唐志強(qiáng)，王昌華，蔣洪波，姚繼攀，劉 軍，董立強(qiáng)，馬 亮，李躍東

(遼寧省水稻研究所，遼寧 沈陽 110101)

水稻機(jī)械插秧可減輕農(nóng)民勞動強(qiáng)度，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率，機(jī)插秧已成為我國大部分地區(qū)水稻種植的主要方式[1]。育秧是機(jī)插秧能否順利推廣的重要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)上機(jī)插秧苗存在秧苗株高整齊度不好、秧苗素質(zhì)差、秧齡彈性小、育秧成本高和病蟲害易發(fā)等問題[2]。因此，培育出健壯、高素質(zhì)且符合機(jī)插的秧苗，才能從根本上解決水稻機(jī)插秧技術(shù)大面積推廣的難題。

育秧基質(zhì)培肥是培育水稻旱育壯秧的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)[3]。育秧基質(zhì)養(yǎng)分施入量的高低直接關(guān)系到秧苗素質(zhì)好壞和育苗成敗[4-5]。施肥量過低或者過高，均會影響秧苗的正常生長，適當(dāng)增加土壤養(yǎng)分可以使秧苗干物質(zhì)含量增多，提高秧苗的發(fā)根力和抗逆性，促進(jìn)根系生長[6-7]，從而促進(jìn)地上部器官的生長發(fā)育，提高水稻的產(chǎn)量、品質(zhì)等[8]。苗期是氮、磷、鉀等養(yǎng)分吸收的高峰期，苗期的養(yǎng)分管理是影響秧苗素質(zhì)的主要因素[9-10]。以往研究多集中于本田肥料籌劃與產(chǎn)量、品質(zhì)范疇，對苗期養(yǎng)分與秧苗素質(zhì)的研究相對較少[11]。

各地區(qū)育秧基質(zhì)中基礎(chǔ)肥力及養(yǎng)分施入量不同[12]。因此，研究育秧基質(zhì)的養(yǎng)分組配對水稻秧苗素質(zhì)、根系形態(tài)指標(biāo)的影響，闡明秧苗對氮肥、磷肥、鉀肥養(yǎng)分吸收特性，篩選最佳肥料配比，對機(jī)插育秧技術(shù)的推廣應(yīng)用具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中秧盤土：壤質(zhì)土取自遼寧省水稻研究所試驗(yàn)基地水稻田，有機(jī)質(zhì)含量1.79 mg/kg，pH6.2，速效氮含量99.00 mg/kg，速效磷含量32.85 mg/kg，速效鉀含量128.63 mg/kg。秧苗試驗(yàn)于2015、2016年4-6月在遼寧省水稻研究所試驗(yàn)基地育秧溫室進(jìn)行。

供試材料為遼寧省水稻品種遼粳401：株高102～106 cm，生育期156～158 d，穗粒數(shù)127粒左右，千粒重25.5 g，適宜在沈陽以南中晚熟稻區(qū)種植。

1.2 試驗(yàn)方法

4月15日播種，根據(jù)氮肥、磷肥、鉀肥的不同含量配比設(shè)計隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。氮肥4個水平，N1(純氮0 g/盤)；N2(純氮2 g/盤)；N3(純氮4 g/盤)；N4(純氮6 g/盤)；磷肥2個水平，P1(P2O50.5 g/盤)；P2(P2O52.5 g/盤)；鉀肥2個水平，K1(K2O 0.5 g/盤)；K2(K2O 3.5 g/盤) ，共計48個處理，每個處理6盤，重復(fù)3次。播種后第25天取樣。將不同水平配比的氮肥、磷肥、鉀肥均勻混入壤質(zhì)土裝入育秧盤，各盤土壤重量相等。使用久保田播種機(jī)將等量的稻種均勻播于秧盤中，播種后覆蓋等量的普通育秧土。采用旱育秧方式，秧田期水分、溫度管理等同于生產(chǎn)上正常育秧。

