輕型無(wú)土基質(zhì)育出的水稻秧苗。秦志偉攝
韓恩波(前排右)和中國(guó)水稻所黨委副書(shū)記方向在現(xiàn)場(chǎng)觀摩。
茛水稻機(jī)插秧現(xiàn)場(chǎng)展示。
位于黑龍江省雙鴨山市寶清縣的輕型無(wú)土育秧基質(zhì)實(shí)驗(yàn)大棚里,寶清縣副縣長(zhǎng)韓恩波拿起幾棵輕型無(wú)土基質(zhì)育出的水稻秧苗,又用力拔起幾棵用營(yíng)養(yǎng)土育出的秧苗進(jìn)行對(duì)比。他指著輕型無(wú)土基質(zhì)育出的秧苗說(shuō):“這個(gè)通氣性好,養(yǎng)分供應(yīng)充足”。
這一幕發(fā)生在日前召開(kāi)的2017年水稻輕型無(wú)土基質(zhì)育秧技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上。該技術(shù)是由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院中國(guó)水稻研究所研究員金千瑜團(tuán)隊(duì)以作物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物為主要原料研制而成的,是在中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程支持下的水稻綠色增產(chǎn)增效技術(shù)集成示范項(xiàng)目。截至目前,輕型無(wú)土育秧基質(zhì)已在各稻區(qū)大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
韓恩波所說(shuō)的養(yǎng)分供應(yīng)充足是其特點(diǎn)之一?!拜p型無(wú)土育秧基質(zhì)最大特點(diǎn)是以作物秸稈為主要原料,并與無(wú)土基質(zhì)母劑有機(jī)結(jié)合,養(yǎng)分組成與作物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)較吻合?!苯鹎цじ嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者,當(dāng)前背景下,研究和開(kāi)發(fā)水稻無(wú)土基質(zhì)育秧新技術(shù),來(lái)替代目前的營(yíng)養(yǎng)土育秧,是水稻機(jī)插秧育秧技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
無(wú)土可取,育秧從何談起?
水稻是我國(guó)最主要的糧食作物,水稻生產(chǎn)機(jī)械化是農(nóng)作物全程機(jī)械化的重要標(biāo)志。記者了解到,我國(guó)雖然在水稻耕作和收獲環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè),但機(jī)械化種植是我國(guó)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化的瓶頸。
機(jī)插秧是水稻機(jī)械化種植的主導(dǎo)方式,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2014年我國(guó)水稻機(jī)插秧面積只有1.8億畝左右。在金千瑜看來(lái),推行水稻機(jī)插秧,育秧是關(guān)鍵。
目前,水稻機(jī)插秧主要采用營(yíng)養(yǎng)土育秧和帶土移栽。據(jù)了解,20世紀(jì)70年代末,我國(guó)從日本引進(jìn)盤(pán)育機(jī)插水稻種植技術(shù)和水稻工廠化育苗技術(shù),開(kāi)始了我國(guó)育秧基質(zhì)的研究。
其中,營(yíng)養(yǎng)土由于養(yǎng)分全面、操作簡(jiǎn)單、育成秧苗質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)而得到大力推廣。但隨著水稻機(jī)插秧面積的不斷增加,育秧盤(pán)土的取土問(wèn)題日益突出,越來(lái)越制約水稻機(jī)插秧的進(jìn)一步發(fā)展。
“雖然盤(pán)土育秧一定程度上促進(jìn)水稻機(jī)插秧的發(fā)展,但嚴(yán)重破壞了土壤資源并對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成一定的負(fù)面影響,不利于水稻機(jī)插秧的大面積推廣。”金千瑜告訴記者。
據(jù)測(cè)算,每1500畝機(jī)插秧的育秧取土要破壞約1畝農(nóng)田或林地耕作層土壤;同時(shí),育秧床土的取土、曬干、粉碎、過(guò)篩及運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)費(fèi)工費(fèi)時(shí),勞動(dòng)強(qiáng)度大。
