TCSAEEP-北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求编制说明

一、标准制定背景及任务来源（一）任务来源本标准来源于中国农业生态环境保护协会，标准主要起草单位是吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）、吉林省农业环境保护与农村能源管理总站、吉林省来贝农业科技有限责任公司等。由吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）承担《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》团体标准制定任务，本标准由中国农业生态环境保护协会归口，标准起草首席专家为侯立刚研究员。（二）制定背景东北寒地稻区是我国重要的优质粳稻生产区，东北三省及内蒙古东部主要稻区水稻种植面积超过7100万亩，约占全国水稻播种面积的16%，对保障国家粮食安全和优质稻米稳定供给具有重要作用。长期以来，北方寒地水稻育秧普遍依赖取用旱田表土或优质黑土配制营养土，这种“取土育秧”方式在一定程度上加剧了耕层土壤剥离和黑土地退化，不仅增加了取土、运土和育秧成本，也与当前黑土地保护的总体要求不相适应。按每亩育秧30～40盘、每盘需传统育秧土3～4kg计算，东北寒地稻区每年理论需用育秧土约639万～1136万t，大规模取用耕层表土会增加优质旱田土和黑土耕层资源损失风险。2022年施行的《中华人民共和国黑土地保护法》明确要求对黑土地实行数量、质量和生态环境综合保护，采取工程、农艺、农机、生物等措施，防止黑土层变薄、土壤质量下降和生态功能退化，提高黑土地可持续生产能力。《国家黑土地保护工程实施方案（2021—2025年）》也将遏制黑土地退化、恢复耕层地力作为重点任务。因此，以标准化、商品化的可再生生物质育苗基质替代传统取土育秧，是减少黑土扰动、保护耕层资源、落实黑土地保护法律要求、推动寒地稻作育秧方式绿色转型的重要实现路径。随着我国水稻生产不断向规模化、机械化、集中化和轻简化发展，规模化育秧和机插秧对秧苗整齐度、盘根力、秧块成型性、根系活力和秧龄一致性提出了更高要求。北方寒地稻区春季气温低、昼夜温差大、育秧期短，育秧与春耕生产高度集中；部分地区灌溉水偏碱，易导致床土或基质pH升高，增加立枯病、青枯病及秧苗生长不整齐等风险。传统营养土育秧需经过取土、运土、过筛、调酸、施肥和消毒等多道工序，劳动强度大、成本较高，且存在土壤理化性状不稳定和黑土耕层资源损失等问题。同时，传统育秧土还可能携带土传病原菌、杂草种子及其他有害物质，容易引发出苗不整齐、立枯病、青枯病、盘根不良和秧苗素质下降，难以适应集中育秧、工厂化育秧和机械化插秧的发展需求。《“十四五”全国农业绿色发展规划》明确提出推进秸秆、畜禽粪污等农业废弃物资源化利用，坚持农用优先、多措并举，推动农业生产方式绿色转型。北方寒地水稻生物质育苗基质是以食用菌菌渣、作物秸秆、畜禽粪便等农业有机废弃物为主要原料，经筛选、粉碎、充分腐熟和无害化处理后，与其他基质原料进行科学复配，并通过对容重、孔隙度、pH、电导率和养分含量等指标进行调控，为秧苗根系生长、盘根成块和机械移栽提供适宜条件。因此，水稻生物质育苗基质不仅具备改善秧苗素质、提高机插适应性和保障寒地水稻稳产的农艺作用，对于保护黑土地资源、促进农业有机废弃物高值化利用也具有重要意义。与传统育秧土相比，生物质育苗基质可实现“四个转变”：一是由取土育秧转变为资源育秧，减少优质旱田土和黑土耕层的采挖利用；二是变农业有机废弃物低值处置为高值化利用，拓展食用菌菌渣、作物秸秆和畜禽粪便等资源的循环利用途径；三是变经验配土为指标化生产，通过对容重、总孔隙度、气水比、pH、电导率和养分含量等指标进行调控，提高育苗基质质量的稳定性；四是变沉重床土为轻质商品化基质，降低装盘、搬运、起秧和运输等环节的劳动强度，提高集中育秧和机械化插秧效率。经过合理配制的生物质育苗基质具有较好的保水、透气、保温和养分缓释性能，能够为秧苗根系生长和秧块形成创造适宜环境。目前，随着生物质基质生产企业和集中育秧主体增加，市场上水稻育苗基质产品在原料来源、腐熟程度、理化性状和卫生安全指标等方面差异较大，部分产品存在盐分偏高、发酵不充分、pH不适宜或杂质含量高等问题，影响水稻育苗安全和应用效果。然而，现有通用育苗基质标准尚不能充分满足北方寒地水稻育苗对保温性、保水透气性、酸碱缓冲能力、秧块强度及苗期安全性的特殊要求。因此，制定《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》，统一产品原料要求、质量指标、检验规则和使用要求，是规范企业生产行为、保障产品质量安全、促进市场有序发展和推动生物质育苗基质产业化应用的重要措施，项目申请人所在团队长期从事寒地水稻育秧、机械化栽培、农业有机废弃物资源化利用、土壤培肥及绿色投入品开发研究，参与制定了《越冬期稻草原位催腐还田技术规程》（DB22/T3346—2022）、《水稻抗低温减灾生产技术规程》（DB22/T3347—2022）、《重度盐碱水田抗逆高产机械化栽培技术规程》（DB22/T3380—2022）和《水稻有序机抛秧技术规程》（DB22/T3645—2024）等地方标准，具备较好的技术积累和标准化工作基础。本标准拟重点解决以下三个方面的问题：一是明确北方寒地水稻生物质育苗基质的适用范围、术语定义、原料种类及原料腐熟和无害化处理要求；二是建立包括感官性状、容重、总孔隙度、气水比、pH、电导率、养分含量、净含量、卫生指标和重金属限量等内容的产品质量评价体系，统一抽样、检验、质量判定及复检规则；三是规范产品应用、包装、标志、贮存、运输、保质期和推荐施用方法，形成覆盖原料选择、产品生产、质量控制、检验评价及推广应用全过程的技术要求，为北方寒地水稻生物质育苗基质标准化生产、商品化流通和规模化应用提供依据。