1.3 測定項(xiàng)目

秧苗形態(tài)：播種后第25天在秧田測定SPAD值，每個處理選取20株考察秧苗的株高、葉齡、莖基寬，將秧苗地上部與根系分開，裝入紙袋，105 ℃殺青30 min后80 ℃烘至恒重，用1/10000天平稱干物質(zhì)質(zhì)量。

根系形態(tài)：播種后25 d取樣，每個處理取植株根系鮮樣5株，利用植物根系掃描儀測定秧苗植株根系鮮樣的根長、根表面積、根體積、根直徑及根尖數(shù)等植物根系形態(tài)指標(biāo)。

氮、磷、鉀吸收特性：秧苗播種第30天采集植株樣品裝入紙袋105 ℃殺青處理0.5 h后，再將溫度調(diào)至80 ℃烘至恒重，樣品研磨，測定秧苗根系和地上部分的氮、磷、鉀養(yǎng)分含量。植株樣品用H2SO4和H2O2消煮，全氮含量采用國際GB2905-82方法，用半微量凱氏定氮法測定，全磷和全鉀含量分別用鉬藍(lán)比色法和火焰光度法測定。

1.4 數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)分析

總吸氮量=含氮量×生物量

總吸磷量=含磷量×生物量

總吸鉀量=含鉀量×生物量

使用Microsoft Excel 2003處理數(shù)據(jù)，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行顯著分析。2015、2016年試驗(yàn)相關(guān)指標(biāo)變化趨勢基本一致，文中以兩年數(shù)據(jù)的平均值為準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)配比對秧苗素質(zhì)的影響

表1可知，在16種不同養(yǎng)分配比中，N4P2K2處理的秧苗株高最高，為15.67 cm，顯著高于其他處理，與未施氮肥株高最小的N1P2K2處理相比增加了47.4 %，與N3P2K2處理秧苗的株高差異不顯著。N4P1K2和 N4P2K1處理秧苗的葉齡最大，均為3.39，顯著大于其他處理。N3P2K2和 N4P2K1處理的秧苗莖基寬最大，均為2.13 mm，顯著大于其他處理，與莖基寬最小N1P2K1處理相比增加了21.0 %。N4P2K1處理秧苗的SPAD值最大，為36.9，顯著大于N1、N2所組成的養(yǎng)分配比，而N3、N4所組成的養(yǎng)分配比之間的SPAD值差異不顯著。

不同氮肥水平下，對秧苗的株高、葉齡、莖基寬、SPAD值進(jìn)行比較分析，隨著氮肥施用量的增加秧苗的株高顯著增大，N3與N4處理的株高、葉齡、莖基寬、SPAD值顯著大于其他處理，但二者差異并不顯著。不施氮肥條件下，秧苗在P2處理下的株高、葉齡、莖基寬、SPAD值與P1處理相比差異不顯著，其他施氮條件下，秧苗在P2處理下的株高、葉齡、莖基寬、SPAD值顯著大于P1處理。不同氮肥水平下，秧苗在K2處理下的株高、葉齡、SPAD值與K1處理相比差異不顯著，K2處理的莖基寬顯著大于K1處理。

2.2 營養(yǎng)配比對秧苗根系的影響

表2可知，在16種不同養(yǎng)分配比中，N3P2K2處理的秧苗根長最長，為125.50 cm，顯著高于其他處理，與未施氮肥根系最短的N1P1K2處理相比增加了66.6 %。N4P1K1處理秧苗根表面積最大，為18.40 cm2，大于N3P2K1、N3P2K2、N4P2K2處理，但差異不顯著，而顯著大于其他處理。N3P2K1處理的秧苗根體積最大，為0.25 cm3，顯著大于其他處理。N2P1K2和N3P2K1處理的秧苗根直徑最大，同為0.17 mm，顯著大于其他處理。N4P1K2處理的秧苗根尖數(shù)最大，為407.37，顯著大于其他處理。