此外,育秧床土的培肥、調(diào)酸、滅菌等不易做到均勻一致,床土質(zhì)量很難保證,甚至造成育秧的秧苗參差不齊。“年復(fù)一年的育秧取土導(dǎo)致最終的結(jié)果是無(wú)土可取。”金千瑜說(shuō)。
為解決取土難、破壞植被與環(huán)境等問(wèn)題,利用自然資源及工農(nóng)業(yè)廢棄物等開(kāi)發(fā)水稻無(wú)土育秧基質(zhì)成為目前的研究熱點(diǎn)。
從1981年我國(guó)水稻脲醛泡沫塑料育苗試驗(yàn)成功到20世紀(jì)90年代初期免疫育苗的出現(xiàn),再到20世紀(jì)90年代中后期利用農(nóng)業(yè)廢棄物研究有機(jī)基質(zhì),雖然在無(wú)土育秧基質(zhì)上取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,但因種種條件,相關(guān)技術(shù)未能得到大面積推廣。
2004年以來(lái),我國(guó)開(kāi)始對(duì)農(nóng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)貼,全國(guó)插秧機(jī)數(shù)量快速增多,對(duì)機(jī)插秧苗質(zhì)量要求日益提高,盤(pán)育秧苗市場(chǎng)迅速壯大,商品化育秧基質(zhì)開(kāi)始涌現(xiàn),促進(jìn)了基質(zhì)的研究、應(yīng)用與推廣。
目前水稻無(wú)土育秧基質(zhì)一般是采用泥炭、農(nóng)家肥、沼渣、造紙廢漿等,添加化學(xué)肥料與高分子化學(xué)物質(zhì)配置而成。“化學(xué)原料的添加在一定程度上提高了基質(zhì)生產(chǎn)成本,也對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成一定負(fù)面影響;高分子化學(xué)物質(zhì)隨秧苗移栽進(jìn)入稻田土壤,其在土壤中降解周期緩慢,且降解殘留物易對(duì)農(nóng)田土壤造成二次污染;而且,泥炭等原料來(lái)源不可再生。”金千瑜解釋道。
一舉多得的輕型無(wú)土育秧基質(zhì)
在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上,金千瑜用一句很專(zhuān)業(yè)的話解釋了他們團(tuán)隊(duì)研制的水稻輕型無(wú)土育秧基質(zhì),“選取不同作物秸稈中的一種或一種以上混合物為基質(zhì)的主要成分與構(gòu)架,添加一定比例的其它生物質(zhì)材料以及有關(guān)營(yíng)養(yǎng)元素、天然保水劑、膨化劑、粘結(jié)劑、促根劑與滅菌劑等”。
作物秸稈是首先被關(guān)注的?,F(xiàn)場(chǎng)會(huì)舉辦地寶清縣位于黑龍江省東部北大荒核心區(qū),是三江平原糧食主產(chǎn)區(qū),農(nóng)作物種類(lèi)多、產(chǎn)量高,全年秸稈總產(chǎn)量約190.67萬(wàn)噸,秸稈量大、面廣也成為當(dāng)?shù)卣块T(mén)頭疼的事。
韓恩波在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)也是第一次看到這個(gè)水稻輕型無(wú)土基質(zhì)育秧技術(shù),當(dāng)聽(tīng)到該技術(shù)能處理一定量的秸稈時(shí),感到很高興。而寶清縣只是全國(guó)的縮影。
據(jù)介紹,金千瑜團(tuán)隊(duì)從2011年起開(kāi)展水稻機(jī)插秧無(wú)土育秧基質(zhì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)與研究,“無(wú)土基質(zhì)母劑就研究、試驗(yàn)了好幾年,現(xiàn)在還在加強(qiáng)研究?!眻F(tuán)隊(duì)成員、中國(guó)水稻所副研究員曹小超告訴記者,這正是新技術(shù)的核心之處。
而這項(xiàng)核心技術(shù)也使得基質(zhì)擁有了很多優(yōu)點(diǎn),諸如具有較好的吸水膨脹性、充足的養(yǎng)分供應(yīng)能力,培育的秧苗質(zhì)量高、抗逆性強(qiáng)、移栽返青快,秧苗根系盤(pán)結(jié)性好、與機(jī)插機(jī)兼容性強(qiáng)等。
記者現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn),與會(huì)考察人員很輕松就能拎起一毯秧苗,這也是與營(yíng)養(yǎng)土最顯著的區(qū)別——輕。金千瑜團(tuán)隊(duì)的試驗(yàn)表明,輕型無(wú)土基質(zhì)容重比營(yíng)養(yǎng)土低85.19%,顯著低于營(yíng)養(yǎng)土。
2013年,輕型無(wú)土育秧基質(zhì)技術(shù)在浙江省嘉興市秀洲區(qū)鐘管鎮(zhèn)“農(nóng)投農(nóng)場(chǎng)”首次開(kāi)展大田機(jī)插秧5000畝示范并取得了初步成功,水稻平均畝產(chǎn)630公斤。
