栽培植物的室内展示已有很长的历史,而将水稻等农作物作为室内展示品则是近年发展起来的新生事物，而且鲜见文字记载。2010年上海世博会是在我国举行的第一次世界博览会，她以“城市，让生活更美好”为主题，成为探讨城市发展与提高人民生活水平关联度的盛会。基于我国既是水稻生产大国，也是稻作历史古国、稻种资源富国，更是水稻科技强国的实情，在中国国家馆“希望的大地”展区内安排了水稻活体展台，借此传达“城乡一体化”的主题内容。在此需求和上海世博事务协调局的委托、国家科技部等相关部门的资助下，笔者于2009年5月-2010年3月期间，围绕“水稻展品养成一安全运输一展品置换”工艺流程的各主要关键节点，在上海市农业科学院庄行综合试验基地进行了系统研究，为水稻在中国国家馆的展示提供技术支持。

由于水稻起源于热带和亚热带，与生具有喜欢强光和温暖湿润的气候生态环境。它的正常生长适宜温度为25C-32℃，光照强度为40000-80000Lux，其小气候的相对湿度要求在70%以上。而一般情况下，室内的人工光照强度仅为几百Lux，如世博会中国馆设置的光照强度不足100 Lux，因此，水稻的室内展示是一个国际性难题。经国家一级查新机构检索，未查到在室内进行活体水稻展示方面的国内外公开出版物报道，之后据广泛调研，我国的中国水稻研究所和湖南杂交水稻研究中心、日本绿色研究所等，曾进行过活体水稻的室内展示，但实践证明其难度远远高于花卉，主要表现为：一是每批次水稻的可展示周期短，进行连续展示时需予以定期置换；二是水稻展品的单位面积重量大，在较大面积展示时操作难度极大，且易发生因泥洒水溢而影响环境的问题；三是在直接进行器皿培前提下，水稻的生物量仅为水田生产条件下的80%左右；四是反季节水稻的养成只能在造价昂贵的人工气候室内进行，且其生长量仅为大田生产的60%左右。因此，如何延长批次水稻的展示周期、降低单位面积展品重量、提高器皿培水稻的生物量、实现反季节水稻展品在造价相对低廉的设施内养成并提高其生物量，成为实现世博局提出的目标的关键技术瓶颈。

基于上述原因，笔者针对性的预设了采用器皿培方式的全套“水稻展品养成一安全运输一展品置换”工艺流程，并根据实现各自工艺流程的关键技术难点，采用系统与重点突破相结合的研究方法，圆满地研发出了一套可直接应用于世博水稻展的工艺流程，并成功地应用于2010年上海世博会中国馆的水稻活体展工程。在长达半年之久的上海世博会期间，水稻的实际展示时间达204 d（包括预展），每批次水稻的展示周期平均达到了9.2 d，并始终呈现勃勃生机状态，展示的活体水稻均为呈现“稻菽千重浪”效果的抽穗期，所展水稻的长势长相及理论产量均达到了超级水稻的水平，其中的理论产量均在600 kg/667 m2以上，最高的达到了750 kg/667 m2以上，取得了超预期的展示效果，给国内外广大参观者留下了深刻的印象，并受到了同行和社会各界的高度评价。本文就其中的水稻展品养成技术做一总结，以期为今后的农作物展示提供参考与技术储备。

1水稻个体展品养成的专用器皿

1.1背景和难点

现有的水稻室内展示案例实践表明，一是水稻的可展示周期短，最长展示期限为7d，呈现勃勃生机状态的仅为5-6 d，因此在进行较长周期的连续展示时需予以定期置换；二是水稻展品的单位面积重量大，达450 kg/m2以上，装卸难度极大，易发生因泥洒水溢而影响环境的问题。按照上海世博局的要求：在展示周期方面，活体水稻展需贯穿世博会始终，即需连续展示半年以上，因此，将展品在世博园外养成后进行定期置换成为唯一的可选择途径，如按每批次（期）呈现勃勃生机状态的展示期为6d，展示周期194 d计，总计需33批次；在展示场所方面，活体水稻展位位于中国国家馆的49 m那层，即需要通过电梯转运才能送至目的场所，如水稻展品的单位面积重量过大，将极大地增加操作和转运难度，甚至无法实现定期置换要求。因此，如何延长批次水稻的可展周期、降低单位面积展品重量，成为实现世博局提出的目标的关键节点之一。换言之，研发一种既能满足水稻的正常生长所需，又能兼顾克服水稻展品的装卸、置换等问题的专用器皿，从某种意义上说，是确保项目达到目标要求的前提条件所在。1.2水稻展品养成的专用器皿研发