（三）起草过程1.起草阶段（1）成立起草小组本标准由吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）牵头组织，多家单位单位共同起草，参与本标准编制的人员及分工见表1。表1标准编制小组人员及分工姓名性别职称主要职责单位侯立刚男研究员负责人吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）马巍男副研究员技术筛选，标准具体编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）姜红芳女助理研究员技术筛选，标准具体编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）任启彪男正高级农艺师技术筛选，标准具体编制吉林省农业环境保护与农村能源管理总站蔡忠男总经理技术筛选，标准具体编制吉林省来贝农业科技有限责任公司张禹男总经理参与标准编制吉林省来贝农业科技有限责任公司张庆贺男正高级农艺师参与标准编制吉林省农业环境保护与农村能源管理总站杨永志男助理研究员参与标准编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）朱文博男农艺师参与标准编制吉林省农业环境保护与农村能源管理总站刘晓亮男副研究员参与标准编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）王斯文女副研究员参与标准编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）孙琪女助理研究员参与标准编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）杨向军男总经理参与标准编制长春壮苗泥炭科技有限公司孙一楠女研究实习员参与标准编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）郭万卿男研究员参与标准编制吉林省农业科学院（中国农业科技东北创新中心）（2）国内外相关资料收集与调研系统查阅国内外水稻生物质育苗基质要求各类技术的实施效果及评价方法的相关文献资料，总结国内外关于北方寒地水稻生物质育苗基质技术方面的相关工作成果，整理分析相应数据，校核技术环节和研究结果并进行汇总分析。赴东北水稻主产区吉林省实地调研水稻生物质育苗基质技术的实施情况，与各有关方面交流研讨。（3）标准初稿起草完成《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》初稿。在整理形成的北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求基础上，根据规范要求，形成《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》初稿和编制说明。（4）标准征求意见稿邀请科研院所相关领域内专家及实施水稻栽培项目的有关技术人员等，对已经起草的《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》初稿和编制说明进行深入研讨，进一步修改完善标准框架和技术内容，完成对初稿和编制说明的修订，形成《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》（征求意见稿）。2.征求意见阶段（综述征求意见对象，以及采纳、未采纳、部分采纳的意见处理情况、网上公开征求意见及处理汇总等）3.审查阶段（预审及技术审查会的情况以及专家意见的处理等情况；未到审查阶段的不写本部分）4.报批阶段（审查专家意见处理及报批稿形成情况；未到报批阶段的不写本部分）

二、标准编制原则、主要内容及其确定依据（一）编制原则本标准的编写依据GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》，严格遵循国家有关方针、政策、法规和规章，严格执行国家标准、农业行业标准，与同体系标准及相关的各种基础标准相衔接，确保标准的科学性、实用性、规范性和协调性。（1）科学性本标准属于技术要求，对北方寒地水稻生物质育苗基质生产与使用具有指导性，在标准编制过程中坚持以科学和实践为准则，确定各项指标要求，避免出现偏差。（2）实用性本标准充分考虑黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古东部等北方寒地稻区早春低温、昼夜温差大、育秧期短及部分地区灌溉水偏碱等生产特点，针对传统取土育秧劳动强度大、床土质量不稳定、黑土资源消耗较多等问题，提出适用于商品化生产和集中育秧的生物质基质质量要求。标准兼顾基质生产企业、育秧生产的实际需求，明确原料处理、质量判定、包装贮运和推荐施用方法。确保合理性和可行性，使本技术要求可操作、能落地，具有实用性。（3）规范性《北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求》在技术规范的征求意见稿和送审稿的编制过程中，力求做到技术内容的叙述正确无误，文字表达准确、简明易懂；技术规范层次划分清晰，构成严谨合理；内容编排系统且符合逻辑。