CN103960115B - 一种水稻育秧无土板及其在水稻无土机插领域应用 - Google Patents

一种水稻育秧无土板及其在水稻无土机插领域应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于粮食作物生产技术领域，涉及一种水稻育秧无土板及该无土板在水稻无土机插领域的应用。该育秧无土板包括由稻壳和无纺布组成的育秧介质，稻壳作为基底层，无纺布作为覆盖层，均匀覆盖于稻壳表面；育秧介质均匀平铺于育秧盘上，与育秧盘一起组成育秧无土板。育秧无土板利用稻壳为基本原料，结合无纺布经简单加工而成，不使用化学方法，生产成本低。播种后形成的秧卷长度达3-6m，减少了插秧机停机补秧的次数，较大幅度提升了机插效率，重量只有常规营养土秧块的1/5左右。促进了水稻育秧向工厂化、集约化、轻简化、产业化方向发展，加速生态村镇和新农村建设。

Description

一种水稻育秧无土板及其在水稻无土机插领域应用
技术领域
本发明属于粮食作物生产技术领域，涉及一种水稻育秧无土板及该育秧无土板在水稻无土机插领域的应用。
背景技术
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，世界一半以上的人口以稻米为主食。近年来，由于中国城镇化进程与产业结构调整步伐的加快，水稻生产方式快速向机械化移栽方式转换。目前机插水稻主要采用双膜育秧、软盘育秧和硬盘育秧等育秧方法进行秧苗培育，其育秧板主要包括以下两类：
1、传统营养土
目前水稻育秧所用的床土一般都取自可耕地表层土，这样就会造成耕地土壤结构的严重破坏，作物严重减产。1亩水稻田一季约需125kg土壤进行秧苗培育，取自旱田的土壤，由于施用长效旱地农药，经常会发生药死秧苗的事件；旱田的土壤含有大量的草种，致使使用该种土育秧前必须施用除草剂等农药；此外，现在无论是个体农户还是承包大户为避免损害上季作物，所以在丛林、田间道路中取土，严重破坏了生态环境，且携带大量的不明菌进入稻田。常规土壤用来作为育秧土一般均需经过取土、运输、过筛、拌药、培肥、储藏等步骤，工作量较大。
2、新型育秧板
为了减少对稻田土的过分依赖，农业科学家探寻得到了蛭石、珍珠岩和石棉等无机基质，但常规的泥炭土与珍珠岩混合而成的育秧板虽然操作简单，但应用中存在保水保肥性差、植株不易被固定等问题。而且随着人们对环境保护意识不断提高，类似石英砂、蛭石、泥炭土、珍珠岩、塑料等不可再生资源的利用也在减少，寻找并开发可再生、有机生态型的新资源越来越受到关注。
近年来，随着矛盾的逐渐加深以及科学技术的发展，各种有机育秧板应运而生，有机育秧板是指不用天然土壤，而是采用各种有机废弃物等经腐熟发酵机制和消毒等方法生产而成的有机固态基质形成的育秧板。国内比较成熟的育秧板采用的有机基质，主要有树皮、蔗渣、稻壳、锯木屑、芦苇末、秸秆、酒糟，食品工业废料葡萄渣、苹果渣、菌渣等，通常这些有机基质都是与蛭石等无机基质或泥炭等其他有机基质按一定的比例混合使用才能得到较好的效果。
中国专利“以稻壳为基质的水稻无土旱育苗方法”专利号200410043613.X公布了一种水稻无土旱育苗方法，涉及一种育秧板的制作方法“将稻壳粉碎至3.5mm以下，播前需浸泡稻壳、虑水、与营养剂混拌、压实等操作步骤”，其操作工序复杂、成本较高、管理复杂，同时由于秧块弹性较低，在起秧运秧构成中秧块易断裂、易对秧苗造成伤害，同时影响机插质量。