據(jù)金千瑜團(tuán)隊(duì)試驗(yàn),輕型無(wú)土基質(zhì)育出的秧苗在移栽4天后出現(xiàn)分蘗,比用營(yíng)養(yǎng)土、有土混合基質(zhì)育出的秧苗早4 天。同時(shí)前者處理的水稻在盛蘗期、齊穗期和完熟期干物質(zhì)積累量顯著高于對(duì)照處理,產(chǎn)量比對(duì)照高5.30%。
值得一提的是,與傳統(tǒng)土育秧的營(yíng)養(yǎng)土質(zhì)量不均一、水稻秧苗易發(fā)病害相比,輕型無(wú)土育秧基質(zhì)育秧無(wú)需養(yǎng)分、酸度等調(diào)節(jié)過(guò)程,質(zhì)量穩(wěn)定,不易發(fā)生病害。
“目前已篩選出若干種能培育出規(guī)范化毯狀秧苗、成本低廉、與機(jī)插技術(shù)兼容性強(qiáng)的不同主原料來(lái)源的系列輕型無(wú)土育秧基質(zhì)。”金千瑜向記者介紹,該項(xiàng)技術(shù)已獲得授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利及實(shí)用新型專(zhuān)利12項(xiàng)。
“具有很好的推廣價(jià)值和潛力”
輕型無(wú)土育秧基質(zhì)有很多優(yōu)點(diǎn),但金千瑜并不否認(rèn)與營(yíng)養(yǎng)土還有區(qū)別。在金千瑜看來(lái),土是萬(wàn)物生長(zhǎng)之本,“我們也是盡量模擬土壤的結(jié)構(gòu),使基質(zhì)更利于秧苗的生長(zhǎng)”。
據(jù)介紹,團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是肥沃土壤主要的結(jié)構(gòu)形態(tài),團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有水穩(wěn)性且不易為機(jī)械力所破壞,其功能在于使土壤肥力因素水、肥、氣、熱更為協(xié)調(diào)。模擬土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)也是金千瑜團(tuán)隊(duì)努力的方向。
在現(xiàn)場(chǎng)有用戶反映,因?yàn)樵摶|(zhì)太輕導(dǎo)致灰塵大、秧苗出現(xiàn)頂蓋的問(wèn)題?!斑@些問(wèn)題當(dāng)時(shí)也想到了,正在尋找合適的天然吸水劑?!苯鹎цせ貞?yīng)道,并不想增加基質(zhì)的水分,“目前基質(zhì)含水量低于10%,生產(chǎn)的基質(zhì)成品適宜長(zhǎng)期儲(chǔ)存,保質(zhì)期均能達(dá)到3年以上”。
由于東北和南方的氣候不同,出苗時(shí)間有差異,如南方一般在20~25天,而東北需要30多天。有用戶反映,時(shí)間久了養(yǎng)分供應(yīng)不足。在金千瑜看來(lái),并不是養(yǎng)分供應(yīng)不足,還是因?yàn)榛|(zhì)無(wú)法完全達(dá)到土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
但凡事總需權(quán)衡。相比其他無(wú)土育秧基質(zhì),金千瑜團(tuán)隊(duì)研制成的輕型無(wú)土育秧基質(zhì)更符合水稻機(jī)插秧育秧技術(shù)和保護(hù)土壤環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì),也得到與會(huì)專(zhuān)家的認(rèn)可。
早在2014年,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院黨組書(shū)記陳萌山了解到該項(xiàng)技術(shù)60%的成分來(lái)自農(nóng)作物秸稈、40%源于天然礦物質(zhì)后就認(rèn)為其“具有很好的推廣價(jià)值和潛力”。
事實(shí)也證明了這一點(diǎn)。當(dāng)年,該技術(shù)在浙江、廣西、湖北、安徽、江西、四川、黑龍江等10多個(gè)省區(qū)開(kāi)展了12.3萬(wàn)畝的試驗(yàn)與示范,取得較好示范效果。2016年,輕型無(wú)土育秧基質(zhì)已在各稻區(qū)開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
“下一步,我們將分析把畜禽糞便作為無(wú)土育秧基質(zhì)的可行性,但目前大面積畜禽糞便無(wú)害化處理還有一定難度?!苯鹎цふf(shuō)。據(jù)統(tǒng)計(jì),近年來(lái)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖總量不斷上升,每年產(chǎn)生38億噸畜禽糞便,有效處理率卻不到50%。
但不可否認(rèn),無(wú)土育秧基質(zhì)新技術(shù)是推進(jìn)水稻機(jī)插秧甚至水稻全程機(jī)械化的關(guān)鍵,而解決農(nóng)田土壤環(huán)境、農(nóng)業(yè)廢棄物等難題也是其發(fā)展方向。