针对上述难点，项目组经过反复研讨，确定将研发一种以能满足养成展示用水稻正常生长所需为前提，模块化后单位面积总量小于100 kg/m2的水稻个体展品养成专用器皿为突破口，结合其他所需要素，进行针对性设计、委托制作、实验检验和比选，为制定可直接用于世博会活体水稻展工艺流程及其实施方案提供技术支撑。

1.2.1  专用器皿的研发要求

在水田生产水稻情况下，耕作层厚度一般在25cm以上，按水稻土比重1.3 g/em3计，单位面积总重量达450 kg/m2以上。然而，无论采用盆栽或周转箱栽培法，为了保证水稻的正常生育和获得应有的生物量，单位面积的土壤容积需达到与水田生产不相上下的水平。国内外在花卉的器皿化种植方面，不管是土培还是水培技术均较为成熟，适宜于各类花卉种植的器皿种类繁多，与此相比较，用于水稻等大宗粮食作物的器皿化种植方面的技术相对薄弱。目前，尚无一种与水稻自身的生长特性相匹配的专用器皿。传统的水稻器皿化种植，往往借用花卉种植器皿或一般的塑料桶、周转箱等可盛土盛水器皿，其结果是难以培育出与大田生产相似的水稻个体和群体相。这是因为水稻的植株个体呈细长型，并对个体与群体之间的协调有较高的要求，特别是需水特性既不同于大宗陆生花卉，也有别于大宗水生花卉。采用现有植物种植器皿和水培或土培技术培育水稻，往往因器皿容量的条件限制，导致肥水管理难以控制等方面的因素，其生物量仅为水田生产条件下的约80%。同时，还会存在因器皿自身的可观赏性较差而严重影响整体的展示效果，以及因运输等作业困难产生机械损伤，从而影响展示周期的现象。

1.2.2专用器皿的外观与规格确定

基于上述考虑，确定了作为展示用水稻专用器皿的若干前提条件。首先，器皿需要确保水稻的正常生长；其次是外观需要符合观赏性要求；再者是确保装卸与运输安全、组合方便并具有可操作性的单元形式，主要指便于模块化组合与运输、单位面积的重量控制等，并以此为约束条件，设计了一种完全不同于其他器皿的水稻个体养成专用器皿。该器皿如图1所示，包括圆柱形桶(a)和长方形底板，在桶1下部1/3部位，分布有栅栏形孔穴(c)，底板的四个角各分布一个销孔(d)。器皿的设计经三维图象比较和器皿体积、容积、强度等的反复计算，确定了器皿的定型规格为，桶内直径12em，桶高28 cm，桶壁厚度2 mm；底板长25 cm，宽16cm，厚度5 mm；栅栏形孔穴面积长×

上述器皿的各部分功能：桶作为盛装土壤和基质的容器，其中无孑L部位盛装土壤，有孔部位盛装轻型基质；孔穴用于器皿内外的水体交换及其水稻根系外延；底板用于保持桶的水平放置；底板四个角上的销孔用于运输时与运输箱之间的固定。

2与专用器皿相匹配的水稻展品养成方法

2.1背景和难点

采用上述专用器皿进行水稻展品养成时，因其个体所占表面积少，占有的土壤容量小，个体又相对独立，采用常规的基肥加追肥方法供给养分和水分管理，显然难以满足水稻的正常生长需求，也难以保证运输、展示及置换过程中不发生根系受损和土壤散落。同时，在常规的水稻生产过程中，除施以足量的基肥外，还需要在水稻的各主要生育期追施适量肥料，才能保证水稻的正常生长。然而，由于专用器皿中的土壤容积不足大田种植条件下的1/5，按常规方法施入与大田生产等量的基肥，将会产生一系列问题。如单位面积施以等量肥料情况下，因其每丛水稻的养分拥有量大幅度减少，显然难以满足水稻的正常生长所需，而如施以每丛水稻等量的肥料用量，其土壤中的养分比例则相当于大田生产的5倍，采用常规肥料势必会产生肥害等问题。而且，因每个器皿为一个单元，追施肥料操作难度极大，较大面积的实施更是难以实现。因此，如何保证“器皿水稻”正常生长并达到目标要求的前提下，少施或不施追肥是“器皿水稻”养成过程中最大的技术难点。

2.2器皿水稻的养成方法

基于上述难点，设计了一套集水培法、土培法、基质培法于一体的全新的水稻养成方法，并进行了反复的实验验证。该方法涉及的材料主要包括器皿、土壤、基质和水，其养成过程需要在可控制给排水的水池等设施中进行。其中，器皿是养成展示用水稻的基本载体，土壤置放于器皿上方的无孔部位，是固定和支撑水稻生长及养分供给源的基本保障，基质置于器皿下方的开孔部位，是保障水稻根系生长空间和器皿内外水体交换的通道，水池是置放器皿和控制肥水的保障设施。

