林阿典 徐强辉 杨锦标 傅友强 王建涛 张佳敏 韩孟红 黄玉芬

（1 广州市农业机械化技术推广站，广州 510470；2 广东省农业科学院水稻研究所，广州 510640；3 广东省农业科学院 农业资源与环境研究所，广州 510640；第一作者：linadian02@163.com；*通讯作者：hyf0758@163.com）

水稻是广东主要的粮食作物，2020 年全省粮食播种面积220.5 万hm2，产量1267.6 万t，其中水稻播种面积183.4 万hm2，产量1 099.7 万t，占粮食总产量的86.75%，对保障当地粮食安全意义重大[1]。当前广东水稻耕种收综合机械化率已达75.2%，机耕、机收环节基本实现机械化，但种植环节的机械化率还不到30.0%，仍是粮食生产全程机械化的最大短板[2]。水稻机种方式主要有机械化育插秧、精量穴直播和无人机飞播，其中毯状秧苗育插秧技术是广东地区机种的主要模式。但机插秧对秧苗的密度、株高、秧龄、根系生长情况等均有严格标准，培育高素质的秧苗是确保插秧机正常作业并获得高产的重要前提，育秧基质的选择是关键[3-5]。

广东地区机插秧所用育秧介质，一种是采用水稻土大田泥浆育秧的方式，依靠人工对泥浆进行筛分除杂，然后人工装盘撒谷，耗费大量人力的同时效率也不高，培育出的秧苗常出现质量不一的现象，不利标准化生产[6]。另一种是以水稻土、红砖土或黄泥土等营养土为主，过筛除杂并添加各种壮秧剂配制而成，可以配套育秧流水线实现机械化均匀播种，但营养土育秧方式出苗率不高，且育成的毯秧质量高达8～10 kg/盘，搬运劳动强度大；水稻种植面积与育秧取土耕地的比例接近1 000∶1，需土量多导致取土困难，且破坏耕层，难以可持续发展[7-9]。此外，用商品化的无土育秧基质所育秧苗虽然比常规泥浆或营养土育秧方式所育的秧苗更健壮、盘根能力更强，但在广东高温多雨、台风频繁发生的气候条件下，无土育秧基质由于容重较轻，根系附着黏重小，机插过程中容易漂秧，立苗返青慢，适机性差[10-12]，制约了机插种植的高产高效，且后期无法用相对省力的人工抛秧来补秧，只能采用人工插秧，本地农户接受程度极低。设计生产耕地取土少的水稻混合育秧基质成为当前机插育秧中的热点[13]，但相应的基质配比对广东气候条件下机插秧苗素质及栽插质量的影响报道较少。为此，本文选用市场常见的育苗基质泥炭、蛭石，与水稻土组成混合基质，通过调整不同原料配比达到优化基质理化性质，大幅减少耕地取土量的目的，通过考察其对水稻秧苗素质、栽插质量和毯秧质量的影响，筛选适合广东本地化的育秧基质，为提升广东水稻机械化种植提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2020 年2—7 月广州市现代农业装备示范基地（113°16′15″E，23°20′23″N）进行，当地属亚热带季风气候，年平均气温22.2 ℃，年降雨量 1 957.6 mm，全年日照时数1 682.5 h，试验田常年种植双季水稻。

供试品种为吉优615，由广东省金稻种业有限公司提供，属感温籼型杂交水稻。配置育秧基质所用材料为稻田土、泥炭和蛭石。其中，稻田土来源于广州市现代农业装备示范基地水稻田，肥力中等，土壤质地为黏壤土，基本理化性质为：容重1.29 g/cm3，总孔隙度48.78%，pH 6.23，电导率（EC）0.39 mS/cm，有机质32.78 g/kg，碱解氮 93.78 mg/kg，速效磷 25.89 mg/kg，速效钾25.87 mg/kg。稻田土风干后粉碎过2 mm 筛备用；泥炭为丹麦品氏托普泥炭（5～20 mm），购自广州市岭南花卉市场，容重 0.27 g/cm3，总孔隙度 87.42%，pH 5.52，EC 0.58 mS/cm，有机质 86.23 g/kg，碱解氮 67.55 mg/kg，速效磷 76.23 mg/kg，速效钾含量 132.13 mg/kg；蛭石（2～4 mm）购自广州市岭南花卉市场，容重0.35 g/cm3，总孔隙度 91.75%，pH 7.38，EC 0.36 mS/cm。