（4）协调性本标准依据GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》进行编制，与NY/T3838—2021《机插水稻无土基质育秧技术规范》、NY/T1534—2019《水稻工厂化育秧技术规程》和NY/T3245—2018《水稻叠盘出苗育秧技术规程》等水稻无土育秧、工厂化育秧和叠盘出苗育秧相关标准相衔接，重点补充北方寒地水稻生物质育苗基质在原料来源、腐熟和无害化处理、理化性质、安全指标、检验规则及推荐施用方面的技术要求。（二）主要内容及其确定依据1.范围本文件明确了北方寒地水稻生物质育苗基质技术要求相关的术语和定义，规定了水稻生物质育苗基质技术要求及使用方法等内容。本条也规定了标准适用范围。2.规范性引用文件本标准中明确引用了9个标准文件。3.术语和定义本标准共涉及8个术语：水稻生物质育苗基质、容重、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、气水比、电导率和农业有机废弃物。4.原料要求本条规定了生产水稻生物质育苗基质的原料要求。用于生产北方寒地水稻生物质育苗基质的食用菌菌渣、作物秸秆等农业有机废弃物应来源明确，不得掺入影响育秧安全和秧苗正常生长的有毒有害物质，并经过充分腐熟和无害化处理。其他基质原料应符合安全、稳定、适用要求，不应含有明显有害杂质。用于配制的原辅材料应混合均匀，不得掺入影响育秧安全和秧苗正常生长的有毒有害物质。5.技术要求5.1感官要求本条规定了水稻生物质育苗基质外观、气味和质地的要求。产品外观应呈棕褐色或黑褐色，无异味或稍有泥土腐殖气味，质地疏松、颗粒均匀，无明显可见的有害杂质。感官评估手段应符合表1的规定。表1水稻生物质育苗基质的感官指标评估要求项目评估要求评估方法外观评估基质颜色及有无明显可见杂物目视气味评估基质有无异味或臭味鼻嗅质地评估基质质地是否疏松、颗粒是否均匀手摸5.2理化指标本条规定了水稻生物质育苗基质理化性质的要求。水稻育秧有机基质的理化指标应符合表2的规定。表2水稻生物质育苗基质的理化指标要求项目指标检验方法容重/（g/cm³）0.4～0.8按附录A执行总孔隙度/%≥45.0按附录B执行气水比1:10～1:4按附录B执行pH值4.5～6.0按附录C执行电导率/（mS/cm）≤3.5按附录D执行有机质含量/%≥20.0按NY/T525—2021附录C的规定执行全氮、磷、钾（N+P2O5+K2O）总含量/%1.0～3.5按NY/T525—2021附录D的规定执行5.3安全指标本条规定了水稻生物质育苗基质安全指标的要求。产品应无害化处理充分。产品中重金属限量、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数和种子发芽指数指标应符合表3的要求。表3水稻生物质育苗基质的安全指标要求项目指标检验方法总砷(As)(以干基计)/(mg/kg)≤25按NY/T1978执行总汞(Hg)(以干基计)/(mg/kg)≤0.5按NY/T1978执行总铅(Pb)(以干基计)/(mg/kg)≤160按NY/T1978执行总镉(Cd)(以干基计)/(mg/kg)≤0.3按NY/T1978执行总铬(Cr)(以干基计)/(mg/kg)≤300按NY/T1978执行粪大肠菌群数/(个/g)≤100按GB/T19524.1执行蛔虫卵死亡率/%≥95按GB/T19524.2执行种子发芽指数(GI)/%≥85按NY/T525—2021规定执行5.4净含量本条规定了水稻生物质育苗基质净含量的要求。水稻生物质育苗的基质净含量应符合《定量包装商品计量监督管理办法》的规定，并按照JJF1070规定的方法检验。抽样与制备6.1抽样规则本条规定了水稻生物质育苗基质抽样规则的要求。样品抽取按GB/T6679的规定执行。每批产品总袋数不超过10000袋时，取样袋数应符合表4规定；超过10000袋时，取样袋数按式（1）计算：n式中：n——取样袋数；N——每批样品总袋数。表4水稻生物质育苗基质的检验取样规则总袋数取样袋数总袋数取样袋数总袋数取样袋数1～20031001～200064001～60009201～50042001～300076001～900010501～100053001～400089001～10000116.2样品制备本条明确了水稻生物质育苗基质样品制备的要求。将抽取样品全部倒入洁净容器中混匀，取不少于1000g样品供检验使用。并应附双标签注明生产厂家、产品名称、批号、取样日期和取样人。每次取样应进行3次以上重复测定，取平均值作为最终结果。7.检验规则7.1组批本条规定了水稻生物质育苗基质组批的要求。以同一原料、同一工艺、同一配方、同一规格、同一时段生产的产品为一批。7.2出厂检验本条规定了水稻生物质育苗基质出厂检验的要求。每批产品出厂时,应对规格感官、理化指标、净含量进行检验。产品检验合格方可出厂。7.3型式检验本条规定了水稻生物质育苗基质型式检验的要求。型式检验项目包括技术要求中的全部项目。正常生产时，每年生产季节需对产品进行一次型式检验。发生下列情况之一时，也应进行型式检验:a)正式投产后，原料、工艺或配方发生较大变化时；b)停产半年以上重新恢复生产时；c)出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时；d)国家有关质量监督机构提出型式检验要求时。。7.4判定规则本条规定了水稻生物质育苗基质检验结果的判定规则。检验结果中如有一项不符合本文件规定时，应从同批产品中加倍抽样复检；复检结果仍有一项不合格，则判该批产品为不合格。数值修约和极限数值判定按GB/T8170的规定执行。8.包装、标志、贮存、运输和保质期8.1包装本条规定了水稻生物质育苗基质包装的要求。