机插水稻漂浮育秧对不同水体水质的影响

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　　摘要：水稻漂浮育秧技术是一项应用于机插水稻育秧的新方法，该技术的应用可以免去秧田使用、减少劳动力投入、精简传统机插秧水稻育秧的环节。以水稻为研究对象，研究漂浮育秧技术对不同水体环境的影响，结果表明，漂浮育秧对3种水体NH-3-N和PO3-4的质量浓度未产生明显影响;育秧期间3种水体NO-3-N的质量浓度、电导率均呈下降趋势，但处理之间变化不明显。3种水体水样浑浊度差距较大，黄河水初始浑浊度最高，下降速度最快，自来水在育秧后期浑浊度略有升高;在育秧期间3种水体pH值均轻微上升。说明漂浮育秧技术对3种不同水体水质均未产生污染现象，而不同水体对漂浮育秧秧苗素质（叶龄、株高、茎基宽、干质量、根冠比、叶绿素含量等）亦没有产生明显影响。因此漂浮育秧技术可以大面积推广应用。
　　关键词：机插水稻;漂浮育秧;水体环境;秧苗素质
　　中图分类号：S511.048
　　文献标志码：A
　　文章编号：1002-1302（2020）16-0096-04
　　机插水稻育秧技术是水稻机插秧技术体系的重要环节，直接影响着机插秧的应用效果，决定机插秧推广应用的成败，多年来机插水稻育秧技术一直是水稻机插秧技术研究推广的重中之重[1-3]。机插水稻漂浮育秧技术是指利用河流、湖泊、沟渠、池塘等自然浅水体表面育秧的一种方法，不须要预留秧田，不须要专门管水[4]，具有水分、养分供应均匀一致，秧苗长势整齐，病害少，秧苗素质高，秧块盘结优良等优点，既能免除工厂化育秧大额的硬件设施投入，又能摆脱硬地喷灌育秧所受场地的限制，更能免除露地育秧精整秧田之煩及摆盘搬秧之劳，具有省时省力、省工节本、便捷高效、育苗健壮等许多优势，是一项机插水稻育秧的新技术[5]。然而，农业技术创新与应用，不仅要注重技术的本身效果与经济效益，还要关注技术生态效应。当今农业面源污染导致的水体富养化问题早已引起社会各界的普遍关注，机插水稻漂浮育秧对水体环境影响如何、是否会导致水体富养化，自然而然成为技术研究人员及社会公众关注的问题。当前，对于漂浮育秧或育苗，国内外研究更多关注于育秧载体、育秧基质或营养液的配方及其育苗效果，鲜有漂浮育苗尤其是机插水稻漂浮育秧对水体水质影响方面的报道[6-8]。鉴于笔者所在项目组以往曾利用生物质发电废弃物——草木灰研制出适宜机插秧育苗的的草木灰基质，且又由于草木灰基质质轻适宜于机插水稻漂浮育秧使用，并具有较高的离子交换量和较强的吸附能力，可能有利于避免漂浮育秧的引起水体富养化问题，因此采用草木灰基质作为育秧载体，设置不同自然水体进行育秧试验，研究机插水稻漂浮育秧技术对不同水体水质的及不同水体水质对水稻秧苗生长的影响，为机插水稻草木灰基质漂浮育秧技术的应用推广提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验概况
　　试验于江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所内进行，供试水稻品种为南粳9180。育苗方式为漂浮育秧，将常规育秧盘（28 cm×58 cm）铺装基质放置于提前裁好的泡沫板上，使其漂浮于水体上，以基质自吸水分供给秧苗生长。试验用草木灰基质铺装育苗盘1.8 kg/盘，播种150 g水稻种，然后用 0.5 kg 基质覆盖，均匀洒施900 mL自来水，暗化出苗。播种前用咪鲜·甲霜灵水稻专用拌种剂拌种。出苗后统一将育苗盘放置于提前布置好的水箱内。
　　1.2 试验设计
