温室立体育秧条件下杂交稻秧苗素质的试验研究

陈桂生，马 旭，李泽华，孙国栋，陈林涛，安 沛，鹿芳媛，陆 强

(华南农业大学 a.工程学院；b.数学与信息学院，广州 510642)

0 引言

温室立体育秧具有空间利用上的优势[1]，生产效率高，且能培育适应机械化栽插的高素质秧苗，近年来，在我国水稻生产中得到了越来越多的重视[2-4]。

国外，日本对水稻温室立体育秧曾有较多相关研究[3-5]。国内，自20世纪80年代以来，由于家庭联产承包责任制的实施，水稻生产演变成一家一户分散经营的生产形式，人们对水稻温室立体育秧的研究相对较少，对温室立体栽培的研究多是针对花卉蔬菜等作物。例如，Omi SK等[5]提出不同作物所需光照度不同。谢景等[6]研究了LED灯侧面补光对温室黄瓜果实生长和品质的影响，表明LED灯侧面补光能促进黄瓜果实生长和营养品质的增加。刘渊川等[7]研究了光照时长对菜心生长的影响，指出适当延长光照时间能显著增加菜心叶片维生素C的含量，以15h处理最高。林晓等[8]在草莓温室立体栽培中发现，使用不同的立体栽培架对草莓的产量有显著影响，栽培架不同位置的光温条件也不同。近年来，随着水稻生产全程机械化的发展，水稻集中生产规模化趋势越来越明显，在此形势下水稻温室立体育秧又重新得到关注。张喜娟等[9]以松粳9号和垦稻12号为试验材料，指出不同水稻品种对补光条件的反应表现出很强的特征性。日本学者Kenji等[10]对中国式的单坡日光温室进行研究，指出由于温室内光照分布不均会导致靠近北墙的地面部分作物的生长受到极大的影响。马旭等[11]研究表明，在温室立体水稻育秧中，最佳补光条件为：红蓝光比8:1，光照度2 500lx，秧层间距45cm。同时，通过仿真得出温室立体育秧中进行人工补光是必要的。

目前，对水稻温室立体育秧秧苗素质的影响机理尚不确定，特别是对于杂交稻少本稀植及低播量育秧的新技术，不同影响因素的差异及作用尚不清晰[12-13]。因此，本文以杂交稻为研究对象，以不同秧层、夜间补光时长、品种和播种量为试验因素，通过正交试验研究其对秧苗素质的影响及其综合作用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在华南农业大学工程学院南楼楼顶温室(113°E，23.16°N)进行。温室规格：8m×7m×2.3m。试验所用秧架分别为第1层(底层)、第2层、第3层和顶层，秧架规格为1.2m×0.6m×1.8m。各秧层及中间灯架高度皆无级可调，试验时秧架第1层(底层)距地面高0.1m，其它每层层高约0.57m，灯架距下层高度为0.4m。秧架平行放置，间距为0.6m。立体育秧试验现场秧架摆放位置如图1所示。光源为光照度和光质皆可调的LED植物补光灯(0.6m×0.3m×0.008m，厦门新柱信电子有限公司生产)。试验所用秧盘为标准毯状秧盘(0.58m×0.28m×0.025m)，底土及表土皆使用塘泥，经粉碎后用恶霉灵杀菌消毒(12～18mL/m3),同时拌上壮秧剂(100：1)。杂交稻种子共3个品种，分别为培杂泰丰、天优173和五优1173(华南农业大学培育，发芽率≥80%)。用清水选种及强氯精消毒(兑水比例1:500)后洗净沥干，再进行浸种，而后用智能水稻催芽机进行恒温催芽；水稻破胸后风干至表面无水分，使用2SJB-500型水稻精密播种流水线(华南农业大学研制)进行播种。夜间补光时，各秧架使用帆布隔开，使得不同处理的光源互不干扰，自然光对照组放置于秧架顶层。

图1 育秧试验现场

1.2 试验方法

根据立体育秧的要求，试验选取秧层、夜间补光时长、品种和播种量为影响因素，每个因素设3个水平。秧层选择第1层(底层)、第2层、第3层3个水平，顶层为对照层。水稻选3个常用的品种：培杂泰丰、天优173和五优1173。根据杂交稻少本稀植的特点以及初步试验，选取播种量的3个水平为50、60、70g/盘。水稻是短日照植物[14]，光期不宜过长，因此选取夜间补光时长的3个水平为3、4、5h。采用L9(34)的正交试验表安排试验[15]，因素水平表如表1所示。

表1 因素与水平

1.3 指标测量与方法

试验于2016年3月至2016年4月进行(共21天),水稻秧苗在温室中培育至移栽期(三叶一心)，考察单位面积小苗率、百株鲜重、百株干重、秧块盘结力、苗高、茎基直径及叶龄等指标，试验方案如表2所示。其主要试验指标测试如下：