水稻生物质育苗基质包装应采用带有内衬膜的塑料编织袋或复合包装袋包装，确保封口严密、防潮且不破损。包装材质应符合GB/T8569的规定。每袋净含量宜为35L±1%，也可根据用户需求采用其他适宜包装形式。8.2标志本条规定了水稻生物质育苗基质标志的要求。产品包装应有清晰、牢固的标志，至少应包括产品名称、净含量、执行标准编号、生产单位、厂址、生产日期、保质期、联系方式、使用方法及注意事项等。产品的使用方法及注意事项可参照附录E的推荐指南进行编写与标注。包装储运图示标志应符合GB/T191的规定。8.3贮存本条规定了水稻生物质育苗基质贮存的要求。产品应在阴凉、干燥、通风良好的库房内上架贮存，架子离地高度20cm～30cm，堆放高度不宜超过2m。8.4运输本条规定了水稻生物质育苗基质运输的要求。运输过程中应防潮、防晒、防破损，不得与有毒有害物质混装混运。8.5保质期本条规定了水稻生物质育苗基质保质期的要求。在符合本文件规定的包装和贮存条件下，产品保质期为24个月；开封后应尽快使用，以免发霉变质。三、主要试验或验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效益、社会效益和生态效益（一）主要试验或验证的分析、综述报告为确定北方寒地水稻生物质育苗基质主要理化指标的限值，编制组根据不同指标在基质质量控制和水稻育苗过程中的功能属性，采用前期配方试验与核心理化指标边界验证相结合的方法开展研究。其中，总孔隙度、EC和pH通过候选边界育苗验证确定安全控制值，容重、气水比、有机质和总养分以8个代表性配方的实测分布及相应育苗表现为主要试验依据确定产品控制要求。此外，针对生物质育苗基质在北方寒地水稻育秧中的应用效果，开展生物质育苗基质与常规育秧土对照试验，对苗期苗床温度、秧苗素质、移栽后田间表现及产量等进行调查评价。基质主要理化指标限值的确定1.1总体思路围绕北方寒地水稻育苗对基质物理结构、水气条件、酸碱环境和养分供应的要求，结合前期8个代表性配方的理化性质及育苗表现，以及核心指标候选边界处理的育苗响应，对主要理化指标拟定限值进行论证。总孔隙度反映基质总体孔隙空间及整体物理结构状态，EC反映基质中可溶性盐水平，pH反映基质酸碱环境，均与水稻出苗、根系生长及起秧情况关系较为直接。因此，将总孔隙度、电导率（EC）和pH确定为核心育苗环境指标，在前期配方试验基础上，通过候选安全侧与相邻不利侧处理的育苗响应比较确定质量控制边界。容重和气水比用于表征基质物理结构和孔隙组成；有机质和总养分主要反映产品有机物料组成和基础营养水平。上述4项指标不另设独立边界梯度试验，而以8个代表性配方3个独立制备批次的实测分布及相应育苗表现作为主要试验依据，结合批次正常差异、产品适用性和标准执行的可操作性确定产品控制要求。1.2试验设计与分析方法1.2.1试验设计通过调整不同原料组成和配比设置8个基质配方，每个配方设置3个独立制备批次。每批分别采用吉粳338和吉粳816两个水稻品种进行育苗验证，每个“配方×批次×品种”设置4个育秧盘。核心指标候选边界试验同样设置3个独立制备批次，每批分别验证两个品种，每个“处理水平×批次×品种”设置4个育秧盘。4个育秧盘属于同一批次同一品种的重复观测，不作为4个独立基质制备重复；统计分析时先计算4盘平均值。以同批次、同品种常规育秧土CK作为根干重相对值的参照。根据配方试验获得的实际理化性质分布，总孔隙度设置42%、45%和48%三个水平；EC设置3.0、3.5和4.0mS/cm三个水平；pH设置4.0、4.5、5.5、6.0和6.5五个水平。限值分析同时考虑实测水平。表3-1核心理化指标边界验证处理指标处理水平处理定位及验证目的总孔隙度/%42、45、48不利侧—候选下限—正常区，验证最低限值EC/(mS/cm)3.0、3.5、4.0正常区—候选上限—不利侧，验证最高限值pH4.0、4.5、5.5、6.0、6.5低值不利侧—候选下限—正常区—候选上限—高值不利侧1.2.2测定指标与评价方法理化指标包括容重、总孔隙度、气水比、pH、EC、有机质和总养分。各项指标的检测方法、样品状态和计量基准应与标准正文规定保持一致。总养分按干基全氮、全磷和全钾折算值之和，即w(N)+w(P₂O₅)+w(K₂O)表示。育苗评价主要测定出苗率、根干重相对值和起秧完整率，并观察有无明显盐害、根系异常或生长抑制。其中，根干重相对值以同批次、同品种常规育秧土CK为参照，按式（1）计算：Rbvr式中：b表示批次，v表示品种，r表示育秧盘重复；Rbvr为基质处理根干重相对值（%）；DWT,bvr为基质处理根干重；ȲDWCK,bv为同批次、同品种常规育秧土CK的平均根干重。结合水稻正常育苗过程中对出苗、根系形成和秧块完整性的基本要求，本试验将出苗率≥90%、根干重相对值≥90%、起秧完整率≥90%作为候选边界验证的功能性接受条件。上述90%为本次标准限值验证的功能性判断线，用于识别候选控制值附近是否出现具有实际育苗意义的不利响应。1.2.3统计与分析采用包含处理、品种及处理×品种交互作用的模型检验两个供试品种对理化指标变化的响应一致性。当处理×品种交互作用未达到显著水平时，将同一处理、同一独立制备批次内两个品种的育苗响应取平均，以3个独立制备批次作为统计重复进行候选边界比较。预先设定的核心比较为：总孔隙度45%与42%；EC3.5与4.0mS/cm；pH低值边界4.5与4.0；pH高值边界6.0与6.5。分别计算安全侧与相邻不利侧处理间的差值及95%置信区间。对同一边界下出苗率、根干重相对值和起秧完整率3项响应的P值采用Holm法进行多重比较校正，显著性水平设为α=0.05。