打印秸稈基質(zhì)盤播種對(duì)水稻秧苗素質(zhì)、栽插質(zhì)量及產(chǎn)量的影響

杜益涵 肖紅娟 沙春陽 許方甫 王秋君 雍宬陳玲 曲萍 黃紅英 魏海燕 孫恩惠*

（1 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部鹽堿土改良與利用（濱海鹽堿地）重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省有機(jī)固體廢棄物資源化協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210014；2 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，山西 晉中 030801；3淮安漢德農(nóng)業(yè)科技有限公司，江蘇 淮安 223200；4 揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225000；*通訊作者：enhsun@126.com）

水稻是我國重要的口糧作物，全國有60%以上的人口以稻米為主食[1]。我國水稻種植面積在3 000 萬hm2左右，占世界水稻種植面積29%左右，水稻產(chǎn)量1.8~2.0 億t，是總產(chǎn)量最高的國家[2-3]。目前，我國水稻種植機(jī)械化水平推廣力度較大[4-6]，但仍有大量水稻種植靠人力勞動(dòng)，水稻生產(chǎn)用工量多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，一定程度上制約了水稻生產(chǎn)的發(fā)展[7-8]。

育秧是水稻栽培過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其對(duì)于機(jī)插秧而言，秧苗質(zhì)量對(duì)機(jī)插質(zhì)量和效率有直接影響[9]。當(dāng)前，我國水稻機(jī)插育秧主要是采集農(nóng)田優(yōu)質(zhì)表土制備營養(yǎng)土作為育秧介質(zhì)，少部分采用商品化育秧基質(zhì)。機(jī)插秧育秧每年消耗了大量優(yōu)質(zhì)農(nóng)田表土，對(duì)耕層土壤造成嚴(yán)重破壞。近年來本團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種秸稈育秧基質(zhì)盤產(chǎn)品，可替代營養(yǎng)土作為育秧基質(zhì)。秸稈基質(zhì)盤為發(fā)酵秸稈纖維吸濾成型制品，具有“基質(zhì)+盤”雙重功能，育秧過程無需使用塑料秧盤，且所育秧毯規(guī)格完全匹配現(xiàn)行插秧機(jī)，秧苗素質(zhì)高、盤根性好，秧毯質(zhì)量減少2/3 以上，大幅提升水稻機(jī)插秧質(zhì)量和效率。此外，傳統(tǒng)機(jī)插育秧機(jī)械播種存在用種量大、稻種分布不均、漏插率高且群體質(zhì)量偏低等問題[10-11]。為解決因機(jī)插秧播種不均引起稻種用量增加、移栽和栽后群體質(zhì)量下降等問題，國內(nèi)一些學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究并提出有效措施。凌啟鴻等[12]探索與研究了水稻群體質(zhì)量及其優(yōu)化途徑，確立了“優(yōu)化群體質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量”理論。陳惠哲等[13]研制出缽形毯狀秧盤，有效解決了機(jī)插取秧不穩(wěn)定、漏秧率高、傷秧嚴(yán)重、返青慢等問題。有研究表明，打印播種基質(zhì)育秧技術(shù)可降低用種量，具精確定位、快速加工、秧齡彈性期長、根系發(fā)達(dá)、分蘗快和秧苗素質(zhì)高等優(yōu)勢[14-15]。謝小兵等[16]研究比較了印刷播種和常規(guī)播種的秧苗素質(zhì)，結(jié)果表明印刷播種秧苗的莖基寬、干物質(zhì)量均優(yōu)于常規(guī)播種，且大幅降低用種量，降低生產(chǎn)成本。

目前，水稻打印播種已經(jīng)得到較廣泛的應(yīng)用，尤其是在雜交稻上，通常是將打印好稻種的紙張覆蓋在秧盤基質(zhì)土上，再撒上蓋籽土進(jìn)行育秧，但該方式僅限于在紙張打印播種。而筆者所在課題組探索了一種直接在秸稈育秧基質(zhì)盤上進(jìn)行打印播種的方式。本試驗(yàn)比較分析了秸稈基質(zhì)盤打印播種、秸稈基質(zhì)盤直接播種與營養(yǎng)土播種等不同播種育秧方式的育秧效果和移栽質(zhì)量，為打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧技術(shù)的推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021 年8 月在江蘇省農(nóng)科院資環(huán)所試驗(yàn)基地及白馬農(nóng)場開展。本試驗(yàn)所用育秧基質(zhì)為課題組研制的秸稈基質(zhì)盤（長580 mm，寬280 mm，高8~10 mm），供試品種為寧兩優(yōu)1 號(hào)。試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)處理：T1，打印秸稈基質(zhì)盤播種育苗；T2，秸稈基質(zhì)盤直接播種育苗；CK，營養(yǎng)土播種育苗。各處理均采用流水線播種方式。T1 處理利用淮安漢德印刷機(jī)械有限公司印刷播種線將稻種黏附固著于秸稈基質(zhì)盤表面，每個(gè)基質(zhì)盤表面稻種100 g±2 g。各處理浸潤暗化2 d 后擺盤，出苗前鋪設(shè)遮陽網(wǎng)達(dá)到保濕作用，出苗后常規(guī)管理。每個(gè)處理3次重復(fù)。秸稈基質(zhì)盤和營養(yǎng)土理化指標(biāo)見表1。

