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中国科学报:无土亦闻稻花香 
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发布时间:2017-06-12

位于黑龙江省双鸭山市宝清县的轻型无土育秧基质实验大棚里,宝清县副县长韩恩波拿起几棵轻型无土基质育出的水稻秧苗,又用力拔起几棵用营养土育出的秧苗进行对比。他指着轻型无土基质育出的秧苗说:“这个通气性好,养分供应充足”。

这一幕发生在日前召开的2017年水稻轻型无土基质育秧技术现场会上。该技术是由中国农业科学院中国水稻研究所研究员金千瑜团队以作物秸秆等农业废弃物为主要原料研制而成的,是在中国农科院科技创新工程支持下的水稻绿色增产增效技术集成示范项目。截至目前,轻型无土育秧基质已在各稻区大规模生产应用。

韩恩波所说的养分供应充足是其特点之一。“轻型无土育秧基质最大特点是以作物秸秆为主要原料,并与无土基质母剂有机结合,养分组成与作物生长所需的营养较吻合。”金千瑜告诉《中国科学报》记者,当前背景下,研究和开发水稻无土基质育秧新技术,来替代目前的营养土育秧,是水稻机插秧育秧技术的发展趋势。

无土可取,育秧从何谈起?

水稻是我国最主要的粮食作物,水稻生产机械化是农作物全程机械化的重要标志。记者了解到,我国虽然在水稻耕作和收获环节基本实现了机械化作业,但机械化种植是我国水稻生产全程机械化的瓶颈。

机插秧是水稻机械化种植的主导方式,据不完全统计,2014年我国水稻机插秧面积只有1.8亿亩左右。在金千瑜看来,推行水稻机插秧,育秧是关键。

目前,水稻机插秧主要采用营养土育秧和带土移栽。据了解,20世纪70年代末,我国从日本引进盘育机插水稻种植技术和水稻工厂化育苗技术,开始了我国育秧基质的研究。

其中,营养土由于养分全面、操作简单、育成秧苗质量高等优点而得到大力推广。但随着水稻机插秧面积的不断增加,育秧盘土的取土问题日益突出,越来越制约水稻机插秧的进一步发展。

“虽然盘土育秧一定程度上促进水稻机插秧的发展,但严重破坏了土壤资源并对周围生态环境造成一定的负面影响,不利于水稻机插秧的大面积推广。”金千瑜告诉记者。

据测算,每1500亩机插秧的育秧取土要破坏约1亩农田或林地耕作层土壤;同时,育秧床土的取土、晒干、粉碎、过筛及运输、储存等环节费工费时,劳动强度大。

此外,育秧床土的培肥、调酸、灭菌等不易做到均匀一致,床土质量很难保证,甚至造成育秧的秧苗参差不齐。“年复一年的育秧取土导致最终的结果是无土可取。”金千瑜说。

为解决取土难、破坏植被与环境等问题,利用自然资源及工农业废弃物等开发水稻无土育秧基质成为目前的研究热点。

从1981年我国水稻脲醛泡沫塑料育苗试验成功到20世纪90年代初期免疫育苗的出现,再到20世纪90年代中后期利用农业废弃物研究有机基质,虽然在无土育秧基质上取得了长足的发展,但因种种条件,相关技术未能得到大面积推广。

2004年以来,我国开始对农机进行补贴,全国插秧机数量快速增多,对机插秧苗质量要求日益提高,盘育秧苗市场迅速壮大,商品化育秧基质开始涌现,促进了基质的研究、应用与推广。

目前水稻无土育秧基质一般是采用泥炭、农家肥、沼渣、造纸废浆等,添加化学肥料与高分子化学物质配置而成。“化学原料的添加在一定程度上提高了基质生产成本,也对周围生态环境造成一定负面影响;高分子化学物质随秧苗移栽进入稻田土壤,其在土壤中降解周期缓慢,且降解残留物易对农田土壤造成二次污染;而且,泥炭等原料来源不可再生。”金千瑜解释道。

一举多得的轻型无土育秧基质

在现场会上,金千瑜用一句很专业的话解释了他们团队研制的水稻轻型无土育秧基质,“选取不同作物秸秆中的一种或一种以上混合物为基质的主要成分与构架,添加一定比例的其它生物质材料以及有关营养元素、天然保水剂、膨化剂、粘结剂、促根剂与灭菌剂等”。