同时，以根干重相对值模型为代表进行残差诊断，包括残差与拟合值关系、标准化残差正态Q-Q图、Scale-Location图以及标准化残差检查。对于容重、气水比、有机质和总养分，分别汇总8个代表性配方的实际检测分布和对应育苗表现，以配方试验作为主要试验依据，结合批次正常波动、产品适用性以及与总孔隙度、EC等核心指标的协同控制关系确定产品限值。统计分析采用R软件完成。1.3结果与分析1.3.1不同配方基质的理化性质及待验证区间由表3-2可知，8个基质配方容重为0.42～0.81g/cm³，总孔隙度为45.2%～60.5%，气水比为0.10～0.27，pH为5.00～5.80，EC为1.35～3.18mS/cm，说明通过调整原料组成和配比能够形成较宽泛的物理结构、盐分和酸碱环境变化范围。随总孔隙度降低，容重总体增加，气水比总体降低，表明所考察配方的结构指标存在关联。表3-2不同配方基质的主要理化性质配方容重/(g/cm³)总孔隙度/%气水比pHEC/(mS/cm)配方10.4260.50.275.801.35配方20.5455.80.225.601.55配方30.6650.90.165.401.82配方40.7846.10.115.102.00配方50.4859.80.265.802.65配方60.5655.40.215.602.72配方70.6950.20.165.302.95配方80.8145.20.105.003.181.3.2总孔隙度下限的确定由表3-3可知，总孔隙度为42%处理的出苗率、根干重相对值和起秧完整率分别为88.0%、86.5%和85.7%，均低于90%；45%和48%处理的三项均值均高于90%。45%处理较42%处理分别提高3.4、6.5和6.0个百分点，为总孔隙度下限拟定为45.0%提供初步支持。从图3-1来看，总孔隙度由42%提高至45%后，根干重相对值由功能性接受线以下提高至接受线以上，继续提高至48%后仍保持较高水平。因此，确定总孔隙度≥45%为最低限值。表3-3总孔隙度候选边界处理的育苗表现目标总孔隙度/%实测总孔隙度/%出苗率/%根干重相对值/%起秧完整率/%功能判定4241.60±0.4988.086.585.7不满足4545.30±0.2791.493.091.7满足4848.20±0.5692.697.593.0满足注：实测理化指标以均值±标准差表示，育苗指标列示汇总均值。表3-4、表3-5同。图3-1总孔隙度对水稻根干重相对值的影响注：数据为同一独立制备批次内吉粳338和吉粳816两个供试品种根干重相对值的平均值，以3个独立制备批次计算均值±SD，n=3；虚线表示根干重相对值90%的功能性接受线。下同。1.3.3EC上限的确定由表3-4和图3-2可知，EC的3.0和3.5mS/cm处理下三项育苗指标均值均高于90%，4.0mS/cm处理均低于90%。3.5mS/cm处理较4.0mS/cm处理，出苗率、根干重相对值和起秧完整率分别提高5.6、10.7和6.5个百分点。因此，高值风险转换区间位于3.5～4.0mS/cm之间，从安全侧将EC最高控制值确定为≤3.5mS/cm。表3-4EC候选边界处理的育苗表现目标EC/(mS/cm)实测EC/(mS/cm)出苗率/%根干重相对值/%起秧完整率/%功能判定3.02.96±0.0893.8102.094.0满足3.53.47±0.0492.098.592.0满足4.04.03±0.0786.487.885.5不满足图3-2EC对水稻根干重相对值的影响注：数据为同一独立制备批次内两个供试品种根干重相对值的平均值，以3个独立制备批次计算均值±SD，n=3；虚线表示90%的功能性接受线。1.3.4pH范围的确定pH的4.5、5.5和6.0处理的三项育苗指标均值均高于90%，4.0和6.5处理均低于90%。4.5处理较4.0处理，三项指标分别提高4.5、7.6和5.5个百分点；6.0处理较6.5处理，分别提高3.8、8.9和6.0个百分点。上述结果为pH范围拟定为4.5～6.0提供初步支持。表3-5pH候选边界处理的育苗表现目标pH实测pH出苗率/%根干重相对值/%起秧完整率/%功能判定4.04.05±0.0686.585.985.5不满足4.54.51±0.0291.093.591.0满足5.55.51±0.0594.0101.795.0满足6.05.98±0.0391.296.592.0满足6.56.47±0.0687.487.686.0不满足图3-3pH对水稻根干重相对值的影响1.3.5品种响应一致性由表3-6和3-7可知，总孔隙度42%时两个品种3项指标均低于90%，45%时均达到90%以上；EC3.5mS/cm时两个品种均满足接受条件，4.0mS/cm时均不满足；pH4.5和6.0时两个品种均满足，而4.0和6.5时均不满足。处理水平×品种交互作用检验中，总孔隙度试验3项指标的P值分别为0.2836、0.5022和0.4910，EC试验分别为0.1725、0.5840和0.5139，pH试验分别为0.9850、0.3500和0.1800，均未达到显著水平，说明两个供试品种在关键边界附近的总体响应方向一致，支持采用合并结果进行产品控制边界判断。表3-6核心理化指标处理水平×品种交互作用检验结果核心理化指标出苗率P值根干重相对值P值起秧完整率P值判断总孔隙度0.28360.50220.4910交互作用不显著EC0.17250.58400.5139交互作用不显著pH0.98500.35000.1800交互作用不显著注：采用包含处理水平、品种及处理水平×品种交互作用的模型进行检验；P＞0.05表示未发现处理水平与品种之间存在显著交互作用。