substrate on seedling quality of rice[J]. Journal of Southern Agriculture, 2012, 43(11): 1703－1707. (in Chinese with English abstract)

[14] 宋鹏慧，方玉凤，王晓燕，等. 不同有机物料育秧基质对水稻秧苗生长及养分积累的影响[J]. 中国土壤与肥料，2015(2)：98－102. Song Penghui, Fang Yufeng, Wang Xiaoyan, et al. Effect of different organic materials substrate on rice seedling growth and nutrients accumulation[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2015(2): 98－102. (in Chinese with English abstract)

[15] Kim S, Dale B E. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues[J]. Biomass and Bioenergy, 2004, 26(4): 361－375.

[16] 孙永明，李国学，张夫道，等. 中国农业废弃物资源化现状与发展战略[J]. 农业工程学报，2005，21(8)：169－173. Sun Yongming, Li Guoxue, Zhang Fudao, et al．Status quo and developmental strategy of agricultural residues resources in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2005, 21(8): 169－173. (in Chinese with Einglish abstract)

[17] 彭靖. 对我国农业废弃物资源化利用的思考[J]. 生态环境学报，2009，18(2)：794－798. Peng Jing. Review and discussion on utilization of agricultural waste resources in China[J]. Ecology and Environmental Sciences, 2009, 18(2): 794－798. (in Chinese with English abstract)

[18] 龚金龙，张洪程，胡雅杰，等. 水稻商品化集中育秧综合分析及发展趋势[J]. 中国稻米，2012，18(4)：26－30.

[19] 李鹏，张俊飚，丁玉梅，等. 农业生产废弃物循环利用的产业联动绩效及影响因素的实证研究：以废弃物基质化产业为例[J]. 中国农村经济，2012(11)：69－77.

[20] 金伊洙，郝翠翠，齐心，等. 稻草秸秆穴盘育苗基质对辣椒秧苗质量的影响[J]. 吉林农业科学，2005，30(2)：58－60.

[21] 金伊洙，赵立新. 稻草秸秆穴盘育苗基质对番茄秧苗质量影响的研究[J]. 北方园艺，2005(3)：61－63.

[22] 宋志刚，余宏军，蒋卫杰，等. 稻草复合基质对番茄育苗效果的影响[J]. 中国蔬菜，2013(14)：72－77.

[23] 胡凯. 育秧基质和基质施氮量对机插秧苗素质和产量的影响[D]. 南昌：江西农业大学，2014. Hu Kai. Effects of Matrix and N Application Rate on Seedlings Quality and Yield of Mechanized-transplanted Rice[D]. Nanchang: Jiangxi Agricultural University, 2014. (in Chinese with English abstract)

[24] 倪国荣，涂国全，魏赛金，等. 一种稻草腐解复合微生物制剂及其制备方法：CN103194407A [P]. 2013-07-10.

[25] 黄国强. 复合腐秆菌剂对稻秆堆腐和水稻促生效果[D].南昌：江西农业大学，2015. Huang Guoqiang. Effects of the Compound Decomposing Microbes Agents on Rice-straw Composting and Rice Growth Promotion[D]. Nanchang: Jiangxi Agricultural University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[26] 魏赛金，李昆太，涂晓嵘，等. 稻草还田配施化肥与腐秆菌剂下的土壤微生物及有机碳组分特征[J]. 核农学报，2012，26(9)：1317－1321. Wei Saijin, Li Kuntai, Tu Xiaorong, et al. The characteristics of microbes and organic carbon composition in the soils applied together with chemical fertilizer straw incooperation and microbial agent[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2012, 26(9): 1317－1321. (in Chinese with English abstract)

[27] 倪国荣，涂国全，魏赛金，等. 稻草还田配施催腐菌剂对晚稻根际土壤微生物与酶活性及产量的影响[J]. 农业环境科学学报，2012，31(1)：149－154. Ni Guorong, Tu Guoquan, Wei Saijin, et al. Effects of straw-returning using agent on microbe and enzyme activity in rhizosphere soils and yield of late rice[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2012, 31(1): 149－154. (in Chinese with English abstract)

[28] 倪国荣，魏赛金，吕伟生，等. 稻草全量还田配施腐解菌剂对机插晚稻生长发育的影响[J]. 江西农业大学学报，2015，37(6)：960－965. Ni Guorong, Wei Saijin, Lv Weisheng, et al. Effects of rice straw returning with straw decomposition agent on growth of machine-transplanted late rice[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2015, 37(6): 960－965. (in Chinese with English abstract)

[29] 魏赛金，王世强，胡殿明，等. 稻草秆腐解菌产酶条件优化及菌种鉴定[J]. 江西农业大学学报，2013，35(5)：1042－1047. Wei Saijin,Wang Shiqiang, Hu Dianming, et al. The optimum condition for enzyme production in straw decomposition and strain identification[J]. Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis, 2013, 35(5): 1042－1047. (in Chinese with Einglish abstract)

[30] O’Brien T, Barker A V. Evaluation of fresh and year-old solid waste composts for production of wildflower and grass sods on plastic[J]. Compost Science & Utilization, 1995, 3(4): 69－77.

