不同基质对水稻秧苗素质及营养吸收的影响

唐志强，张丽颖，何 娜，付 亮，高 虹，马作斌，赵明珠，王昌华，郑文静，王 辉

(辽宁省水稻研究所，辽宁 沈阳 110101)

【研究意义】水稻机插秧具有轻简化、规模化、集约化等优点，可减少劳动力、节约成本、提高效率，已成为我国大部分地区水稻种植的主要方式[1-2]。育秧是机插秧顺利进行的重要环节[3]。育秧载体主要以营养土为主，各地区土壤基础肥力差异较大，存在劳动强度大、工序复杂、取土困难、同时历经运输、过筛等环节，不仅会破坏耕地还容易发生土传病害影响秧苗生长等问题[4-5]。【前人研究进展】我国科研人员在基质育秧方面做了大量研究，采用基质育秧，克服了田间取土带来的杂草、土传病害等问题，明显提高了水稻的秧苗素质、增加了秧苗干物质积累及养分吸收量[6-9]，配制工序快速简便，工作量小，培育秧苗素质好，病虫害发生概率降低，有利于开展大规模的工厂化育秧，更加适合机械化插秧[10]，但这些基质多以稻壳、蛭石、珍珠岩等制成的，利用这些基质育秧存在营养不足、吸水、保水能力差等问题，容易出现水稻出苗率下降、秧苗生长缓慢、长势不均匀等问题[11]。辽西地区因其取土作为育秧载体培育出的秧苗存在秧苗素质差、育秧成本高及病虫害严重等问题。【本研究切入点】本研究拟对不同基质培育的水稻秧苗素质进行分析，以便筛选出适于该地区育苗基质。【拟解决的关键问题】筛选适于该地区育秧基质是实现产业化、机械化育秧的重要物质保障[12-13]，为辽西地区选用水稻基质、培育高素质秧苗，降低育秧成本提供参考，对机插育秧技术的推广具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验土壤基本情况

对照土壤类型为砂质土，采自彰武县八五零农场试验基地0～15 cm耕层土壤，土壤取回，风干后混入营养元素，测定速效氮含量为1825.38mg/kg,速效磷含量为1939.49 mg/kg,速效钾含量为1965.71 mg/kg,有机质含量为81.42 g/kg,pH 5.6。试验基质材料基本情况见表1。

表1 育苗基质化学性质

1.2 供试材料

选用水稻品种稻花香2号(五优稻4号)为试验材料。

1.3 试验方法

试验于彰武县八五零农场育苗大棚试验地点进行。分别于2017年4月14日、2018年4月15日播种，选用沈阳金桥水稻育秧基质M1、法库琦丰生产基质M2、鑫族丰生物炭基质M3、辽宁省水稻研究所配制基质M4及营养土对照M5共计5个处理，每个处理10盘，随机区组设计，3次重复。使用久保田播种机将等量的稻种均匀播于秧盘中，播种后覆盖对应的基质。采用旱育秧方式，秧田期水分、温度管理等同于生产上常规育秧。播种后分别于离乳期和移栽期进行取样。

1.4 测定项目

1.4.1 秧苗形态 每个处理选取30株考察秧苗的叶绿素相对含量(SPAD)、株高、叶龄、茎基宽，将秧苗地上部与根系分开，装入纸袋，105 ℃杀青30 min后80 ℃烘至恒重，用0.001精度天平称干物质质量。SPAD采用SPAD-502叶绿素仪测定。

1.4.2 根系形态 每个处理取植株根系鲜样10株，利用植物根系扫描仪(WinRHIZO)测定秧苗植株根系鲜样的根长、根表面积、根体积、根直径及根尖数等植物根系形态指标。

1.4.3 养分含量 秧苗播种后第20和30天采集植株样品装入纸袋105 ℃杀青处理0.5 h后，再将温度调至80 ℃烘至恒重，样品研磨，测定秧苗根系和地上部分的氮、磷、钾养分含量。植株样品用H2SO4和H2O2消煮，全氮含量采用国际GB2905-82方法，用半微量凯氏定氮法测定，全磷和全钾含量分别用钼蓝比色法和火焰光度法测定。氮素积累量(g/盘)=氮素含量(%)×生物量(g/盘)；磷素积累量(g/盘)=磷素含量(%)× 生物量(g/盘)；钾素积累量(g/盘)= 钾素含量(%)× 生物量(g/盘)。

1.5 数据分析

2017、2018年试验相关指标变化趋势基本一致，文中数据为2年数据的平均值。使用Microsoft Excel 2003进行数据整理，采用SPSS 17.0软件进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 离乳期不同基质对水稻秧苗素质的影响