2.2.1水稻养成土的配方及其制作方法

根据以往的研究与实践经验，经反复研讨与计算，制定了一个全新的水稻养成专用土配方及其制作技术方案。其核心是采用肥效较长的有机肥和缓释包膜肥为养分供给源，目标是力争在水稻生长期间不施追肥的前提下，保证水稻的正常生长并达到预设的生物量要求。在此前提下，对国产的主要有机肥和缓释包膜肥进行了检测分析，经比选后确定有机肥采用由江苏田娘农业科技有限公司生产的产品，该产品氮、磷、钾总含量≥6%，有机质含量≥30%。缓释肥采用由上海市农业科学院发明的包衣尿素，其纯氮含量为32%。上述二种产品的共同特点是批次稳定性较好，环境条件对养分释放速率影响相对较小，具备了方案提出的目标函数要求，即在器皿水稻养成土中一次性配入全生育期（本田期）所需养分的前提下，能避免出现因养分含量较高而造成伤苗的现象。

2.2.1.1养成土配方的确定考虑到水稻展品所需的展示效果等综合因素，经过反复实验，确定了以下标准养成土配方，即养成土中总氮、总磷、全钾及有机质的质量百分比含量分别为0.14%、0.12%、0.21%和2.4%。

2.2.1.2养成土的制作方法在水稻田中挖取耕作层土（表层20 cm内），晒至含水量在60%以下时，用机械粉碎、过筛，取样后采用国标规定的方法测试其氮、磷、钾、有机质的基础含量后，根据需要分别添加江苏田娘农业科技有限公司生产的有机肥和上海农科院的包衣尿素，使专用土壤中的各养分总量达到配方要求，最后经充分混匀后成为器皿培水稻养成土。

2.2.2水稻养成用基质的选择

基质置于器皿下方的开孔部位。采用基质的目的和实施方法，一是为水稻根系的正常生长提供空间，同时避免器皿内外水体交换时出现土壤被淘刷现象，实施时在土壤与基质之间垫置一块无妨布；二是为根系下延并从孔中外延提供生境条件；三是为水稻在生长期间发生养分短缺时采用水培补肥措施创造条件；四是可进一步降低器皿的总重量。基质选择比重小于1g/cm3的陶粒。

2.2.3  器皿水稻的培育场所

基于器皿水稻的养成目的是用于展示，作为展品的要点之一是个体间的长势长相需均匀一致。因此，创造一个条件一致和可控程度相对较高，且便于操作的培育场所，是保证器皿水稻个体间差异最小化的一个重要方面。据此，特别建设了一批配有独立给排水系统，长、宽、高为(3。12)m×(1-2)m×4 m多种规格的混凝土水池，作为器皿水稻的专用培育场所。

2.2.4水稻的种植方法

基于展示用水稻需要由生长均衡的个体组成才能实现其整体效果，因此在个体的培育过程中，从种子开始对各工序进行严格把关，以保证质量。据此，在实施过程中，除了严格把好种子质量、浸种消毒等关外，制定了采用果蔬、花卉育苗和移栽法的技术方案，力求通过对个体进行层层把关，达到培育出生长一致的水稻个体的目标要求。

2.2.4.1  育苗为保证秧苗质量，采用两段育秧法，且均在蓄盘中进行。实施方法为将经晒干、粉碎并过筛后的田土均匀放入小蓄盘中，将小蓄盘置于平整的田土之上，放水漫至蓄盘下方约1/3处，通过自然虹吸使蓄盘中的田土达到湿润程度，同时在采用常规法进行种子的浸种、消毒基础上，在恒温箱中催芽，而后将出芽程度一致的种子播种至小蓄盘中，每孔播一粒种子，播种完毕后用相同的田土覆盖至种子不外露为度，期间蓄盘中的田土保持湿润；待小蓄盘中的秧苗生长至2叶l心时，挑选生长均匀一致的苗移至大蓄盘中，每孔栽植1个单株（1粒种子），大蓄盘的装土等基本程序与小蓄盘相同，不同的是蓄盘中所用土壤为前述水稻器皿养成专用土，以及放水至高于蓄盘上方约1 cm，期间一直保持相同水位。