[31] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 南京：河海大学出版社，2000.

[32] 水稻插秧机试验方法: GB/T6243－2003 [S].

[33] 林育炯，张均华，胡继杰，等. 不同类型基质对机插水稻秧苗生理特征及产量的影响[J]. 农业工程学报，2016，32(8)：18－26. Lin Yujiong, Zhang Junhua, Hu Jijie, et al. Effects of different seedling substrates on physiological characters and grain yield of mechanized-transplanted rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(8): 18－26. (in Chinese with Einglish abstract)

[34] 郭世荣. 固体栽培基质研究、开发现状及发展趋势[J]. 农业工程学报，2005，21(14)：1－4. Guo Shirong. Research progress current exploitations and developing trends of solid cultivation medium[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2005, 21(14): 1－4. (in Chinese with English abstract).

[35] 周青，陈新红，丁静，等. 不同基质育秧对水稻秧苗素质的影响[J]. 上海交通大学学报农业科学版，2007，25(1)：76－79，85. Zhou Qing, Chen Xinhong, Ding Jing, et al. Effect of different substrates on qualities in rice seedling[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University Agricultural Science, 2007, 25(1): 76－79, 85. (in Chinese with English abstract)

[36] 肖小平，汤海涛，纪雄辉. 稻草还田模式对稻田土壤速效氮、钾含量及晚稻生长的影响[J]. 作物学报，2008，34(8)：1464－1469. Xiao Xiaoping, Tang Haitao, Ji Xionghui. Effect of patterns of straw returning to field of contents of available N, K in soil and the later rice growth[J]. Acta Agronomica Sinica, 2008, 34(8): 1464－1469. (in Chinese with English abstract)

[37] 解开治，徐培智，张发宝，等. 接种微生物菌剂对猪粪堆肥过程中细菌群落多样性的影响[J]. 应用生态学报，2009，20(8)：2012－2018. Xie Kaizhi, Xu Peizhi, Zhang Fabao, et al. Effect of microbial agents inoculation on community diversity in the process of pig manure composting[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2009, 20(8): 2012－2018. (in Chinese with English abstract)

[38] 陈帅，刘峙嵘，曾凯. 腐秆剂对水稻秸秆腐解性能的影响[J].环境工程学报，2016，10(2)：839－844. Chen Shuai, Liu Zhirong, Zeng Kai. Effect of straw-decomposing inoculant on decomposition of rice straw[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2016, 10(2): 839－844. (in Chinese with English abstract)

[39] 于林惠，丁艳锋，薛艳凤，等. 水稻机插秧田间育秧秧苗素质影响因素研究[J]. 农业工程学报，2006，22(3)：73－78. Yu Linhui, Ding Yanfeng, Xue Yanfeng, et al. Factors affacting rice seedling quality of mechanical transplanting rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2006, 22(3): 73－78. (in Chinese with English abstract)

[40] 胡润，王佳佳，秦叶波，等. 连作晚稻无土基质育秧机插效果[J]. 中国稻米，2013，19(4)：103－105.

[41] 张坤. 双季稻机插生育期推迟原因探究[D]. 南昌：江西农业大学，2015. Zhang Kun. Exporation of the Reasons of Mechanical Transplanted Double Season Rice Growth Period Delay[D]. Nanchang: Jiangxi Agricultural University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[42] 黄洪明，吴美娟，汪暖，等. 不同基质育秧对水稻机插秧苗素质和产量的影响[J]. 中国农学通报，2014，30(15)：163－167. Huang Hongming, Wu Meijuan, Wang Nuan, et al. Influenceof different seedling raising substrates on mechanical transplanting seedling quality and yield in rice[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014, 30(15): 163－167. (in Chinese with English abstract)

[43] 王显，焦庆清，秦晓平，等. 不同水稻基质育秧效果比较试验[J]. 中国稻米，2015，21(3)：83－85. Wang Xian, Jiao Qingqing, Qin Xiaoping, et al. Effects of rice seedling raising with different substrates[J]. China Rice, 2015, 21(3): 83－85. (in Chinese with English abstract)

[44] 张结刚，张美良，王璠，等. 双季稻机插育秧床土选择试验[J]. 农业工程学报，2016，32(1)：167－173. Zhang Jiegang, Zhang Meiliang, Wang Fan, et al. Experiment on screening seedbed soils for mechanical transplanted double-cropping rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(1): 167－173. (in Chinese with English abstract)

Straw substrate with decomposition agent improving seedling quality and yield of machine-transplanted rice