由表2可以看出，SPAD、株高、叶龄、茎基宽、茎叶干重、根干重和根冠比在不同基质处理存在显著差异(P<0.05)。与M1处理相比，M4处理的株高、茎基宽和茎叶干重分别显著提高了37.53%、8.36%和14.86%。与M2处理相比，M4处理的SPAD、株高、茎基宽和茎叶干重分别显著提高了33.93%、67.08%、27.90%和63.41%。与M3处理相比，M4处理的SPAD、株高、茎基宽和茎叶干重分别显著提高了15.19%、22.50%、18.25%和27.21%。与M5处理相比，M4处理的株高、茎基宽和茎叶干重分别显著提高了45.09%、9.16%和39.58%。由此表明，秧苗在离乳期时M4处理的秧苗素质最佳，干物质积累最多，秧苗最为健壮。

表2 不同基质对离乳期秧苗素质的影响

2.2 移栽期不同基质对水稻秧苗素质的影响

由表3可以看出，SPAD、株高、叶龄、茎基宽、茎叶干重、根干重和根冠比在不同基质处理存在显著差异(P<0.05)。与M1处理相比，M4处理的SPAD、株高、茎叶干重和根干重分别显著提高了24.41%、29.97%、20.3%和32.8%。与M2处理相比，M4处理的SPAD、株高、茎基宽、茎叶干重和根干重分别显著提高了32.95%、66.67%、20.55%、76.22%和64.36%。与M3处理相比，M4处理的SPAD、株高、叶龄、茎叶干重和根干重分别显著提高了26.13%、31.44%、13.91%、31.98%和34.96%。与M5处理相比，M4处理的SPAD、株高、叶龄、茎基宽、茎叶干重和根干重分别显著提高了45.53%、36.57%、15.62%、23.48%、43.61%和48.21%。由此表明，秧苗在移栽期时M4处理的秧苗素质最佳，干物质积累最多，秧苗最为健壮，水稻移栽后秧苗返青快。

表3 不同基质对移栽期秧苗素质的影响

2.3 离乳期不同基质对水稻根系形态的影响

由表4可以看出，根长、根表面积、根平均直径、根体积和根尖数在不同基质处理存在显著差异(P<0.05)。与M1处理相比，M4处理的根表面积和根尖数分别显著下降了18.52%和17.55%。与M2处理相比，M4处理的根表面积、根体积和根尖数分别显著提高了20.03%、37.5%和5.12%。与M3处理相比，M4处理的根表面积和根尖数分别显著下降了16.40%和11.49%。由此表明，秧苗在M1、M3处理下的总根长变长，根数变多，能够更好的吸收养分。

表4 不同基质对离乳期秧苗根系的影响

2.4 移栽期不同基质对水稻根系形态的影响

由表5可以看出，根长、根表面积、根平均直径、根体积和根尖数在不同基质处理存在显著差异(P<0.05)。与M1处理相比，M4处理的根表面积和根体积显著提高了19.31% 和50%；根长显著下降了15.76%。与M2处理相比，M4处理的根表面积、根平均直径、根体积和根尖数分别显著提高了13.26%、46.51%、50%和6.16%；根长显著下降了15.57%。与M3处理相比，M4处理的根表面积和根体积分别显著提高了18.6%和31.25%。与M5处理相比，M4处理的根长、根表面积、根平均直径、根体积和根尖数分别显著提高了10.55%、33.30%、36.96%、75%和19.65%。由此表明，秧苗在离乳期时M4处理的秧苗根表面积、根体积变大，根数变多，能够更快的吸收养分，快速返青。

表5 不同基质对移栽期秧苗根系的影响

2.5 不同基质对水稻秧苗养分吸收的影响

在水稻离乳期和移栽期，秧苗的茎叶氮含量、根系氮含量和整株氮积累量在不同基质处理间存在显著差异(P<0.05)。在离乳期，M4处理的茎叶氮含量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了41.62%、96.50%、39.97%和66.43%(图1-A)；M4处理的根系氮含量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了34.26%、56.41%、23.65%和59.92%(图1-B)；M4处理的整株氮积累量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了53.24%、166.35%、62.16%和113.69%(图1-C)。在移栽期，M4处理的茎叶氮含量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了13.74%、45.65%、31.37%和43.94%(图1-D)；M4处理的根系氮含量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了18.26%、31.99%、28.34%和27.17%(图1-E)；M4处理的整株氮积累量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了41.94%、144.90%、73.64%和101.27%(图1-F)。由此表明，在M4处理下，秧苗在整个苗期生长过程中养分最为充足，秧苗生长旺盛，有利于移栽后的缓苗，返青。

A：离乳期茎叶中氮含量；B：离乳期根中氮含量；C：离乳期整盘秧苗总氮量；D：移栽期茎叶中氮含量；E：移栽期根中氮含量；F：移栽期整盘秧苗总氮量

在水稻离乳期和移栽期，秧苗的茎叶磷含量、根系磷含量和整株磷积累量在不同基质处理间存在显著差异(P<0.05)。在离乳期，M4处理的茎叶磷含量显著低于M1、M3和M5处理，分别降低了7.44%、39.61%和25.23%(图2-A)；M4处理的根系磷含量显著高于M2和M5处理，分别提高了45.51%和23.31%(图2-B)；M4处理的整盘磷积累量显著低于M3处理，降低了16.67%(图2-C)。在移栽期，M4处理的茎叶磷含量显著高于M2处理，提高了53.22%(图2-D)；M4处理的根系磷含量显著高于M1、M2和M3处理，分别提高了62.03%、8.80%和25.47%(图2-E)；M4处理的整株磷积累量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了98.71%、140.16%、52.20%和98.46%(图2-F)。由此表明，秧苗在M4处理从离乳期到移栽期整盘秧苗对磷元素的吸收最为旺盛。