1)秧块盘结力。每盘秧苗取具有代表性的秧块(280mm×200mm)，用夹板固定其两端用电子称拉任意一端，当秧块断裂时弹簧秤显示的拉力即为秧块盘结力[14]。

2)小苗率。每盘取100mm×100mm的秧块，统计总苗数及小苗数。小苗指高度小于平均苗高1/2的秧苗，小苗率=(小苗数/总苗数)×100%。

3)壮苗指数。壮苗指数=(茎基直径×干质量)/苗高。

4)百株鲜重及干重。选取有代表性的秧苗100株，清洗干净，测定鲜重；然后将秧苗置于烘干箱中调至105℃杀青30min，再调至80℃下烘干至恒重，测定干重[12]。

2 试验结果与分析

根据试验结果，表2为试验安排及极差分析，表3为试验指标的方差分析。

表2 试验安排与极差分析

Si为因素第i水平结果之和，ki为因素第i水平结果均值，R为极差。

2.1 极差分析

根据表2，从壮苗指数的角度判别，其因素主次顺序是：补光时长>播种量>品种>秧层。其中，秧层和品种影响较小，而补光时长和播种量的影响程度较大且两者接近，随着补光时长的增加和播种量的减小，壮苗指数逐渐提高。秧层越高自然光照越强，然而秧层对壮苗指数的影响远小于补光时长。这说明，与自然光相比，红蓝光对秧苗的壮苗指数的影响更大，有助于培育更健壮的秧苗。

2.2 方差分析

为判断各因素水平对试验结果影响的显著性，运用方差分析法比较了小苗率、百株鲜重、盘结力、苗高、茎基直径、叶龄和壮苗指数等秧苗素质，利用F检验做各因素的显著性判断，如表3所示。

表3 水稻秧苗各项指标的方差分析

*表示在5%水平上显著，**表示在1%水平上显著。

由表3分析可知：不同秧层之间，小苗率、百株鲜重、盘结力的差异均达极显著水平，苗高的差异达显著水平，而茎基直径、叶龄和壮苗指数的差异不显著。随着秧层的提高，小苗率随之降低，秧苗的盘结力随之提高，百株鲜重明显增加，苗高也随之增加。秧架底层的秧苗由于光照不足，叶片色泽较差甚至发黄，盘结力不足，成毯性，无法满足机插秧要求。

不同的补光时长，壮苗指数的差异达极显著水平，百株鲜重的差异达显著水平，其它因素的差异皆不显著。由表3可知：随着补光时长的增加，壮苗指数明显提高；百株鲜重和盘结力有一定提高，且第1层的秧苗总体盘结力不足以满足机插秧要求，主要是补光时长过小，实际生产中应适当加长位于底层秧苗的夜间补光时长。

不同的品种，只有叶龄的差异达极显著水平，苗高的差异为显著水平，其他因素的差异皆不显著。说明对于培杂泰丰、天优173和五优1173这3个品种，在生长环境相同的情况下，秧苗各项素质相近，故在育秧时不同品种育制的秧苗可作相同条件处理。

不同的播种量，小苗率与盘结力的差异达极显著水平，苗高的差异达显著水平。表现为随着播种量降低，苗高逐渐升高，小苗率降低，但盘结力也随之降低，第一层秧苗需要增加补光时长，提高秧苗成毯性，才能满足机插秧要求。

在本试验中，当补光时长达到5h时，壮苗指数和盘结力皆与自然光对照组相近且明显优于同等条件未补光的处理。对于秧架第2、3层，各补光处理都能满足机插要求，同时秧苗生长良好，故从节约能源的角度考虑，第3层上的秧苗选3h的夜间补光时长即可，第2层秧苗盘结力相比第3层略小，可选取4h的夜间补光时长。

由于秧架第1层自然光照严重不足，当补光光照度为2 500lx、补光时长为5h时，只有 70g的播量能满足机插秧要求。故针对秧架第一层进行了补充试验，杂交稻品种为培杂泰丰，人工补光的光照度为3 000lx，补光时长分别为4、5 、6h，播种量为50、60、70g/盘。试验结果如表4所示。

表4 秧架第1层(底层)3 000lx光照度试验结果

表4结果表明：对于秧架第1层，当补光时长为5h及6h时，3个播量的盘结力皆能满足机插秧技术要求；补光时长越长，盘结力越大，壮苗指数越高；播种量越大，盘结力越大，但壮苗指数随之下降。所以，秧架第1层以人工补光的光照度为3 000lx、补光时长为5h为宜，此时秧苗质量可满足机插要求。

3 结论

1)通过正交试验分析了杂交稻温室立体育秧中品种、播种量、秧层和补光时长对秧苗素质的影响；

根据壮苗指数分析其各因素影响的主次顺序为补光时长>播种量>品种>秧层。其中，秧层和品种的影响较小，而补光时长和播种量两个因素的影响程度较大且两者接近，随着补光时长的增加和播种量的减小，壮苗指数逐渐提高。

2)随着补光时长的增加，百株鲜重和盘结力有一定提高；而随着播种量降低，苗高逐渐升高，小苗率降低，但盘结力也随之降低；第1层秧苗需要达到一定的补光时长，成毯性才能满足机插技术的要求。

3)试验结果表明：对于秧架第2层和第3层，光照强度取2 500lx，夜间补光时长分别为4、3h。秧架第1层(底层)应使用3 000lx的光照度、夜间补光时长5h时，可保证杂交稻在低播量条件下的秧苗素质，并满足机插秧技术的要求。

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