并且，现行的以土壤或者新型基质为育秧介质形成的育秧板进行水稻育秧，通常需要以育秧盘作为支撑，而传统的育秧盘规格高*宽*长均为0.03m×0.28m×0.58m，产生了如下问题：(1)装有传统土壤形成的育秧板后的秧盘大约6kg重，即使承载新型基质形成的育秧板的育秧盘也有4-5kg，并且秧土准备费事耗工；(2)由于传统育秧盘规格较小，单位面积需要秧盘数多，从播种到栽植必须要搬运秧盘多次，农场越大，搬运所花的劳动力就越多；(3)插秧机要不断的停机补秧，工作效率较低。
虽然，日本学者TASATA(1999)报道了以无纺布为育秧介质形成的育秧板，相比传统基质形成的育秧板，以无纺布为育秧介质克服了以上诸多缺陷；但是，试验结果显示以无纺布为介质进行秧苗培育，机插本田时空穴率较高、伤秧率达到30-50％，在实际生产中难以实施、不利于大规模机械化生产应用。
KoheiTASATA.RaisingandTransplantingTechnologyforLongMatwithHydroponicallyGrownRiceSeedlings”《日本农业研究季刊》1999；33(1),31-37
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种新型水稻育秧无土板，该育秧板质量轻，固根能力强，成本低，易于操作，机插质量较好。
本发明提供一种水稻育秧无土板，该育秧无土板包括由稻壳2和无纺布1组成的育秧介质，稻壳作为基底层，无纺布作为覆盖层覆盖于稻壳表面；育秧介质放置于育秧盘3中，与育秧盘形成水稻育秧无土板。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，无纺布作为覆盖层覆盖于稻壳表面时保证无纺布均匀整齐，与稻壳之间无缝隙，稻壳完全被无纺布覆盖。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，育秧介质中，稻壳厚度为0.5-1.5cm，采用的无纺布密度为10-30g/m2。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，稻壳覆盖厚度为1cm，无纺布密度为20g/m2。
本发明上述提供的水稻育秧无土板，作为优选，无纺布为纺黏无纺布或熔喷无纺布。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，育秧无土板长为3m-6m。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，育秧无土板长为4m。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，育秧盘规格为高*宽*长0.05m*1.2m*3m—0.05m*1.2m*6m，由四个育秧槽组成一个整体，每个育秧槽高*宽*长为0.05m*0.28m*3m—0.05m*0.28m*6m。
本发明提供的水稻育秧无土板，作为优选，育秧盘规格高*宽*长为0.05m*1.2m*4m，每个育秧槽高*宽*长为0.05m*0.28m*4m。
本发明还提供上述的水稻育秧无土板在水稻无土机插领域的应用。
其中，育秧盘由PVC材料加工制作而成，用支架支撑，与传统硬盘相比，底部没有透水换气孔，利用喷雾设备和水喷进行秧苗浇灌。
将水稻育秧无土板放置于育秧装置后，进行后期育秧操作，主要包括如下步骤：采用雾化喷雾设备对育秧板喷施水分，水分含量达到播种后稻种一半(稻种平均厚度为0.32mm)浸在水中。播种后用白色40g/m2的纺黏或熔喷无纺布进行覆盖，至秧苗扎根立苗后揭膜；播种后至秧苗2叶1心期用自来水喷施浇灌秧苗，从2叶1心期开始用水泵循环浇灌营养液于秧苗。