　　试验共分为6个处理，分别为自来水有苗处理（自R）、自来水无苗处理（自）、黄河水有苗处理（黄R）、黄河水无苗处理（黄）、池塘水有苗处理（池R）、池塘水无苗处理（池）。分别取自来水、黄河水、池塘水于70 cm（长）×50 cm（宽）×45 cm（高）的水箱内，水位高度为35 cm;无秧苗处理同样放置漂浮育秧装置，但不铺装基质、不播种水稻秧苗，每个处理3个重复。通过设置有苗和无苗处理对比基质和秧苗生长对水体环境的影响。选择自然界常见的3种水体设置试验，主要因为自来水为干净无污染水质，黄河水为径流水代表，池塘水被认为是轻度富营养化水体，以便研究水稻漂浮育秧分别对3种水体环境的影响以及3种水体对水稻秧苗生长的影响。
　　1.3 样品采集与测定
　　1.3.1 样品采集 试验于2018年9月7日铺盘育苗，暗化出苗4 d，9月11日取水装箱放入育秧盘，10月9日育秧结束，育苗期为28 d。在育苗当天（第1天）第1次采集水样，之后每隔7 d采集1次水样，直至育苗第29天最后一次采集水样，总共采集5次，与此同时记录水位变化。每次采集200 mL水样装于干净塑料瓶（250 mL）内，带回实验室用于分析水样水质指标。最后一次采集水样（即育苗第29天）的同时采集植株样品（此时正值水稻秧苗3叶期），每盘随机取10 cm×10 cm的秧苗带回实验室考察秧苗生长状况。
　　1.3.2 水样测定 带回实验室的水样分别测定氨态氮（NH3-N）、硝态氮（NO-3-N）、溶解性磷酸盐（PO3-4）、钾离子（K+）的质量浓度以及pH值、电导率和浑浊度等指标。氨态氮质量浓度的测定用水杨酸-次氯酸盐光度法，硝态氮质量浓度的测定用紫外分光光度法，溶解性磷酸盐质量浓度的用钼锑抗分光光度法，钾离子质量浓度的测定用火焰光度法，pH值的测定用玻璃电极法（水土比为2.5 ∶ 1），电导率用电导率仪测定，浑浊度采用分光光度法测定[9]。
　　1.3.3 植株样品测量 取回的植株样品先用水冲洗干净后考察水稻成苗数，随后每个重复取10株长势均匀的秧苗分别测量株高、叶龄、叶长、茎基宽、叶绿素含量，并将取回植株分地上部和地下部烘干称量干质量。成苗数为水稻有效苗数，株高为水稻茎基部到顶部的长度，叶龄代表水稻的生长阶段，叶长是指水稻在3叶期每张叶片的长度，茎基宽是水稻茎基部宽度，叶绿素含量使用SPAD仪测定。
　　1.4 数据处理
　　采用Excel 2010软件进行数据计算;采用SPSS 22.0软件进行处理之间方差分析及多重比较（SNK法，α=0.05）;采用Origin Lab软件进行作图。 　　2 结果与分析
　　2.1 育苗期间不同水体水质动态变化
　　2.1.1 漂浮育秧对水体NH3-N及NO-3-N质量浓度影响 从图1可以看出，3种水体NH3-N质量浓度普遍较低，质量浓度均低于0.1 mg/L。3种水体 NH3-N 的质量浓度普遍低于地表水Ⅰ类水质统一标准0.15 mg/L。因此，漂浮育秧不会对水体中的 NH3-N 的质量浓度产生影响。
　　从图2可以看出，3种水体中自来水初始 NO-3-N 的质量浓度最高，育苗期间所有处理 NO-3-N 的质量浓度均呈下降趋势，其中未育苗的自来水处理NO-3-N浓度下降最快。3种水体NO-3-N浓度均低于地表水标准限值，均未达到污染状态。说明漂浮育秧对水体不会产生硝酸盐污染。
　　2.1.2 漂浮育秧的对水体PO3-4的质量浓度的影响 从图3可以看出，3种水体PO3-4的质量浓度均很低，基本位于检测线附近，均低于0.1 mg/L，均低于地表水环境质量标准Ⅱ类水质标准。3种水的漂浮育秧处理与其空白处理之间PO3-4的质量浓度差异均不明显。表明漂浮育秧不会对水体中的PO3-4的质量浓度产生影响。
　　2.1.3 漂浮育秧对不同水体K+的质量浓度的影响 从图4可以看出，不同水体之间K+的质量浓度差异较大，池塘水K+的质量浓度明显高于黄河水和自来水;黄河水和自来水之间K+的质量浓度在育苗期间变化幅度一致，但自来水K+的质量浓度略高于黄河水。整个育苗期间水体中K+的质量浓度有轻微波动，但整体并无明显变化。有秧苗和无秧苗处理之间水体中K+的质量浓度变化几乎没有差异，说明漂浮育秧对水体K+的质量浓度没有明显影响。