1.2 试验设计

试验共设6个处理：T1，稻田土和泥炭各50%；T2，稻田土、泥炭和蛭石占比分别为50%、30%和20%；T3，稻田土占比25%、泥炭占比75%；T4，稻田土、泥炭和蛭石占比分别为25%、50%和25%；T5，稻田土、泥炭和蛭石各占1/3；CK，100%稻田土。每个处理4 次重复，随机排列。试验前将不同原料按基质配比方案（体积比）混合均匀，混合时加入多菌灵杀菌消毒。7 d 后，每1 L 基质施用纯 N 0.3 g、P2O50.15 g、K2O 0.15 g（氮肥为尿素，磷肥为磷酸二氢钠，钾肥为氯化钾），混合均匀。用喷壶浇水使混合后的基质达到饱和状态，放置 1～2 d备用。

采用硬塑料盘育秧，秧盘规格为 58.0 cm×28.0 cm×2.5 cm，每盘装 4 L 基质，秧盘底部基质约2.0 cm厚，覆土0.5 cm。水稻种子于3 月 1 日开始浸种催芽，3月 3 日播种，每盘播120 g 芽谷，暗盘催芽后，将秧盘移至大田苗床，小拱棚覆膜育秧。3 月25 日插秧前取样测定秧苗素质等指标。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 育秧基质理化性质

参照郭世荣[14]的方法将风干后的基质加入300 mL（8 cm×6 cm）体积的铝盒（质量为 40 g)，然后称重，为Q1；之后将其浸泡在水中24 h，再称重，为Q2；烧杯中的水分自然沥干后再称重，为Q3。按公式计算容重、总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙。pH 值、电导率（EC 值）的测定参考鲍士旦[15]的方法：取风干的基质样品和去离子水1∶5 的体积混合，振荡仪振荡 30 min，过滤后采用PHS-3C 台式 pH 计、DDS-11A 型电导仪分别测定。

1.3.2 秧苗相关指标

插秧前每个重复随机抽取20 株秧苗，测定株高、叶龄、茎基宽、不定根数、最长根长、SPAD 值（使用SPAD-502 Plus 便携式叶绿素仪进行测定）。每个重复取1个具有代表性的20 cm×20 cm 秧块，分为地上部和根系两部分，测定100 株秧苗的干质量。每个处理3次重复。

秧块盘根力的测定：从育秧盘中切取部分秧块（28 cm×15 cm）水平放在木板平面上，固定其中一端，两端用木条夹板夹住，另一端沿水平方向用弹簧秤钩拉直到秧块断裂瞬间，弹簧秤显示的拉力值即为秧块根系盘结力[16]。成苗率的计算：出苗5 d 后选择秧盘上具有代表性的区域，调查10 cm×10 cm 的样方出苗数，计算成苗率，3 次重复。壮苗指数=茎基部宽/株高×100 株秧苗的全株干质量。

1.3.3 栽插质量

采用久保田（FSPV6）乘坐式高速插秧机插秧，机插后2 d，每个小区选取代表点，调查3 行，每行40 丛，调查每丛机插苗数、伤秧数、漂秧数和漏插丛数。漏插指机插后插穴内无秧苗，漂秧指插后秧苗漂浮在水（泥）面，伤秧指秧苗插后茎基部有折伤、刺伤和切断现象。根据数据统计基本苗数和漏秧率、漂秧率和伤秧率[17]。

1.4 数据处理

所有数据均用Excel 2010 进行平均数和标准差计算，用SPSS 20.0 软件进行Duncan’s 新复极差法（p＜0.05）进行各处理平均数差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同育秧基质理化性质

由表 1 可见，T3、T4 容重分别为 0.56 和 0.62 g/cm3，两者无显著差别，但分别比CK 显著降低57.25%和52.67%；T1、T2、T5 容重分别为 0.86、0.83 和 0.77 g/cm3，三者间差异不显著，显著高于T3、T4，较CK 显著降低34.16%～41.60%。由表1 还可以看出，总孔隙度和通气孔隙均以T3 最大，显著高于其他处理；T4、T5 次之；T1、T2 处理再次之。不同混配育秧基质的持水孔隙差异不显著，但均显著高于CK。不同育秧基质的大小孔隙比在0.37～0.47 之间，混配基质显著高于CK；各基质pH 值为5.67～6.63，呈中性偏酸，能够满足水稻秧苗的正常生长。综合分析可知，稻田土混配泥炭、蛭石能显著降低育秧基质的容重，提高总孔隙度、通气孔隙和持水孔隙，进而提升基质的大小孔隙比。