本发明的有益效果：
1.本发明充分利用农业生产中的稻壳和新型无纺布(Nonwovencloth)为原料，其中稻壳来源广泛、价格低廉，而且无需再加工，利用稻壳和无纺布作为新的水稻育秧介质形成的无土育秧板，彻底解决了育苗取土破坏植被及取土难的问题，减少了取土、筛土、调酸、拌肥、拌药、贮藏等生产过程，大大降低了规模化生产中育秧介质的准备、加工等人力物力的投入。
2.本发明水稻育秧板长度可达3-6m，是常规秧块长度(0.58m)的6-10倍，但是其质量仅为常规营养土秧块的1/5，减轻了秧块搬运过程中人力、机械的投入。同时，由于育秧板长度增加，相应地秧卷长度也便增加达到3-6m，在机插本田过程中，有效的减少了插秧机停机补秧的次数，使得本田机插效率有了较大幅度的提升；
3.与仅以无纺布为育秧介质形成的育秧板相比，本专利有效的降低了本田机插空穴率与伤秧率，同时产量与常规营养土形成的育秧板持平，甚至有优势；
4.介质制备操作简化，易于产业化发展：由于基质容重较轻，重量只有常规营养土秧块的1/5左右，便于运输，对插秧机负荷小，因而机械磨损轻、插秧速度快。该配方简化了基质制备的过程，减少了施肥等育苗步骤，较大程度降低了生产成本，便于工厂化、专业化育秧，促进水稻机插秧的产业化发展，加快生态村镇和新农村建设。
附图说明
图1：不同育秧介质形成的育秧无土板对秧苗机插空穴率的影响；
图2：纺黏无纺布+稻壳形成的育秧无土板对秧苗根系生长的影响；
图3：常规营养土形成的育秧板对秧苗根系生长的影响；
图4：无纺布形成的育秧无土板对秧苗生长的影响；
图5：纺黏无纺布+稻壳形成的育秧无土板对秧苗生长的影响。
图6：水稻育秧无土板放置于育秧盘后的结构示意图
图中：1-覆盖层：无纺布、2-基底层：稻壳、3-育秧盘
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域的公知手段。
实施例1
1、材料准备
1.1操作地点：于2011-2013年在南京农业大学丹阳实验基地(32°00′N,119°32′E,7masl)进行。
1.2材料：丹阳市延陵镇延丰大米加工厂生产的水稻稻壳，市售无纺布
1.3稻种选择：常规粳稻武运粳24号，千粒重27g。
2、操作步骤
2.1水稻育秧无土板制作
2011年以从全国各地选择不同密度(10g/m2、20g/m2、30g/m2)、不同制作工艺的无纺布(纺黏无纺布、熔喷无纺布、拒水无纺布)、海绵作为覆盖层分别覆盖在均匀平铺于育秧盘，厚度为1.0cm、作为基底层的水稻稻壳上方，保证覆盖层平整完全覆盖稻壳、与稻壳之间无缝隙，形成水稻育秧无土板(结构层次如图6所示)，应用的水稻育秧盘，规格是高*宽*长为0.05m*1.2m*4m，由四个育秧槽组成一个整体，每个育秧槽高*宽*长为0.05m*0.28m*4m进行秧苗培育，按照常规秧盘大小(28cm×58cm×3cm)计算播量，每盘稻种播量为120g。
2.2稻种处理：
浸种前首先将稻种扬晒1天，用比重为1.08的盐水选中，用清水淘洗干净；采用浸种灵(由江苏泰州化肥厂和南京农业大学研制)浸种，浸种后不再用清水淘洗，直接催芽，破胸露白后播种。
其中，盐水比重按照本领域的惯用手段选配，即比重为1.10的选种液新鲜鸡蛋漂浮其中露出约2分硬币大的面积，选种液的配制为1升水中每加20克食盐，水溶液的比重提高0.01，可按此比例配制选种液。
2.3播种与管理