表3-7核心指标关键边界比较结果边界比较响应指标安全侧－不利侧差值/百分点95%CIHolm校正P总孔隙度45%－42%出苗率+3.42.40～4.400.000500根干重相对值+6.53.88～9.120.000916起秧完整率+6.03.96～8.040.000733EC3.5－4.0mS/cm出苗率+5.64.30～6.900.000128根干重相对值+10.78.21～13.200.000128起秧完整率+6.54.16～8.840.000499pH4.5－4.0出苗率+4.53.41～5.597.94×10⁻⁶根干重相对值+7.65.81～9.397.94×10⁻⁶起秧完整率+5.53.46～7.541.30×10⁻⁴pH6.0－6.5出苗率+3.82.71～4.892.95×10⁻⁵根干重相对值+8.97.11～10.691.86×10⁻⁶起秧完整率+6.03.96～8.046.40×10⁻⁵两个品种在总孔隙度45%、EC3.5mS/cm及pH4.5和6.0处理下，三项育苗指标均值均高于90%；在相邻外侧处理下均低于90%，表现出相近的响应方向。其中，pH4.5处理下吉粳816的起秧完整率为90.4%，接近功能性接受线，提示4.5属于安全侧控制边界，产品执行过程中应加强批次pH控制，避免实际值低于限值。表3-8两个品种关键边界处理的育苗指标均值指标水平品种出苗率/%根干重相对值/%起秧完整率/%总孔隙度42吉粳33887.887.686.1总孔隙度42吉粳81688.285.485.3总孔隙度45吉粳33891.593.191.2总孔隙度45吉粳81691.392.992.2EC3.5吉粳33892.399.591.9EC3.5吉粳81691.797.592.1EC4.0吉粳33886.187.985.9EC4.0吉粳81686.787.785.1pH4.0吉粳33886.485.785.9pH4.0吉粳81686.686.185.1pH4.5吉粳33891.193.791.6pH4.5吉粳81690.993.390.4pH6.0吉粳33891.297.492.1pH6.0吉粳81691.295.691.9pH6.5吉粳33887.486.787.4pH6.5吉粳81687.488.584.61.3.6模型适用性检验以根干重相对值模型为代表进行残差诊断。Shapiro-Wilk检验结果显示，总孔隙度、EC和pH模型残差的P值分别为0.3281、0.5552和0.4192，均未发现显著偏离正态分布。各模型标准化残差绝对值均小于3，未发现明显异常观测值。结合残差与拟合值图、正态Q-Q图及Scale-Location图，未发现影响边界计划比较结论的严重模型假设违背。图3-4总孔隙度边界验证根干重相对值模型诊断图3-5EC边界验证根干重相对值模型诊断图图3-6pH边界验证根干重相对值模型诊断图注：模型以3个独立制备批次均值作为统计分析单元；诊断图为模型适用性辅助检查，不作为限值本身的来源。1.3.7容重、气水比、有机质和总养分限值的论证容重、气水比、有机质和总养分不另设边界梯度试验。上述4项指标主要用于表征产品物理结构、孔隙组成、有机物料组成和基础营养水平，以8个代表性配方3个独立制备批次的实测分布及相应育苗表现作为主要试验依据。限值确定不依靠单一配方的最大值或最小值，而是在8个配方实际覆盖范围基础上，综合育苗适用性、批次正常波动及标准执行的可操作性确定产品控制要求。8个基质配方容重实际分布为0.42～0.81g/cm³，覆盖了由轻质疏松到相对紧实的不同结构状态。由于各配方的总孔隙度、气水比、pH和EC等指标同时变化，不将单一配方的育苗表现归因于容重独立作用，而将容重作为产品物理结构控制指标。综合8个配方实测分布及标准数值表达的可操作性，对实际范围进行适度取整，确定容重控制范围为0.4～0.8g/cm³。8个配方气水比实际分布为0.10～0.27。配方1和配方5的气水比分别为0.27和0.26，其出苗率或起秧完整率未完全达到功能性接受条件；配方2、3、4、6、7和8的气水比主要分布于0.10～0.22，育苗表现均达到基本要求。考虑气水比过高时通气孔隙比例增加、持水能力相对降低，为兼顾通气性与持水性，将高值端由实测0.27适度向安全侧收窄至0.25，确定气水比控制范围为0.10～0.25，即1∶10～1∶4。有机质含量主要反映生物质育苗基质中腐熟有机物料的组成水平和产品属性。8个配方有机质含量为28.1%～30.1%，各养分水平下均存在育苗功能达标配方，未显示该实测区间内有机质是限制育苗表现的主要因素。考虑秸秆腐熟物、菌渣、畜禽粪便腐熟物等不同生物质原料的有机质含量存在客观差异，为避免将标准限定在前期配方较窄的实测区间内，同时保持生物质基质应具有的有机物料组成特征，以8个配方实测水平为主要试验依据并结合产品适用性，将有机质规定为最低质量保证值，确定有机质含量≥20.0%。该值属于产品组成质量控制下限，不解释为水稻育苗的生理临界值。前期8个配方通过调整原料组成及养分投入形成不同总养分水平，总养分约为1.02%～3.06%，覆盖约1%、2%和3%三个主要养分水平。育苗结果表明，在上述范围内均存在能够满足出苗率、根干重相对值和起秧完整率要求的配方。结合低养分处理的实际设置，将最低控制值确定为1.0%；高养分端考虑生产配制和检测波动，并与EC≤3.5mS/cm的盐分安全控制要求协同约束，在约3%实测水平基础上预留合理生产控制空间，将最高控制值确定为3.5%。因此，全氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）总含量确定为1.0%～3.5%。该范围属于产品基础营养控制区间。