表1 不同育秧基质基本理化性质

2.2 不同育秧基质对秧苗地上部农艺性状的影响

由表2 可见，混配基质所育秧苗株高介于17.88～21.40 cm 之间，除 T3 外，均比 CK 显著增高，T2、T4、T5显著高于T1、T3。混配基质处理叶龄在3.13～3.67 叶之间，与CK 差异不显著。茎基宽以T4 最大，比CK 显著增加了 34.38%；T1、T2、T5 处理次之，分别比 CK 增加20.98%～21.88%，差异亦显著。T2、T4、T5 处理百株秧苗地上部干质量分别比CK 增加了20.23%、31.79%和32.37%，差异显著；而T1、T3 处理地上部干质量与CK差异不显著。说明稻田土混配泥炭和蛭石对秧苗地上部干质量的积累有促进作用，而稻田土单混泥炭对地上部干质量的积累促进效果不明显。不同混配育秧基质处理SPAD 与CK 相比差异均不显著。综合来看，促进秧苗生长的效果T4 最好，T5 次之，而T3 效果差，地上部农艺性状整体表现为T4≥T5≥T2≥T1≥T3≥CK。

表2 不同育秧基质对秧苗地上部生长的影响

2.3 不同育秧基质对秧苗地下部农艺性状的影响

由表3 可见，地下部干质量除T3 显著低于CK外，其余处理与CK 相比差异不显著。不定根数以T4最好，显著多于CK 和其他混配基质；T5 次之，与CK相当。最长根长T4、T5 显著长于CK。T4、T5 处理根系盘结力较大，比CK 显著增加了20.82%和26.11%；T1、T2 次之，分别比CK 增加4.96%和6.46%，差异亦显著；T3 根系盘结力差，与 CK 相当。可见，T4、T5 对根系生长效果更好，有利于形成毯状秧。

表3 不同育秧基质对秧苗地下部生长的影响

2.4 不同育秧苗基质对秧苗成苗率、壮苗指数和毯秧质量的影响

成苗率和壮苗指数作为一个综合指标能为秧苗素质评价提供重要依据。从图1 可见，成秧率以T4、T5 较高，分别为87.64%和86.35%，分别比CK 增加了17.91%和 16.63%，差异显著；T1、T2 次之，分别较 CK 增加了9.73%和10.93%，差异显著；T3 处理最差，比CK 减少5.50%，差异显著。T4、T5 壮苗指数较高，分别为 0.42 和0.41，显著高于CK 和其他混配基质；T1、T2 壮苗指数与 CK 相比差异不显著；T3 显著低于 CK。T3、T4、T5 的毯秧质量较轻，比CK 显著减轻了20.54%～27.15%；T1、T2 毯秧质量比CK 显著减轻10.86%和16.53%。说明减少稻田土用量对毯秧质量有显著减轻效果，能较好减轻搬运秧苗的劳动强度。综合来看，T4、T5 能促进秧苗的成秧率和壮秧效果，显著减轻毯秧质量。

图1 不同处理育秧基质对秧苗成苗率、壮苗指数和毯秧质量的影响

2.5 不同育秧基质对栽插质量的影响

水稻秧苗穴苗数、漏秧率、漂秧率和伤秧率是机插质量的重要组成，直接影响后续水稻产量的构成。机插质量要求：秧苗均匀，深浅一致，漏插率≤5%，伤秧率≤4%，漂秧率≤3%，插秧深度 1～3 cm，以浅栽为宜，有利于低节位分蘖[18]。由表4 可见，不同育秧基质丛苗数以 T2、T4、T5 最多，分别为 3.15、3.45 和 3.27 株，是CK 的 1.22～1.34 倍，差异显著；T1 为 CK 的 1.11 倍，两者差异不显著。除T3 外，其他混配育秧基质的漏秧率为3.48%～4.29%，显著低于CK；T3 处理漏秧率高达6.33%，与 CK 相当。漂秧率 CK 最低，T3 最大，T3、T4、T5 处理显著高于CK；T1 和T2 处理漂秧率与CK 相比差异不显著。说明稻田土占比低于50%时会显著增加秧苗的漂浮率。不同育秧基质间的伤秧率差异不显著。机插质量整体表现为T4≥T5≥T2≥T1≥CK≥T3。