A：离乳期茎叶中磷含量；B：离乳期根中磷含量；C：离乳期整盘秧苗总磷量；D：移栽期茎叶中磷含量；E：移栽期根中磷含量；F：移栽期整盘秧苗总磷量

在水稻离乳期和移栽期，秧苗的茎叶钾含量、根系钾含量和整株钾积累量在不同基质处理间存在显著差异(P<0.05)。在离乳期，M4处理的茎叶钾含量显著高于M1、M2和M5处理，分别提高了49.94%、73.36%和25.23%(图3-A)；M4处理的根系钾含量显著高于M1、M2和M5处理，分别提高了55.88%、39.39%和44.86%(图3-B)；M4处理的整株钾积累量显著高于M1、M2和M5处理，分别提高了67.41%、143.59%和70.20%(图3-C)。在移栽期，M4处理的茎叶钾含量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了62.32%、53.22%、26.18%和42.79%(图3-D)；M4处理的根系钾含量显著高于M1、M2和M5处理，分别提高了62.03%、8.79%和25.47%(图3-E)；M4处理的整株钾积累量显著高于M1、M2、M3和M5处理，分别提高了98.71%、140.16%、52.20%和98.46%(图3-F)。由此表明，秧苗在M4处理从离乳期到移栽期整盘秧苗对钾元素的吸收最为旺盛。

A：离乳期茎叶中钾含量；B：离乳期根中钾含量；C：离乳期整盘秧苗总钾量；D：移栽期茎叶中钾含量；E：移栽期根中钾含量；F：移栽期整秧苗总钾量

3 结 论

本研究对4种基质培育的秧苗与营养土培育的秧苗对比进行了分析与测定，研究结果表明，水稻秧苗在离乳期时，M4处理秧苗长势旺盛，干物质积累量大，根长增加，不定根数增加，秧苗已从基质中吸收养分，M4处理秧苗的氮含量最大，M3处理秧苗的磷、钾含量最大，基质培育的秧苗对养分吸收显著好于营养土。秧苗在移栽期时，基质培育的秧苗生长速度明显加快，M4处理秧苗根长、不定根数增加，干物质积累量大，养分吸收量加大，尤其对氮元素的吸收更为明显。综上所述，培育秧苗素质佳、根系形态好、养分配比合理的基质依次顺序为M4>M3>M1>M5>M2。

4 讨 论

秧苗素质、根系形态、干物质积累及养分吸收等特征特性是衡量秧苗好坏的重要依据，也是保证机械化插秧顺利进行的重要基础[14-16]，育秧载体主要有营养土和基质，前人对营养土、育苗基质及其相关问题对机插秧效果的影响作了大量研究[17-20]，认为营养土作为水稻育秧载体具备营养齐全、适于秧苗生长、保水保肥等优点，但也存在取土量大、取土难、土传病严重等问题，本试验研究结果表明，水稻在离乳期时，秧苗已经开始吸收养分，营养土培育的秧苗植株生长缓慢，根系吸收养分量少，植株矮小，叶色黄。水稻在移栽期时，营养土培育的秧苗生长速度明显下降，不定根数少，根系盘结力差，秧苗吸收养分少，秧长弱。

基质在配制过程中均匀混合一定量秧苗生长所必需的营养元素，有利于秧苗在生长过程中吸收更多的养分，为培育健壮的秧苗打下良好的基础，在机插秧后早生快发，从而提高水稻产量[21-22]基质也为秧苗生长提供了较好的环境，秧苗生长较快，株高、叶龄、茎基宽大，干物质积累量大，根系发达，白根数多，秧苗素质有所提高，但保水保肥能力有待提高。本试验研究结果表明，水稻在离乳期时，基质培育的秧苗的株高、叶龄、茎基宽和茎叶干重显著好于营养土培育的秧苗，基质培育秧苗的根长、根表面积好于营养土培育的秧苗，而根体积、根直径和根尖数差异不显著，水稻在移栽期时，基质培育的秧苗生长速度明显加快，不定根数增加，根系盘结力增大，养分吸收量加大。

目前，研究水稻育秧是我国发展机械化插秧亟需解决的问题，而培育适合机插的健壮秧苗，是提高栽插质量、保证水稻高产的关键，从而改变传统劳作模式的费时、费工、费力等缺点，解决目前农村劳动力缺乏问题，目前，研究水稻育秧是我国发展机械化插秧需要解决的主要问题，本试验对不同基质培育水稻秧苗素质及根系形态指标、养分吸收特性进行研究，筛选试验适宜当地的育秧基质，以期为辽西地区水稻育秧技术的发展提供参考。