表1 不同基質(zhì)理化指標(biāo)

1.2 測定指標(biāo)及方法

1.2.1 秧苗株距

播種后第3、5 和7 d 調(diào)查出苗情況；第7 d 調(diào)查秧苗株距：每個(gè)處理選取代表性秧盤，每盤取10 cm×10 cm秧苗，隨機(jī)抽取50 個(gè)樣本測量株距。

1.2.2 秧苗素質(zhì)

播后第18 d 每個(gè)處理隨機(jī)選取10 株秧苗，測定秧苗高度、莖基寬、單株葉面積、葉齡、葉綠素、根數(shù)、根冠比及生物量等，并測定出苗率；每個(gè)處理隨機(jī)選取秧苗10 株，剪去秧苗全部根系，放在倒有蒸餾水的玻璃杯中，整體放在人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)，10 d 后測定發(fā)根力。在3.5 葉齡期取整塊秧苗，順著長度方向固定一端，另一端用大夾板夾牢，使用電子測力計(jì)水平拉動(dòng)秧苗直至秧毯斷裂，記錄最大拉力即為根系盤結(jié)力。

1.2.3 秧苗移栽質(zhì)量

用插秧機(jī)移栽大田后每個(gè)處理秧苗隨機(jī)選取30叢，記錄每叢株數(shù)及栽插秧苗漂浮情況；測定產(chǎn)量構(gòu)成因素：水稻成熟后每處理隨機(jī)取60 叢植株，風(fēng)干后考種，測定每叢穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel、Origin 和SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種處理秧苗出苗率

從表2 可以看出，T1 處理出苗較快，播種3 d 后出苗數(shù)達(dá)到1.76 株/cm2，略高于T2 處理和CK；至播種后7 d 時(shí)，T1 處理出苗數(shù)達(dá)2.50 株/cm2，分別比T2 處理和CK 高5.49%和2.88%。

表2 不同處理對(duì)秧苗出苗數(shù)的影響（單位：株/cm2）

2.2 不同播種處理秧苗株距

由圖1 可知，與T2 處理和CK 相比，T1 處理秧苗的株距離散程度最小，標(biāo)準(zhǔn)誤差（SD）僅為0.06，播種勻稱度較T2 處理和CK 分別提高25.00%和50.00%。表明打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧能有效減少漏插現(xiàn)象。

圖1 不同處理育秧秧苗株距差異變化

2.3 不同播種處理秧苗群體生長指標(biāo)

由表3 可知，T1 處理秧齡、株高和葉片葉綠素含量低于CK，株高差異達(dá)顯著水平，原因可能在于營養(yǎng)土中具較高的銨態(tài)氮含量，導(dǎo)致其所育秧苗株高、葉齡及葉綠素含量高，苗葉數(shù)多；秧苗莖基寬、鮮質(zhì)量和發(fā)根力T1 處理高于T2 處理和CK，其中莖基寬T1 處理顯著高于CK；根系盤結(jié)力T1 處理達(dá)6.51 kg，略高于T2 處理，顯著大于CK，增加幅度分別為1.88%和40.91%。表明采用打印基質(zhì)盤播種育秧，其秧苗生長穩(wěn)健，莖最粗，苗高適中，根系最為發(fā)達(dá)，利于培育壯苗，且較強(qiáng)的根系盤結(jié)力可顯著減少秧苗運(yùn)輸途中及移栽時(shí)因秧盤散落引起的秧苗損失。

表3 不同處理對(duì)秧苗群體生長指標(biāo)的影響

2.4 不同播種處理機(jī)插秧質(zhì)量

從表4 可看出，在機(jī)插秧?xiàng)l件下，T1 處理每叢苗數(shù)大于T2 處理和CK；傷秧率、漏插率和飄秧率都低于T2 處理和CK，其中，漂秧率T1 處理比CK 顯著低37.92%，漏插率顯著低58.98%。主要原因在于打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧處理的秧苗株距差異較小，單位面積內(nèi)基本苗數(shù)較為均勻，機(jī)插秧取秧時(shí)分秧概率一致性高。因此，打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧有利于提升機(jī)插秧作業(yè)效率及栽插質(zhì)量。