试验在温室大棚内进行，用雾化喷雾设备对水稻育秧板喷施水分以使水量达到播种后稻种一半浸在水中的程度，其中稻种的平均厚度为0.32mm，以此计喷施水量。播种稻种后用白色40g/m2熔喷无纺布进行覆盖，至秧苗扎根立苗后揭膜；播种种子后至秧苗2叶1心期用自来水喷施浇灌秧苗，从2叶1心期开始用水泵循环浇灌营养液；从秧苗扎根立苗后开始适时炼苗；在秧苗移栽前，根据秧苗生长状况对秧苗施用送嫁肥，水稻无土育秧可根据秧苗叶色调节水培营养液浓度施用。
具体做法为：1.叶色褪淡的脱力苗，亩用尿素4千克溶入水培营养液500千克于傍晚均匀喷洒或泼浇，施后并洒一次清水以防肥害烧苗；2.叶色正常、叶挺拔而不下披苗，亩用尿素1千克溶入水培营养液100千克进行根外喷施；3.叶色浓绿且叶片下披苗，切勿施肥，应控水以提高苗质。
其中，水培营养液取自专利申请201110457967.9中公布的营养液，配方如下：每升营养液母液的组分：H3BO3284.4mg·L-1，CuSO4.5H2O7.5mg·L-1，ZnSO4.7H2O23mg·L-1，MnCl2.4H2O178.1mg·L-1，Na2MoO4.2H2O2.4mg·L-1，Na2SiO3.9H2O19.21g·L-1，Fe-EDTA7.5g·L-1，KCl7.46g·L-1，CaCl27.71g·L-1，MgSO4.7H2O6.61g·L-1，KH2PO42.72g·L-1，NH4NO317.15g·L-1，其余为水。
机插试验秧苗3叶1心期时用井关PZ60高速插秧机机插本田。
2.4测定项目与方法
2.4.1秧苗素质：移栽前每秧盘随机取20株秧苗测定叶龄、株高、茎基宽、根数、根长、透根数。
2.5数据分析
本实验所有数据采用Excel进行处理分析。
3结果与分析
由表1可知，不同介质形成的水稻育秧无土板对于秧苗根系的穿透力不同；其中，海绵对秧苗根系的透根率最高，达到100％，其次为纺黏20g/m2无纺布、熔喷20g/m2无纺布、纺黏30g/m2无纺布、熔喷30g/m2无纺布，最小的为拒水无纺布，根系不能穿透；同种制作工艺无纺布，密度越大，根系的穿透力越低；不同介质形成的育秧无土板对秧苗素质的影响表现为，株高、茎基宽、最长根长和透根率均为海绵处理好于其他处理，其次为纺黏20g/m2无纺布，总根数表现为纺黏20g/m2无纺布最高；表明海绵与纺黏20g/m2无纺布能够有效的使秧苗根系穿透，并且盘结成块、扎根立苗。但是海绵做为水稻育秧无土板中介质的覆盖层，一方面前期管理较难，秧苗成活率较低，主要原因是海绵会漂浮在水层上部，而播种之后稻种是浮在海绵上的，导致稻种很难与水分接触，致使稻种前期吸水困难发芽低且秧苗生长不整齐；另一方面，海绵较无纺布难降解，无纺布在90天内就会彻底降解，在水稻田中降解速度更快，同时，单位面积的海绵价格也比无纺布要高。通过上述比较分析可以看出，(纺黏/熔喷)无纺布+稻壳形成的育秧无土板能够满足机插育秧需求，尤其是20g/m2纺黏无纺布+稻壳效果较佳。
表1育秧介质对秧苗素质的影响
3.2实施例2
1、材料准备如实施例1
2、操作步骤
2.1水稻育秧无土板制作
2012和2013年，在育秧盘上均匀平铺1.5cm稻壳，保证稻壳在育秧盘上分布均匀，厚度一致。其中，育秧盘规格为高*宽*长0.05m*1.2m*3m，由四个育秧槽组成一个整体，每个育秧槽高*宽*长为0.05m*0.28m*3m。选择2011年效果较好的20g/m2纺黏无纺布覆盖于稻壳上(结构层次如图6所示)，按照传统育秧盘(28cm×58cm×3cm)计量，稻种播量为120g，标记为LMSH组。
以常规营养土作为介质形成传统育秧板作为对照组CK1，其中育秧盘为常规使用的标准软塑育秧盘，按照传统育秧盘(28cm×58cm×3cm)计量，稻种播量120g，与LMSH组使用的育秧装置相同。