作物秸秆是首先被关注的。现场会举办地宝清县位于黑龙江省东部北大荒核心区,是三江平原粮食主产区,农作物种类多、产量高,全年秸秆总产量约190.67万吨,秸秆量大、面广也成为当地政府部门头疼的事。

韩恩波在接受《中国科学报》记者采访时也是第一次看到这个水稻轻型无土基质育秧技术,当听到该技术能处理一定量的秸秆时,感到很高兴。而宝清县只是全国的缩影。

据介绍,金千瑜团队从2011年起开展水稻机插秧无土育秧基质关键技术的试验与研究,“无土基质母剂就研究、试验了好几年,现在还在加强研究。”团队成员、中国水稻所副研究员曹小超告诉记者,这正是新技术的核心之处。

而这项核心技术也使得基质拥有了很多优点,诸如具有较好的吸水膨胀性、充足的养分供应能力,培育的秧苗质量高、抗逆性强、移栽返青快,秧苗根系盘结性好、与机插机兼容性强等。

记者现场发现,与会考察人员很轻松就能拎起一毯秧苗,这也是与营养土最显著的区别——轻。金千瑜团队的试验表明,轻型无土基质容重比营养土低85.19%,显著低于营养土。

2013年,轻型无土育秧基质技术在浙江省嘉兴市秀洲区钟管镇“农投农场”首次开展大田机插秧5000亩示范并取得了初步成功,水稻平均亩产630公斤。

据金千瑜团队试验,轻型无土基质育出的秧苗在移栽4天后出现分蘖,比用营养土、有土混合基质育出的秧苗早4 天。同时前者处理的水稻在盛蘖期、齐穗期和完熟期干物质积累量显著高于对照处理,产量比对照高5.30%。

值得一提的是,与传统土育秧的营养土质量不均一、水稻秧苗易发病害相比,轻型无土育秧基质育秧无需养分、酸度等调节过程,质量稳定,不易发生病害。

“目前已筛选出若干种能培育出规范化毯状秧苗、成本低廉、与机插技术兼容性强的不同主原料来源的系列轻型无土育秧基质。”金千瑜向记者介绍,该项技术已获得授权发明专利及实用新型专利12项。

“具有很好的推广价值和潜力”

轻型无土育秧基质有很多优点,但金千瑜并不否认与营养土还有区别。在金千瑜看来,土是万物生长之本,“我们也是尽量模拟土壤的结构,使基质更利于秧苗的生长”。

据介绍,团粒结构是肥沃土壤主要的结构形态,团粒结构具有水稳性且不易为机械力所破坏,其功能在于使土壤肥力因素水、肥、气、热更为协调。模拟土壤团粒结构也是金千瑜团队努力的方向。

在现场有用户反映,因为该基质太轻导致灰尘大、秧苗出现顶盖的问题。“这些问题当时也想到了,正在寻找合适的天然吸水剂。”金千瑜回应道,并不想增加基质的水分,“目前基质含水量低于10%,生产的基质成品适宜长期储存,保质期均能达到3年以上”。

由于东北和南方的气候不同,出苗时间有差异,如南方一般在20~25天,而东北需要30多天。有用户反映,时间久了养分供应不足。在金千瑜看来,并不是养分供应不足,还是因为基质无法完全达到土壤结构状态。

但凡事总需权衡。相比其他无土育秧基质,金千瑜团队研制成的轻型无土育秧基质更符合水稻机插秧育秧技术和保护土壤环境的发展趋势,也得到与会专家的认可。

早在2014年,中国农业科学院党组书记陈萌山了解到该项技术60%的成分来自农作物秸秆、40%源于天然矿物质后就认为其“具有很好的推广价值和潜力”。

事实也证明了这一点。当年,该技术在浙江、广西、湖北、安徽、江西、四川、黑龙江等10多个省区开展了12.3万亩的试验与示范,取得较好示范效果。2016年,轻型无土育秧基质已在各稻区开始大规模生产应用。

“下一步,我们将分析把畜禽粪便作为无土育秧基质的可行性,但目前大面积畜禽粪便无害化处理还有一定难度。”金千瑜说。据统计,近年来我国畜禽养殖总量不断上升,每年产生38亿吨畜禽粪便,有效处理率却不到50%。

但不可否认,无土育秧基质新技术是推进水稻机插秧甚至水稻全程机械化的关键,而解决农田土壤环境、农业废弃物等难题也是其发展方向。

来源:《中国科学报》(2017年06月07日 第6版 科研)


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