表4 不同育秧基质处理对栽插质量的影响

3 讨论与结论

育秧基质理化性质与秧苗生长密切相关，容重过大的基质太紧实、通气透水性不好，抑制水、肥、气的运输，影响根系生长；而容重较小的基质，孔隙度大，利于根系生长，但固定能力较差、易倾倒而影响机插效果[3，13]。大量研究表明，有机、无机混配基质比营养土或单一基质在育秧上更具有优势，所育秧苗在重要形态指标上表现优良，水稻秧苗素质得到显著提高，水稻产量增加[19-21]。本研究采用的泥炭，有机质和腐殖质的含量丰富，能显著提高基质的保水能力，增加基质的孔隙度，被广泛用作育苗及栽培基质；蛭石具有较强的吸附能力，能够增加基质的孔隙度和通透性，主要用于混配育苗基质[22]。本研究中，随着稻田土在基质中所占比例的减少，混配基质容重比纯稻田土相应显著降低了34.16%～57.25%，总孔隙度提高了9.99%～15.82%，通气孔隙和持水孔隙明显改善，pH 值呈中性偏酸，均在合适育秧基质范围内[23]，这与郝向阳等[16]研究结果相似，说明稻田土混配泥炭、蛭石能有效改善育秧基质理化性状。

秧苗素质的好坏直接影响机插作业质量及水稻产量潜力的发挥。适宜机插秧的壮秧标准是秧龄18～25 d，叶龄 3～4 叶、苗高 12～20 cm，单株发根数 12 条以上，根系发达、苗高适宜、茎基部粗壮、叶挺色绿、青秀无病、均匀整齐，根系盘结牢固，提起不散，成苗均匀[24]。有研究表明，纯营养土育秧适机性优于基质育秧，原因在于基质中增加泥土成分，能够增加秧苗根系附着黏重，但所育秧苗长势不及基质育秧[11，25]。含营养土的秧苗根部土坨越稳定，越有利于秧苗根部入泥，漂秧比例越少，栽插质量越高[26-27]。本研究结果表明，T4、T5 处理秧苗素质、栽插质量好，百株秧苗地上部干质量分别比CK 增加了31.79%和32.37%（表2），根系盘结力比CK显著增加了20.82%和26.11%（表3），成秧率比CK 显著提高了17.91%和16.63%，壮苗指数比CK 显著提高了 30.00%和 36.57%（图 1）；丛苗数是 CK 的 1.34 和1.31 倍，漏秧率、漂浮率和伤秧率分别为3.48%和3.97%、2.28%和2.46%、2.69%和1.93%，符合机插壮秧标准和作业质量要求（表4），表现出良好的适机性，毯秧质量较CK 减轻了20.52%～22.43%，能减少66.7%～75.0%的稻田取土量和搬秧劳动强度，对广东地区机械化种植率的提升具有现实参考意义。

本研究还发现，稻田土单混泥炭（T1、T3）对地上部干质量积累的促进效果不如稻田土混配泥炭和蛭石（T2、T4、T5），这可能是因为蛭石作为云母类次生硅质矿物，具有较高的缓冲性和离子交换能力，具有保肥、保水、透气等作用，所含的钾、钙、镁等矿质养分能适量释放，供植物吸收利用，促进秧苗生长[28-30]。此外，大田育秧中，T4、T5 处理毯秧根系浓密，白根较多，盘根效果好；T1、T2 处理根系长势次之，白根量变少；T3、CK处理根系生长较差，有轻微沤根而盘根不良，毯秧松散不成形，可能是因为广东早稻大田育秧环境下，高比例的泥炭持水性好，基质不容易排干水分而出现低温沤根现象，进而影响秧苗生长[31]，但在旱育秧模式下是否也会出现沤根伤秧苗情况，还需进一步研究。