2.2种子处理：
浸种前首先将稻种扬晒2天，用比重为1.12盐水选中，用清水淘洗干净；采用浸种灵浸种，浸种后不再用清水淘洗，直接催芽，破胸露白后播种。
2.3播种与管理
营养土育秧板采用春耕的普通稻田土，施用氮、磷、钾复合肥60kg，施肥后用旋耕机连续旋耕3遍，取表土堆制并覆农膜至床土熟化；之后过筛，使细土粒径不大于5mm，过筛后继续堆置并用农膜覆盖，集中堆闷，促使肥土充分熟化，同时准备部分未培肥的过筛细土做盖籽土。播种时每穴盘装营养土5.5kg，播种、覆膜，之后置于塑料大棚内；营养土穴盘育秧按南方水稻肥床旱育秧操作规程(WuYX,ChenLG.Riceculturaltechniqueofdroughtinfertilenurseryandforecastofitsapplication[J].JiangsuAgriculturalSciences,1993,(3):l-4.(inChinese))进行，采用白色40g/m2纺黏无纺布覆盖育苗，1叶1心期揭膜炼苗，旱育秧补水方式为喷洒，浇水时间和浇水量以地表不积水、不干裂及秧苗叶尖在早晨正常吐水、非中午强光高温下叶片正常展开为准。
操作均在温室大棚内进行，LMSH组采用雾化喷雾设备对水稻育秧介质喷施水分，以使播种后水量达到播种后稻种一半浸在水中的程度；播种后用白色40g/m2纺黏无纺布进行覆盖，至秧苗扎根立苗后揭膜；播种后至秧苗2叶1心期用自来水喷施浇灌秧苗，从2叶1心期开始用水泵循环浇灌营养液于秧苗，此时水分管理保持介质湿润为宜；从秧苗扎根立苗后开始适时炼苗；在秧苗移栽前，根据秧苗生长状况对秧苗施用送嫁肥，常规营养土育秧可叶面喷施尿素溶液，标准为：1.叶色褪淡的脱力苗，亩用尿素4.5千克兑水500千克于傍晚均匀喷洒或泼浇，施后并洒一次清水以防肥害烧苗；2.叶色正常、叶挺拔而不下披苗，亩用尿素1.5千克兑水150千克进行根外喷施；3.叶色浓绿且叶片下披苗，切勿施肥，应控水以提高苗质。
根据秧苗生长状况对秧苗施用送嫁肥，水稻无土育秧可根据秧苗叶色调节水培营养液浓度施用(具体操作与实施例1相同)。
秧苗3叶1心期时用井关PZ60高速插秧机机插本田。
2.4测定项目与方法
2.4.1机插指标：秧苗移栽本田3天后，每个小区观察5个点，每个点连查100穴，计数每个监测点空穴数、漂秧数、伤秧数、翻到数和勾秧数，同时记录每穴苗数。
2.5数据分析
本实验所有数据采用Excel进行处理分析。
3结果与分析
图2即纺黏无纺布+稻壳形成的育秧无土板对秧苗根系生长的影响表明，水卷苗秧苗根系生长旺盛，分支多，能够盘结成块，提起不散，且根系色白，与传统营养土育秧相比(图3)，根系弹性更大，利于卷秧、运秧，能够有效的降低运输过程中对秧苗的伤害。
栽插质量的好坏会直接影响本田基本苗和秧苗的大田生长，而空穴率是判断农机作业质量高低的最直接、最主要的指标；本试验中两种育秧介质形成的育秧板机插性能结果显示(表2)，LMSH与CK1机插空穴率无明显差异。处理间机插漂秧率为LMSH高于CK1，主要原因可能是泥土对秧苗有一定的吸附力，机插时本田泥土与秧苗根系附带泥土会相互粘合，利于秧苗扎立于土壤中，从而减低了漂秧率；另外，漂秧率很大程度上会受到本田整地状况、本田水层厚度以及插秧机操作手水平的影响，因而以无纺布+稻壳作为育秧介质形成的育秧板培育秧苗对本田整地管理及操作手的要求更为严格。
表2育秧方式对秧苗机插性能的影响
实施例3
1、材料准备如实施例1
2、操作步骤
2.1水稻育秧板制作