不同氮肥水平下，對秧苗的根長、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)進(jìn)行分析，不施氮肥時，根長、根表面積顯著低于其他處理，且其他各處理間無顯著差異，秧苗的根體積、根平均直徑N2處理顯著大于N1處理，與其他處理間無顯著差異，秧苗的根尖數(shù)隨著氮肥施用量的增加曾上升趨勢，N3與N4處理差異并不顯著。不同磷肥水平下，對秧苗根尖數(shù)的影響達(dá)到顯著水平，而對秧苗的根長、根表面積、根體積、根平均直徑進(jìn)行分析，各處理間無顯著差異。不同鉀肥水平下，對秧苗的根長、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)進(jìn)行分析，秧苗在K2處理下的根長顯著長于K1處理，秧苗在K2處理下的根尖數(shù)顯著多于K1處理，而秧苗根表面積、根體積、根平均直徑不同鉀肥處理并無顯著差異。

表1 壤土條件下不同營養(yǎng)元素配比對秧苗素質(zhì)的影響

注:數(shù)字后字母相同表示不顯著，小寫字母不同表示顯著(P﹤5 % )。下同。

Note:The figures followed by same letters are not significantly different; significant at the 5 % level with small letter, different normal letters indicate significant difference (P< 5 %).The same as below.

表2 壤土條件下不同營養(yǎng)元素配比對秧苗根系的影響

圖1 不同營養(yǎng)元素地上部與地下部比例Fig.1 The proportion of different nutrients to the aboveground and the underground

圖1可知，在16種不同養(yǎng)分配比中，未施氮肥4個營養(yǎng)配比地上部與地下部差異不顯著，磷、鉀肥對秧苗的生長影響不顯著，隨著氮肥施入量的增加，地上部、地下部明顯增大，當(dāng)達(dá)到4 g/盤時，再施入氮肥秧苗地上部與地下部的生長并沒有發(fā)生明顯變化。當(dāng)施入氮肥后，磷、鉀肥對秧苗的生長起到促進(jìn)作用，P2處理地上部、地下部的生長顯著大于P1處理，并且N4P2K1、N4P2K2處理的秧苗出現(xiàn)徒長，鉀肥對秧苗地上部、地下部生長影響較小。

2.3 不同營養(yǎng)元素配比對秧苗N、P、K吸收的影響

表3可知，在16種不同養(yǎng)分配比中，根系中氮含量N4P1K2最大，為2.09 %，顯著大于N1P1K1、N1P1K2、N1P2K1、N1P2K2、N2P1K1、N2P1K2、N2P2K2處理，與其他處理相比差異不顯著，不同氮肥水平下，未施氮肥的處理顯著小于其他施入氮肥的處理。根系中磷含量N2P2K1最大，為0.67 %，顯著大于其他處理，不同磷肥水平下，未施氮肥的處理含磷量差異不顯著，當(dāng)施入氮肥后，秧苗根系P2處理的含磷量顯著大于P1處理。根系中鉀含量最大N2P2K2，為2.85 %，顯著大于其他處理，不同鉀肥水平下，秧苗根系K2處理的含鉀量與K1處理相比差異不顯著。

莖葉中氮含量N4P1K1、N4P1K2、N4P2K1、N4P2K2分別為4.09 %、4.00 %、4.16 %、3.94 %，顯著大于其他處理，在不同氮肥水平下，隨著氮肥施入量的增加，秧苗的地上部的含氮量顯著增加，N4處理秧苗的含氮量顯著大于其他處理。秧苗莖葉中磷含量N4P2K1最大，為0.89 %，不同磷肥水平下，莖葉P2處理的含磷量顯著大于P1處理。莖葉中鉀含量最大N4P1K2，為3.23 %，不同鉀肥水平下，莖葉中K2處理的含鉀量顯著大于K1處理。

