基质粒径对水稻秧苗素质的影响

2023-10-22李睿于广星陈盈董立强王双李跃东

中国稻米 2023年5期

李睿于广星陈盈董立强王双李跃东*

（1 辽宁省水稻研究所，沈阳 110101；2灯塔市农业农村事务服务中心，辽宁灯塔 111399；*通信作者：daozuosuo@126.com）

水稻工厂化育苗是培育机插壮秧的重要途径，具有机械化、标准化、规模化等特征[1-2]。工厂化育苗通过机械化播种、规模化育秧、标准化管理培育符合机插的健壮秧苗，是实现水稻种植全程机械化的重要环节[3-6]。工厂化育苗需要大量育苗载体。以营养土作为育苗载体，存在取土量大、取土困难、破坏耕地及容易发生土传病害等问题[7-8]，无法满足工厂化育苗的需求。基质的研发生产能够解决上述诸多问题，为水稻工厂化无土育苗提供载体，是水稻规模化、集约化育苗的重要保障。诸多学者在基质研发方面做了大量研究，以草炭、有机质发酵物、珍珠岩、蛭石等为材料研发水稻育苗基质，取得了较好的育苗效果[9-12]。

粒径能够改变基质的物理性质，影响基质的总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度等性状，对秧苗生长发育产生影响，但目前基质粒径对水稻秧苗素质影响鲜有报道。本研究以水稻品种辽粳419 为试验材料，以不同粒径腐熟牛粪秸秆基质为育苗载体，比较分析了不同粒径基质所育秧苗素质及移栽质量的差异，为工厂化育苗提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2022 年4—5 月在辽宁省水稻研究所试验基地工厂化育苗智能温室进行，供试水稻品种为常规粳稻辽粳419，该品种在辽宁省属中晚熟品种，是辽宁中部稻区主栽品种。

1.2 试验设计

试验选用的基质其主要成分为牛粪和水稻秸秆，经2 次发酵制备而成，属于有机质型育苗基质，由辽宁省水稻研究所研制[13]。以漏筛设置3 种粒径（T1，0~3 mm；T2，0~5 mm；T3，3~5 mm）处理。以营养土为对照，取自辽宁省水稻研究所试验田。

4 月15 日播种，采用塑料硬盘育秧（规格58 cm×28 cm×3 cm），每个处理播种150 盘，播种量为浸泡种100 g（约4 000 粒/盘），秧盘分3 个区域摆放，每个区域每个处理50 盘，按5 行×10 盘摆放，秧苗采用旱育秧模式管理，人工补水不建立水层。5 月15 日机械化移栽秧苗，采用久保田乘坐式5SPV-6CMD 型6 行高速插秧机，栽插规格30 cm×20 cm。移栽采用随机区组大区试验，每个处理作业区域3 次重复，为实现机械化作业效果，每个区域实际插秧面积大于60 m2，试验调查区为去除边行后区域。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 基质物理性质

参照郭世荣[14]的方法，采用环刀法测定基质的容重、总孔隙度、通气空隙度、持水孔隙度、大小孔隙比。

1.3.2 秧苗素质

于5 月12 日（移栽前3 d），按对角线法选择代表性秧苗3 盘，每盘取代表性秧苗30 株，测定秧苗叶龄、株高、茎基宽（距秧苗生根处1 cm）、SPAD（使用SPAD-502 型叶绿素仪测定第3 叶中部）。

每盘取代表性植株5 株用于根系形态分析。用蒸馏水冲洗干净秧苗根系表面附着物，使用根系扫描仪（Epson perfection V800 photo）扫描照片，利用根系分析系统（WinRHIZO pro 2016）进行分析，测定总根长、总表面积、根体积、根直径及根尖数等根系形态参数。

每盘另取100 株秧苗测定百株地上部干质量和百株根干质量。具体操作：将秧苗地上部分与根系分开，置于105 ℃烘箱杀青0.5 h，再于80 ℃条件下烘干至恒质量后称重。根冠比=地下部干质量/地上部干质量。壮苗指数=（茎基宽/苗高）×地上部干质量[15]。

1.3.3 秧苗移栽质量

于移栽后3 d，每小区选取调查6 行（插秧机作业宽幅），调查漏插丛数，计算漏插率（漏插率=漏插丛数/调查丛数）。于移栽后3 d，每小区选取代表点调查6行，调查总株数和伤秧株数，计算伤株率（伤株率=伤秧株数/调查总株数）。

1.4 数据处理

采用Execel 2010 和DPS18.10 软件进行数据整理和分析。

2 结果与分析

2.1 不同粒径基质物理性质比较

从表1 可见，T1、T2、T3 处理基质容重分别比CK显著降低33.01%、38.84%和55.34%；T1 基质总孔隙度、通气孔隙度、大小孔隙比最小，而持水孔隙度最大；T3 基质总孔隙度、通气孔隙度、大小孔隙比最大，而持水孔隙度最小。上述结果表明，随着粒径的增加，基质的总孔隙度、通气孔隙度、大小孔隙比呈增大趋势，而基质的容重和持水孔隙度呈降低趋势。