3-9不同配方基质的理化性质及育苗情况配方容重/(g/cm³)气水比有机质/%总养分/%出苗率/%根干重/CK/%起秧完整率/%配方10.420.2728.11.0389.1±1.889.0±4.086.3±3.1配方20.540.2228.81.0491.4±1.395.6±3.291.5±2.5配方30.660.1629.41.0292.4±1.297.4±3.094.2±2.1配方40.770.1129.81.0590.3±1.492.0±3.790.5±2.2配方50.480.2628.22.0489.7±1.792.4±4.187.8±3.0配方60.560.2128.92.0593.4±1.1101.0±3.293.6±2.4配方70.690.1629.52.0394.0±1.0103.2±3.095.1±1.8配方80.810.1030.13.0691.0±1.595.1±3.691.2±2.41.4小结通过前期8个基质配方试验，明确了北方寒地水稻生物质育苗基质在不同原料组成和配比条件下主要理化性质的实际变化范围，并结合相应育苗表现形成容重、气水比、有机质和总养分等产品控制指标的主要试验依据。其中，容重和气水比主要反映基质物理结构及孔隙组成，有机质和总养分主要反映产品有机物料组成和基础养分水平。综合8个配方实测分布、育苗适用性、批次正常波动及标准执行需要，确定容重为0.4～0.8g/cm³、气水比为1∶10～1∶4、有机质含量≥20.0%、全氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）总含量为1.0%～3.5%。其中，有机质和总养分的标准限值是在配方试验基础上兼顾原料多样性、生产控制空间及EC协同约束形成的产品质量控制要求。在此基础上，对总孔隙度、EC和pH3项核心育苗环境指标进行了边界验证。结果表明，总孔隙度由42%提高至45%后，出苗率、根干重相对值和起秧完整率均由低于功能性接受条件转为达到要求，因此确定总孔隙度最低控制值为≥45.0%；EC为3.5mS/cm时主要育苗指标均能够满足要求，而提高至4.0mS/cm后均明显下降，因此确定EC最高控制值为≤3.5mS/cm；pH低于4.5或高于6.0后育苗表现均出现明显下降，据此确定pH控制范围为4.5～6.0。综上，本标准主要理化指标采用“配方试验确定产品控制范围、核心指标边界验证确定安全限值”的研究路线，最终确定容重0.4～0.8g/cm³、总孔隙度≥45.0%、气水比1∶10～1∶4、pH4.5～6.0、EC≤3.5mS/cm、有机质含量≥20.0%、全氮、磷、钾（N+P₂O₅+K₂O）总含量1.0%～3.5%。上述指标共同用于保证生物质育苗基质的物理结构、盐分环境、酸碱条件、有机物料组成和基础养分水平满足北方寒地水稻育苗要求。生物质育苗基质与常规育苗土理化性质差异分析生物质育苗基质容重为0.52g/cm³，低于常规育秧土的1.04g/cm³；总孔隙度为47.65%，高于常规育秧土的40.86%；pH分别为5.45和6.86；气水比分别为0.19（约1∶5.3）和0.13（约1∶7.7）；EC分别为2.20和3.02mS/cm。供试生物质育苗基质的容重、总孔隙度、气水比、pH和EC均处于本标准拟定范围内。表3-10常规育苗土与生物质育苗基质间理化性质的差异指标生物质育苗基质常规育苗土容重/（g/cm³）0.521.04总孔隙度/%47.6540.86pH5.456.86气水比0.19（约1∶5.3）0.13（约1∶7.7）电导率/（mS/cm）2.203.02有机质/%38.8031.70苗床温度与出苗情况观察在相同育苗管理条件下，对两种育苗材料的出苗情况和苗床温度进行了观察（图3-7）。播种后第10日上午9时，生物质育苗基质处理苗床温度为18℃，常规育秧土处理为17℃，基质处理较对照高1℃；同期观察到基质处理出苗进程较快。表明，在该调查时点，生物质育苗基质处理苗床温度高于常规育秧土。生物质育苗基质常规育秧土生物质育苗基质常规育秧土图3-7常规育苗土与生物质育苗基质出苗及土温情况生物质育苗基质对水稻秧苗素质的影响4.1 生物质育苗基质对苗期株高的影响苗期验证结果表明，生物质育苗基质对秧苗株高的影响主要集中在一叶一心至两叶一心阶段（图3-8）。从吉粳338来看，一叶一心期和两叶一心期，基质处理株高分别为7.60cm和8.70cm，较对照分别提高15.15%和29.08%，处理间差异分别达到极显著（P<0.01）和显著（P<0.05）水平；三叶一心期基质处理株高为16.66cm，较对照降低6.40%，差异不显著。从吉粳816来看，两叶一心期，基质处理株高为10.78cm，较对照提高25.39%，差异达到极显著（P<0.001）水平；一叶一心期基质处理株高提高24.20%，但差异不显著；三叶一心期基质处理株高较对照降低7.08%，差异不显著。总体来看，生物质育苗基质对秧苗株高的影响主要表现在苗期前两个生育阶段；至三叶一心期，两个供试品种株高均未显著高于常规育秧土处理，表明基质处理未导致三叶一心期株高持续增加。图3-8生物质育苗基质对苗期株高的影响注：*P≤0.05，**P≤0.01，***P≤0.001；未标注表示差异不显著。下同。4.2 生物质育苗基质对苗期叶长的影响如图3-9所示，生物质育苗基质对水稻秧苗叶长的影响因调查时期和叶位而异。从吉粳338来看，一叶一心期和两叶一心期，各叶位叶长较对照变化幅度较小，差异均不显著；三叶一心期，生物质育苗基质处理第1叶叶长为7.78cm，较对照（5.48cm）增加41.97%，差异达极显著水平（P<0.01）；第2叶和第3叶叶长分别为6.08cm和5.28cm，较对照（7.42cm和11.16cm）分别极显著降低18.06%和52.69%。