2.2.4.2移栽待在蓄盘中的秧苗生长至5叶1心，单株分蘖数杂交水稻在4个以上，常规水稻在2个以上时，挑选生长均匀一致的秧苗移至前述专用器皿中。专用器皿中的基质和专用土盛装等作业需在移栽前5d进行，具体为首先将基质装入器皿，至有孔与无孑L部位交界处，而后将裁剪好的无纺布置于其上，再将配置好的专用土置于其上，然而运至目的水池并置于其中，任其自然沉降。器皿的摆放密度根据水稻的行株距要求进行，标准密度为20个／m2，放水至高于器皿约1.5 cm，而后将苗移栽至每个器皿中。秧苗本数因水稻品种的分蘖能力而异，一般为杂交水稻1本，常规水稻3本。

2.2.5  器皿水稻的水肥管理技术

根据设计的器皿化水稻养成特点，制定了与大田水稻生产不同的水肥管理技术方案。其中，水分管理原则上采用前期水位保持在高于器皿1-2 em水平，至分蘖数量达到目标要求（大穗型品种一般为14-18个，中穗型品种一般为18-25个）后任其自然落干，程度为至器皿开孔处上方约10 cm，之后原则上予以保持，在发生因环境高温、低湿条件造成叶片呈萎蔫趋势时，进行适当补水。基础用水和补水来源于池塘，水体中的总氮、总磷、全钾含量分别为约2.0 mg/L、0.1 mg/L、3 mg/L。

期间的养分追施因养成的设施条件而异，在具有遮雨设施内养成时，因专用土中的总养分量足以支撑水稻个体整个本田生育期间的生长所需，且期间不会发生养分流失的问题，故一般无需另行追施养分；在室外养成时，则会发生因降雨导致水池中的水外溢，造成养分流失，因此，需要适度追施养分。追施方法是将肥料溶解后倒入水池的水体中，具体数量和频率视其流失量而异。

2.2.6适宜器皿培的水稻品种选择

同一水稻品种，在不同生境条件下，其种性发挥不尽相同，亦即其生态适应性因品种而异。同时，考虑到水稻在馆内展示时，需要突显其个体与群体相的观赏效果，诸如株型、穗型、叶型、株高、每丛穗数、每穗粒数和粒型等因素，而有些因素由品种自身种性所决定，有些因素则可以通过肥水管理来控制。因此，笔者制定了针对性的水稻品种选择原则、肥水管理方案，并筛选出了11个在器皿培条件下，不但其观赏效果能达到目标要求，且其生物量亦能达到与大田生产相仿的水稻品种，包括中早22、两优287、旱优8号、两优培九、中浙优l号、旱优3号、申优254、国稻6号、协优46、早优香粳和甬优9号。

综合结果表明，采用新研发的专用器皿及与其相匹配的养成方法，养成的水稻展品个体和群体生长态势，以及各生物学性状均达到了与水田生产相仿的水平（表1）。具体表现为与常规的水田水稻相比较，在相同时期和品种前提下，器皿培水稻的本田生育期具有较大的横向生长优势，主要表现为分蘖始期早，一般较水田水稻早1-2 d；总分蘖数多，普遍较水田水稻多约5%-10%，特别是其中的前期分蘖（移栽后15 d内）一般较水田水稻多约10%—15%，这对缩小穗与穗之间的差异是极为有利的。在其他主要性状方面，器皿水稻的成穗率普遍低于水田水稻，幅度为3-6个百分点；株高也有所下降，一般较水田水稻矮1—5 cm；但根系发达，其生物量一般较水田水稻高3%-5%。其他参数的有效穗、每穗粒数、结实率、千粒重、生物量和叶片数、生育期等均无规律性差异。其中，器皿水稻的穗型整齐和株高偏矮特征，有利于提高水稻展品的观赏效果。

3结论

经过反复的实验验证，表明研发的专用器具及其建立的器皿水稻养成方法是可行的，各项指标均达到了设计要求，并具有极强的可操作性和可控性。主要表现为：一是器皿水稻能够达到其个体和群体应有的生长态势，世博会期间所展示的24批次水稻，其理论产量均在600 kg/667 m2以上，最高的达到了750 kg/667m2以上，满足了世博水稻展主题一超级水稻的要求；二是器皿水稻的单位面积重量较以往案例减轻了80%以上，仅为80 kg/m2，能确保展品的安全运输和快速置换；三是养成的水稻展品在室内环境条件下维持勃勃生机的周期较以往案例长3～6 d，相当于每批次水稻的展示周期可延长50%-110%的展期，世博期间送展的24批次水稻，其展示周期平均达到了9.2 d，最长的则达到了13d。本项研究所取得的成果与成功实践，为发展农作物的室内展示提供了技术支撑。

宋祥甫．邹国燕．杨林章z章秀福s陈桂发t王慎强2刘福兴1付子轼1刘娅琴1王丹英s（1上海市农业科学院，上海201106;2中国科学院南京土壤研究所，江苏南京210008；，中国水稻研究所，浙江杭州310006）

中国稻米，2012.1