表1 不同粒径基质的物理性质

2.2 不同粒径基质对秧苗素质的影响

由表2 可知，不同处理秧苗的叶龄与叶色（SPAD）无显著差异。T3 处理秧苗株高最大，T2 处理秧苗次之，二者显著大于T1 处理秧苗；T2 处理秧苗茎基宽最大，T3 处理秧苗次之，二者显著大于T1 处理秧苗；地上部干质量T2 和T3 处理秧苗差异不显著，二者均显著高于T1 处理和CK 秧苗；T3 处理秧苗根干质量显著大于其他处理，T2 处理秧苗根干质量显著大于T1 处理和CK。由此可见，粒径较大的基质所培育秧苗，在株高、茎基宽、干物质积累等方面更具有优势，秧苗生长更加旺盛。

表2 不同粒径基质处理秧苗素质

2.3 不同粒径基质对秧苗根系性状的影响

由表3 可见，T3 处理秧苗根系总根长、总表面积、总根尖数显著大于CK 和T1 处理秧苗，大于T2 处理秧苗但差异不显著；T3 处理秧苗的根系总体积最大，显著大于T1 处理秧苗，大于T2 处理和CK 秧苗但未达显著水平；T3 处理秧苗的根系平均直径最小。秧苗总根长、总表面积、总体积、根尖数等指标表现出T3＞T2＞CK＞T1 的规律。由此可见，大粒径基质有利于水稻秧苗根系生长发育。

表3 不同粒径基质秧苗根系性状

2.4 不同粒径基质对秧苗充实度和壮苗指数的影响

对不同粒径基质秧苗的充实度和壮苗指数分析表明（图1），T2 处理秧苗充实度最高，为1.68 g/cm，T1 处理秧苗充实度最低，为1.53 g/cm。T2 处理秧苗壮苗指数最高，为3.72，T1 处理秧苗壮苗指数最低，为3.25。秧苗的充实度和壮苗指数呈T2＞T3＞CK＞T1 的趋势，说明基质粒径小不利于培育健壮秧苗，秧苗充实度低，壮苗指标差。

图1 不同粒径基质处理秧苗充实度和壮苗指数

2.5 不同粒径基质对秧苗移栽质量的影响

由表4 可见，T2 处理秧苗漏插率显著低于其他处理，T3 处理秧苗漏插率最高，比T2 处理高1.3 个百分点；T2 处理秧苗的伤株率最低，显著低于其他处理；各处理间大田基本苗数表现为T2＞T3＞CK＞T1，但处理间无显著差异。综上所述，T2 秧苗漏插率和伤株率最低，基本苗数最多，秧苗移栽质量最好。

表4 不同粒径基质处理秧苗移栽质量

3 讨论

粒径大小与基质的物理性质密切相关，直接影响容重、总孔隙度和大小孔隙比[16-17]。本研究中，随着基质粒径的增加，基质的容重降低，而总孔隙度、通气孔隙度、大小孔隙比呈增大趋势。

本研究发现，基质粒径对水稻秧苗生育进程作用不明显，各处理秧苗叶龄无差异；基质粒径对水稻秧苗根系生长影响显著，小粒径基质（0~3 mm）培育的秧苗根干质量、根系总长、总表面积、总体积和根尖数等指标均显著低于大粒径基质（3~5 mm）培育的秧苗，也低于营养土培育的秧苗但差异不显著。其原因在于，小粒径基质紧实度高、容重大，基质透气透水性差，影响根系对氧气、水分和营养的吸收，进而影响根系生长；大粒径基质容重小，疏松透气，利于根系生长[18-19]。金军等[20]认为，秧苗根系发达，对水分和营养吸收、运输的能力更强，对促进地上部生长发育具有重要意义。本研究也发现，大粒径基质培育的秧苗不仅根系发达，地上部分同样生长旺盛，株高、茎基宽、地上部干质量较小粒径基质培育秧苗均具有显著优势。但3~5 mm 粒径基质由于孔隙度较大，水分易散失而干旱，增加了秧苗管理的难度。

粒径通过改变基质总孔隙度、通气孔隙度等物理性状，影响秧苗根系生长发育。大粒径基质培育的秧苗根系发达，根系吸收运输水分和营养能力强，促进了地上部生长，秧苗充实度高；小粒径基质培育的秧苗根系生长受抑，根系吸收、运输能力差，影响地上部生长，秧苗充实度较低。充实度较差的秧苗，在搬运及秧针撕扯过程中更易受到机械损伤，伤株率较高。本研究发现，0~5 mm 粒径基质培育的秧苗漏插率显著低于0~3 mm粒径基质和营养土培育的秧苗。这是因为0~5 mm 基质培育的秧苗根系更加发达，根系盘结更好，秧苗呈毯状不易松散，降低了秧苗的漏插率[21-23]。但3~5 mm 粒径基质培育的秧苗漏插率却显著增高，原因可能是大粒径基质虽利于根系生长，但其固根能力较差，对根系的支撑作用不好，不利于机插[17,24-25]；另一方面大粒径基质容重较低，秧毯质量较轻，秧毯的重力难以克服其在秧箱内所受到的摩擦力，秧毯下滑不畅导致漏插。