每盤秧苗氮、磷總吸收量最大配比N4P2K1，分別為4.32和0.95 g/盤，顯著大于其他處理秧苗氮、磷總吸收量。鉀總吸收量最大配比N3P2K2，為2.97 g/盤，大于N2P2K2、N4P1K2、N4P2K2處理總吸鉀量，差異不顯著，而顯著大于其他處理秧苗對鉀的總吸收量。

2.4 不同營養(yǎng)元素配比對秧苗N、P、K積累量的影響

從表4可知，在16種不同養(yǎng)分配比中，根系中氮積累量N4P2K1最大，為22.58 mg，顯著大于其他處理，與N4P1K2、N4P2K2其他處理相比差異不顯著。根系中磷積累量N2P2K1最大，為6.14 mg，顯著大于其他處理，與N4P2K1、N4P2K2其他處理相比差異不顯著。根系中鉀含量最大N2P1K2，為30.66 mg，顯著大于其他處理。

莖葉中氮積累量N4P2K1最大，為121.50mg，顯著大于其他處理。秧苗莖葉中磷積累量N4P2K1最大，為25.95mg，顯著大于其他處理。莖葉中鉀含量最大N3P2K2，為78.81 mg，與N4P1K2、N4P2K2相比差異不顯著，但顯著大于其他處理。

表3 壤土條件下不同營養(yǎng)元素配比對秧苗N、P、K含量的影響

每盤秧苗氮、磷總積累量最大配比為N4P2K1處理，分別為144.07和31.83 mg，顯著大于其他處理秧苗氮、磷總吸收量。鉀總積累量最大配比N3P2K2，為98.84 mg，與N2P1K2、N2P2K2、N4P1K2、N4P2K2相比差異不顯著，但顯著大于其他處理秧苗對鉀的總吸收量。

表4 壤土條件下不同營養(yǎng)元素配比對秧苗N、P、K積累量的影響

3 結(jié) 論

在壤質(zhì)土條件下，16種營養(yǎng)配比中，N3P2K1、N3P2K2、N4P1K1、N4P1K2、N4P2K1、N4P2K2配比的株高、葉齡、莖基寬和SPAD值顯著大于其他營養(yǎng)配比，秧苗素質(zhì)最好，有利于秧苗生長。在16種營養(yǎng)配比中，N3P2K2、N4P1K1、N4P1K2、N4P2K1、N4P2K2配比的根長、根表面積、根尖數(shù)顯著大于其他營養(yǎng)配比，隨著氮肥施入量的增加，秧苗根系的側(cè)生根數(shù)(根尖數(shù))數(shù)量增加，影響秧苗的根平均直徑減小，根體積的變小。在16種不同養(yǎng)分配比中，隨著氮肥施入量的增加，地上部、地下部明顯增大，當(dāng)達(dá)到4 g/盤時，再施入氮肥秧苗地上部與地下部的生長并沒有發(fā)生明顯變化，并且N4P2K1、N4P2K2配比的秧苗出現(xiàn)徒長，磷肥中，2.5 g/盤處理地上部、地下部的生長顯著大于0.5 g/盤處理，鉀肥對秧苗地上部、地下部生長影響較小。16種營養(yǎng)配比秧苗的養(yǎng)分吸收數(shù)據(jù)表明，純氮的最大吸收量每盤4.32 g，其他處理均在3.49 g以下，純磷的最大吸收量為每盤0.95 g，純鉀的最大吸收量為每盤2.97 g，養(yǎng)分配比4∶2.5∶3.5可以滿足秧苗的養(yǎng)分需求。

綜上所述，養(yǎng)分配比4∶2.5∶3.5的秧苗素質(zhì)最好，根系形態(tài)指標(biāo)最佳，可以滿足秧苗對氮、磷、鉀養(yǎng)分的需求，有利于秧苗生長，促進(jìn)生物量積累，培育健壯的秧苗。因此，生產(chǎn)上建議用氮、磷、鉀為4∶2.5∶3.5的養(yǎng)分配比。