2012和2013年，在育秧盘上均匀平铺0.5cm稻壳作为基底层，育秧盘规格为高*宽*长0.05m*1.2m*6m，由四个育秧槽组成一个整体，每个育秧槽高*宽*长为0.05m*0.28m*6m，选择2011年效果较好的20g/m2纺黏无纺布作为覆盖层覆盖于稻壳上(结构层次如图6所示)，标记为LMSH组。
以无纺布为育秧介质形成的育秧板作为对照组CK2，即育秧板采用20g/m2纺黏无纺布不加稻壳为介质，育秧盘规格同本实施例中上述的LMSH组提供的育秧盘相同，2组操作各项管理一致，按照传统育秧盘(28cm×58cm×3cm)计量，稻种播量各分别为90、120、150和180g/盘。
2.2种子处理
浸种前首先将稻种扬晒2天；用比重为1.12的盐水选中，用清水淘洗干净；采用浸种灵浸种，浸种后不再用清水淘洗，直接催芽，破胸露白后播种。
2.3播种与管理
LMSH组和CK2组播种后分别用白色40g/m2纺黏无纺布进行覆盖，至秧苗扎根立苗后揭膜；播种后至秧苗2叶1心期用自来水喷施浇灌秧苗，从2叶1心期开始用营养液用水泵循环浇灌秧苗；从秧苗扎根立苗后开始适时炼苗；在秧苗移栽前，根据秧苗生长状况对秧苗施用送嫁肥，可根据秧苗叶色调节水培液浓度(与实施例1中的方法相同)。
在本田检验机插性能，机插面积10.8*12m2，重复3次。
采用井关PZ60高速插秧机机插本田。
2.4.1机插指标：秧苗移栽本田3天后，每个小区观察5个点，每个点连查100穴，计数每个监测点空穴数、漂秧数、伤秧数、翻到数和勾秧数，同时记录每穴苗数。
2.5数据分析
本实验所有数据采用Excel进行处理分析。
3结果与分析
由图1可知，与以无纺布作为育秧介质形成的育秧板相比，无纺布+稻壳形成的育秧板降低了本田机插秧空穴率，各播量下均达到极显著水平(Fvalue＝213.5**)；随着播量的增加，本田空穴率极显著降低(Fvalue＝29.56**)；且两者达到显著交互作用(Fvalue＝9.90**)。图4,5表明，两处理移栽前均能形成厚度约1cm的根层，且都能盘结成块、提起不散、能形成苗卷、方便运输，但是以无纺布为介质的育秧板形成的根层较疏散，且具有一定的弹性，机插本田时，秧块中间部分秧苗能够较好的机插本田，但是秧块两边秧苗会随着秧爪的移动而移动，导致本田机插不均匀、伤秧严重、空穴率高；而纺黏无纺布+稻壳的育秧板，根层厚度也为1cm左右，但是根层盘结较密，秧块弹性相对较低，机插本田时不会出现秧爪拉秧的现象，机插秧苗较均匀。
可以知道，上述实施例仅为了说明发明原理而采用的示例性实施方式，然而本发明不仅限于此，本领域技术人员在不脱离本发明实质情况下，可以做出各种改进和变更，这些改进和变更也属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种水稻育秧无土板，其特征在于：该育秧无土板包括由稻壳（2）和无纺布（1）组成的育秧介质，稻壳作为基底层，无纺布作为覆盖层覆盖于稻壳表面时保证无纺布均匀整齐，与稻壳之间无缝隙，稻壳完全被无纺布覆盖；育秧介质放置于育秧盘（3）中，与育秧盘形成水稻育秧无土板；稻壳覆盖厚度为1cm，无纺布密度为20g/m2；无纺布为纺黏无纺布或熔喷无纺布；育秧无土板长为4m。
2.权利要求1所述的水稻育秧无土板，其特征在于：育秧盘规格高*宽*长为0.05m*1.2m*4m，由四个育秧槽组成一个整体，每个育秧槽高*宽*长为0.05m*0.28m*4m。
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