　　2.1.4 漂浮育秧对不同水体pH值的影响 从图5可以看出，育苗期间水体中pH值未发生明显变化，3种水体pH值范围在7.3～8.3，属于偏弱碱性。育苗期间内黄河水pH值略高于另外2种水体。黄河水和池塘水育苗和不育苗水体的pH值差异不大;但自来水pH值先下降后上升，且随着时间的延长变化幅度较大。可能是黄河水和池塘水水体长期处于动态平衡状态，对pH值缓冲能力强，因此自来水水体pH值变化明显。自来水pH值先下降，可能是自来水体中细菌和藻类孳生[10-11]，导致水体pH值下降。而育苗基质为草木灰呈碱性，这可能是后期水体pH值上升的原因之一。
　　2.1.5 漂浮育秧对不同水体电导率的影响 从图6可以看出，育苗期间3种水体电导率也呈下降趋势，总体上池塘水电导率低于黄河水和自来水;有苗处理和无苗处理变化差异不明显。表明水体中可溶性盐含量逐渐降低。可能是水体长时间静止，其中可溶性胶体随着时间的推移逐渐凝沉淀，造成水体中电导率逐渐下降。
　　2.1.6 漂浮育秧对水体浑浊度的影响 从图7可以看出，育苗期间黄河水和池塘水水体的浑浊度随着时间的延长变化差异较大。随着时间推移，黄河水处理水样浑浊度降低明显，这可能因为黄河水中泥沙含量较多，在试验中水样静止，使得黄河水中泥沙沉淀并吸附水体中大量的可溶性胶体，使得水样浑浊度降低明显。而池塘水的水样浑浊度也在逐渐降低，可能是池塘水本身的悬浮颗粒沉淀，使浑浊度降低。自来水浑浊度整体变化不明显。而育苗处理和对照处理之间浑浊度变化一致，说明漂浮育秧对水体浑浊度没有影响。
　　2.2 不同水体水稻秧苗生长状况
　　从表1可以看出，不同水体对漂浮育秧秧苗叶龄、株高、茎基宽、干质量、根冠比、叶绿素含量都未产生显著影响。仅池塘水成苗数略低于自来水和黄河水。从图8可以看到，不同水体之间叶长也不明显。由此可以初步预测，常见自然水体的水质对漂浮育秧秧苗素质不会产生明显影响。
　　3 结论与讨论
　　3种水体在初始水质方面有部分差异，育秧期间变化幅度也不一致。3种水体NH3-N、NO-3-N和PO3-4的质量浓度很低，均未达到水体污染标准。池塘水与黄河水和自来水相比，K+的质量浓度较高，但K+的质量浓度一般不作为水体污染指标。研究结果表明，漂浮育秧技术对水体环境未产生不良影响，不会污染环境，但也没有表现出净化水体的效果（可能由于所取3种水样中NH3-N、NO-3-N和PO3-4的质量浓度很低有关，还有待于进一步研究）。本试验研究了3种不同水体下水稻漂浮技术对秧苗素质的影响，发现3种水体对水稻秧苗素质也没有明显影响。可见，漂浮育秧技术并不会对环境产生负担，是一种环境友好型技术。此外，相关研究表明，漂浮育秧可以在多种作物中培育壮苗，有利于作物移栽[12-15]。笔者还发现，漂浮育秧配套技术可以育出适宜的机插健壮秧苗，其素质与常规技术比较没有明显差别。本试验注重考察漂浮育秧对水质影响，为防止雨水对试验带来的影响，将试验水箱置于廊沿下进行，由于光照不充足，加之非正季育秧且育秧时间较晚，导致秧苗素质不太理想。从对水质影响角度看，以草木灰基质为育秧载体的机插水稻漂浮育秧技术对水体的水质无明显不良影响，可以广泛用于自然水体。利用沟、渠、池、河等自然水体浅水面育秧，实现机插育秧免秧田、免灌水、取秧放秧輕便，可以很大程度地节约成本，减轻育秧劳作。因此，基于草木灰基质的机插水稻漂浮育秧技术可以大面积推广应用。
　　本次机插水稻漂浮育秧对水体水质的影响仅以草木灰基质为育秧载体进行了初步研究，采用营养土及其他类型基质作为育秧载体下的漂浮育秧技术对水体水质的影响有待于进一步研究阐明。
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