4 討 論

秧苗素質(zhì)的優(yōu)良與否是保證機(jī)插水稻能否順利進(jìn)行的重要基礎(chǔ)，秧苗的株高、葉齡、莖基寬及根系形態(tài)指標(biāo)等是衡量秧苗素質(zhì)好壞的重要依據(jù)。李剛?cè)A等研究表明，施用適量的氮肥能夠促進(jìn)秧苗干物質(zhì)的積累，增加葉面積指數(shù)，使秧苗的含氮量升高[13]。任萬軍等研究表明提高秧苗的含氮量及氮累積量有助于秧苗移栽后早生快發(fā)[14]。與本研究結(jié)果基本一致，水稻秧苗在缺氮時，幼苗的株高、莖基寬、SPAD值均下降，根系少而長，即使增加磷、鉀肥的施入，秧苗素質(zhì)未得到提高。而苗期施用適量氮肥能促進(jìn)秧苗的生長，莖基寬變大，根系發(fā)達(dá)，發(fā)根勢強(qiáng)，有利于插秧后返青，隨著氮肥施入量的增加株高、葉齡、莖基寬、秧苗根長、根表面積等增加，當(dāng)達(dá)到一定量時，再增施氮肥使秧苗徒長。當(dāng)?shù)适┤肓窟_(dá)到一定量時，繼續(xù)增施氮肥，秧苗的株高、葉齡、莖基寬、SPAD值、根長、根表面積等呈下降趨勢[15]。與本研究結(jié)果有所不同，本試驗(yàn)中秧苗施氮量為4 g/盤的株高、葉齡、莖基寬、SPAD值均達(dá)到最大值，再增施氮肥，當(dāng)達(dá)到6 g/盤時，葉齡、莖基寬、SPAD值、根長、根表面積、根尖數(shù)等并未隨著增加，株高未出現(xiàn)下降趨勢，而是發(fā)生徒長現(xiàn)象。

蘇雅樂其其格等研究表明，低磷處理對水稻幼苗各生物學(xué)性狀影響很大，低磷條件下水稻幼苗株高、鮮重、干重均低于對照處理，根長伸長，根冠比增大[16]。就本試驗(yàn)研究而言，增施磷肥對秧苗地上部生長、干物質(zhì)積累量影響較顯著。水稻根系形態(tài)的變化隨著供P量的降低，根系干物質(zhì)量降幅不顯著，而根系形態(tài)的改變非常顯著。隨著供P濃度的降低不定根的數(shù)目減少，種子根與不定根上的側(cè)根的密度降低[17-18]。與本研究結(jié)果略有不同，本試驗(yàn)中磷肥施入量2.5 g/盤時，根尖數(shù)大于0.5 g/盤，而其他根系指標(biāo)未發(fā)生變化，說明施入磷肥僅對地上部分影響較大，而對地下部分影響較小。高鉀處理的秧苗莖基寬顯著大于低鉀處理，莖基寬是衡量秧苗健壯和抗逆性的指標(biāo)，莖基寬大，說明高鉀處理培育秧苗更加健壯，抗逆性強(qiáng)，而缺鉀對植物根系生長有一定的抑制作，適量的鉀肥可以增加根系的總根長、總根表面積和根尖數(shù)。與Liu等研究秧苗缺鉀不會影響地上部和根系干物質(zhì)量的研究結(jié)果相一致[19]。

目前，研究水稻育秧是我國發(fā)展機(jī)械化插秧亟需解決的問題，而培育適合機(jī)插的健壯秧苗，是提高栽插質(zhì)量、是保證水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵，從而改變傳統(tǒng)勞作模式的費(fèi)時、費(fèi)工、費(fèi)力等缺點(diǎn)，解決目前農(nóng)村勞動力缺乏問題[20-21]。本試驗(yàn)對不同肥力水平下水稻秧苗素質(zhì)及秧苗根系形態(tài)指標(biāo)、氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收特性進(jìn)行研究，篩選最佳養(yǎng)分配比，以期為水稻育秧技術(shù)的發(fā)展提供參考。