Lü Weisheng1,2, Huang Guoqiang1, Shao Zhengying1, Zeng Yongjun1, Shi Qinghua1, Pan Xiaohua1, Wei Saijin1※
(1. College of Biology Science and Engineering, Jiangxi Agricultural University/Collaborative Innovation Center for the Modernization Production of Double Cropping Rice/Jiangxi Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Genetic Breeding/ Jiangxi Agricultural Microbial Resource Development and Utilization Engineering Lab, Nanchang 330045, China; 2. Jiangxi Institute of Red Soil / National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement/Scientific Observational and Experimental Station of Arable Land Conservation in Jiangxi, Ministry of Agriculture, Nanchang 331717, China)

Machine-transplanted rice had many advantages, such as maintaining high efficiency, saving cost, freeing labor, and stabilizing yield, so the area of machine-transplanted rice becomes larger and larger in China in recent years. With the expansion area of machine-transplanted rice, the demand for high quality of rice seedling becomes more and more important. However, traditional seedling raising method such as using paddy soil as the seedbed substrate is difficult to meet the growing demand of machine-transplanted rice seedling. It is predicted that more new seedbed substrates for rice seedlings such as mixed substrate and light soilless substrate will replace nutrient soil for raising rice seedling. Organic waste substituted as raising substrate, such as straw seedling substrate is widely used on vegetable production. In recent years, we have developed an organic compound decomposing agent, which can decompose the straw rapidly. And also, straw composting plus straw decomposition agent can improve the quality of compost. Inspired by these, we need to study the effect of straw decomposition agent applied to straw substrate seedbed and machine-transplanted rice production. Field experiments were conducted with hybrid rice cultivar Hyou518 at the experimental farm of Jiangxi Agricultural University, Jiangxi Province, China in late-growing season in 2015. And the experiments were conducted under the condition of mechanical seedling and transplanting with high-yield agronomy technology during the whole growth period of late rice, and with three replicates for each treatment. In the field experiments, three types of rice seedbed substrates: straw substrate plus straw decomposition agent (T1), straw substrate without straw decomposition agent (T2) and paddy soil (CK) were used to compare their physical and chemical properties. The effects of different seedbed substrates on seedling and transplanting quality and yield formation of machine-transplanted rice were also analyzed. The results showed that, bulk density of T1 and T2 were 58.65% and 63.46% lower (P<0.05) than CK, while the porosity (aeration porosity and water-holding porosity) and water content were significantly higher (P<0.05) than CK (except water-holding porosity of T2). Inoculating straw decomposition agent to straw seedbed substrate was beneficial to improve the physical and chemical properties of straw seedbed substrate, reduce organic content, improve available nutrient concentrations, and decrease C/N ratio. Compared with T2 and CK, T1 had better seedling and transplanting quality, earlier and faster growth of tillering at early growth stage, and higher LAI, dry matter production and nutrient (N, P, K) absorption. Moreover, T1 had more panicles and total spikelet, and higher grain yield. The grain yield of T1 was 2.25% and 4.37% higher than that of T2 and CK, respectively. The results suggest that straw seedling substrate plus straw decomposition agent fulfilled the condition of seedling growth, and the seedlings were more suitable for current mechanized transplanting technology than paddy soil. In summary, the straw seedbed substrate added with the decomposition agent is a suitable seedling substrate of machine-transplanted rice because of its superiority on improving the grain yield and the utilization of straw resources. The production process technology of multifunctional substrate that produces strong seedling, improves soil fertility and disease resistance, and produces high yield still needs to be further studied, even though straw seedbed substrate from this study is more suitable for current mechanized transplanting technology than traditional seedling raising pattern. In addition, it is noted that this study just included one year experimental data in late rice field. Future studies on the validation and perfection of multiple years and sites are needed in the future.

substrates; mechanization; straw; machine-transplanted rice; straw decomposition agent; physical and chemical properties; seedling quality; yield formation

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.025

S511; S233.71

1002-6819(2017)-11-0195-08

吕伟生，黄国强，邵正英，曾勇军，石庆华，潘晓华，魏赛金. 接种菌剂腐熟稻草育秧基质提高机插稻秧苗素质及产量[J]. 农业工程学报，2017，33(11)：195－202.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.025 http://www.tcsae.org

Lü Weisheng, Huang Guoqiang, Shao Zhengying, Zeng Yongjun, Shi Qinghua, Pan Xiaohua, Wei Saijin. Straw substrate with decomposition agent improving seedling quality and yield of machine-transplanted rice[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 195－202. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.025 http://www.tcsae.org

2016-10-09

2017-04-20

国家科技支撑计划（2011BAD16B04、2012BAD04B11、2013BAD07B1202）；江西省科技计划项目（20144BBF60003）；公益性行业（农业）科研专项（201303102）

吕伟生，男，江西信丰人，博士，助理研究员，主要从事水稻机械化高产栽培技术研究。南昌江西省红壤研究所，331717。

Email：Lvweisheng2008@163.com

※通信作者：魏赛金，女，江西南昌人，博士，教授，主要从事农业生物技术研究。南昌江西农业大学生物科学与工程学院，330045。

Email：weisaijin@126.com