表4 不同處理水稻育秧秧苗大田栽插質(zhì)量

2.5 不同播種處理田間理論產(chǎn)量

從表5 可見，在水稻成熟期，與T2 處理和CK 相比，T1 處理水稻每叢有效穗數(shù)分別增加0.48 個(gè)和減少0.01 個(gè)，差異不顯著；千粒重T1 處理比T2 處理增加1.56%，差異不顯著，但比CK 顯著增加2.38%；結(jié)實(shí)率T1 處理分別比T2 處理和CK 顯著提高1.95%和2.48%；理論產(chǎn)量T1 處理分別比T2 處理和CK 顯著提高6.27%和7.18%。在水稻生長過程中發(fā)現(xiàn)，T1 處理的秧苗能夠早生快發(fā)，可能與其秧苗分布均勻，提高了機(jī)械栽插群體起點(diǎn)質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)個(gè)體生長發(fā)育有關(guān)，最終顯著增加理論產(chǎn)量。

表5 不同處理水稻產(chǎn)量及構(gòu)成

3 討論

3.1 打印秸稈基質(zhì)盤播種對(duì)秧苗群體質(zhì)量的影響

在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，與自走式擺盤機(jī)配合時(shí)，秸稈基質(zhì)盤表面因相對(duì)光滑，需要在盤表面覆蓋一層底土，以防種子滾動(dòng)集聚，田間實(shí)際操作難度大。無論是與自走式擺盤機(jī)配套還是與流水線配套，均存在播種不均勻、用種量大、秧苗相對(duì)較弱、對(duì)大田耕整平要求高等問題。而水稻機(jī)插育秧及配套技術(shù)與農(nóng)藝要求相匹配是提升機(jī)插秧水平的關(guān)鍵。本研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)一套水稻打印播種機(jī)，形成水稻打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧技術(shù)。該技術(shù)根據(jù)不同品種水稻的播種密度要求，合理調(diào)控種子間距，突出水稻秧苗群體生長科學(xué)合理的特點(diǎn)，可有效解決低量播種條件下秧苗生長良莠不齊的問題，滿足了機(jī)插秧的要求，不但能實(shí)現(xiàn)低量和精準(zhǔn)播種，保證定量的種子精確定位，提升秧苗群體素質(zhì)和機(jī)插秧質(zhì)量，有效促進(jìn)育秧集約化、專業(yè)化和商品化，且育秧過程中能進(jìn)一步提高“一播齊苗”水分管理技術(shù)。本研究發(fā)現(xiàn)，打印秸稈基質(zhì)盤所育秧苗具較高的莖基寬和發(fā)根力。秧苗根系活力是體現(xiàn)植物生長情況的重要生理指標(biāo)，也是評(píng)估秧苗幼苗素質(zhì)的指標(biāo)之一。而發(fā)根力間接體現(xiàn)了移栽后秧苗的返青速度、成活率和分蘗能力，進(jìn)一步影響栽插秧苗的群體生長素質(zhì)和產(chǎn)量[17]，由此可以看出，水稻打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧優(yōu)勢明顯，這與LEI 等[18]研究結(jié)果略有差異。

3.2 打印秸稈基質(zhì)盤播種對(duì)水稻田間栽培的影響

與水稻毯狀苗育秧盤比較，采用打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧可培育高素質(zhì)秧苗，秧齡比常規(guī)育秧增加5~15 d；另一方面還可縮短返青時(shí)間，利于緩解雙季稻區(qū)水稻茬口緊張問題。在機(jī)插秧?xiàng)l件下，采用打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧有充分時(shí)間完成秧苗移栽作業(yè)，降低遭遇惡劣天氣影響移栽作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，保障了水稻豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。與秸稈基質(zhì)盤播種育秧和傳統(tǒng)營養(yǎng)土播種育秧相比，采用打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧，還可降低用種量，插秧后秧苗群體一致性好，傷秧率、漏插率低，返青早，增產(chǎn)效果明顯。

4 結(jié)論

打印秸稈基質(zhì)盤播種育秧較傳統(tǒng)育秧模式具較高的出苗率，秧苗株距離散度較低，秧苗分布勻稱，莖基寬及秧苗發(fā)根力顯著提高，移栽后傷秧率及漏插率較低，機(jī)插秧質(zhì)量和效率大幅提升。打印秸稈基質(zhì)盤播種解決了傳統(tǒng)播種方式引起的秧苗生長良莠不齊、群體一致性差等問題，能實(shí)現(xiàn)低用種量和精準(zhǔn)播種，提高栽插秧苗的群體生長素質(zhì)和產(chǎn)量，具有良好應(yīng)用前景。