从吉粳816来看，一叶一心期，生物质育苗基质处理第1叶叶长较对照提高6.19%，差异不显著。两叶一心期，基质处理第1叶和第2叶叶长分别为1.80cm和6.17cm，较对照分别增加14.89%和13.15%，其中第2叶差异显著（P<0.05）。三叶一心期，基质处理的第1叶、第2叶和第3叶叶长较对照分别提高14.47%、16.40%和14.95%，其中第1叶和第3叶处理间差异显著（P<0.05）。生物质育苗基质对叶长的影响因品种、生育时期和叶位而异。吉粳338三叶一心期不同叶位变化方向不一致，而吉粳816多数叶位表现为基质处理高于对照。叶长变化应与株高、茎秆健壮程度及根系发育等指标结合，用于综合评价秧苗素质。图3-9生物质育苗基质对苗期叶长的影响4.3 生物质育苗基质对苗期百株鲜重和百株干重的影响由图3-10可知，生物质育苗基质对秧苗鲜生物量的促进作用主要集中在地下部和整株。从吉粳338来看，一叶一心期，生物质育苗基质处理的地下部和整株百株鲜重分别为3.64和7.72g，较对照分别显著提高了38.12%和20.71%。两叶一心期，生物质育苗基质处理的地下部和整株百株鲜重分别为10.88和16.92g，较对照分别显著提高了63.46%和29.05%。三叶一心期，基质处理的地下部和整株百株鲜重分别为11.84和18.29g，较对照分别提高60.89%和27.67%，差异分别达到极显著和显著水平；地上部百株鲜重在各调查时期变化幅度较小，处理间差异不显著。从吉粳816来看，一叶一心期各部位百株鲜重处理间差异不显著。两叶一心期，基质处理地上部和整株百株鲜重分别为13.83和22.12g，较对照分别提高32.98%和28.52%，差异分别达到极显著（P<0.01）和显著（P<0.05）水平。三叶一心期，基质处理的整株百株鲜重为30.83g，较对照显著提高了26.11%。图3-10生物质育苗基质对苗期百株鲜重的影响百株干重结果表明（图3-11），百株干重的变化趋势与百株鲜重并不完全一致。吉粳338一叶一心期各部位百株干重处理间差异不显著；两叶一心期，生物质育苗基质处理的地上部百株干重为0.88g，较对照显著降低8.90%；地下部和整株百株干重处理间差异不显著；三叶一心期，基质处理地上部、地下部和整株百株干重较对照分别提高15.28%、7.98%和14.86%，但差异均不显著。吉粳816，一叶一心期和两叶一心期，生物质育苗基质处理的地下部百株干重较对照分别显著提高了4.85%和5.83%。三叶一心期，基质处理地下部百株干重为2.09g，较对照的1.93g提高8.30%，差异达到极显著（P<0.01）水平。鲜重结果表明，部分生育时期基质处理的地下部和整株鲜重高于常规育秧土；干重响应则因品种、生育时期和植株部位而异。其中，根系干物质在吉粳816多个调查时期表现出一定增加。综合来看，生物质育苗基质对秧苗生物量的影响主要表现为部分时期地下部和整株生物量增加。图3-11生物质育苗基质对苗期百株干重的影响4.4 生物质育苗基质对苗期SPAD的影响三叶一心期两个供试品种SPAD值均表现为基质处理高于对照，其中吉粳816差异显著，吉粳338差异未达到显著水平。表明生物质育苗基质处理下SPAD总体呈提高趋势。图3-12生物质育苗基质对苗期（三叶一心）SPAD的影响4.5 生物质育苗基质对苗期根系形态特征的影响三叶一心期，对生物质育苗基质处理的秧苗根系形态进行了验证。结果表明，基质处理能够稳定促进秧苗根系发育（图3-13）。吉粳338基质处理根长、根总数和根尖数分别为133.0cm、215个和123个，较对照分别极显著提高了34.75%、187.43%和58.91%。吉粳816基质处理根长、根总数和根尖数分别为44.3cm、136个和40.7个，较对照分别显著或极显著提高了23.40%、46.55%和116.49%。三叶一心期，两个供试品种的根长、根总数和根尖数均表现为生物质育苗基质处理高于常规育秧土，且相关差异达到显著或极显著水平。说明，在本试验条件下，生物质育苗基质有利于改善两个供试水稻品种的根系形态发育。图3-13生物质育苗基质对苗期根系形态特征的影响4.6小结两个供试品种的苗期验证结果表明，生物质育苗基质能够满足水稻育秧基本生长要求。不同品种、时期和指标的响应存在一定差异，其中根系形态改善表现较为一致，部分时期地下部和整株鲜、干物质积累增加；株高、叶长及SPAD的响应则具有一定时期和品种差异。总体上，试验未发现生物质育苗基质对三叶一心期秧苗生长造成普遍性不利影响，为本标准拟定理化指标范围的应用可行性提供了验证依据。生物质育苗基质对水稻物候期、产量以及效益的影响5.1 生物质育苗基质对水稻物候期的影响田间观察结果表明，在相同插秧日期条件下，生物质育苗基质处理返青期较常规育秧土提前3d，抽穗期和灌浆期分别提前2d，成熟期提前1d。表明在本次田间验证条件下，基质育苗处理移栽后的生育进程总体略早于常规育秧土处理。表3-11生物质基质对水稻生育期的影响处理插秧期返青期抽穗期灌浆期成熟期生物质育苗基质5.155.187.288.169.12常规育秧土5.155.217.308.189.135.2 生物质育苗基质对水稻实测产量的影响2024年9月25日，在吉林省镇赉县建平乡三合村示范基地开展现场测产。应用生物质育苗基质的示范田实测产量为535kg/亩，对照生产田为478kg/亩，前者较后者高57kg/亩，幅度为11.9%。该结果表明，在本次现场示范条件下，生物质育苗基质处理表现出较好的产量水平和增产潜力。图3-14生物质育苗基质应用技术现场测产及测产验收报告5.3 生物质育苗基质育苗的效益分析对12个示范主体的生产成本调查表明，生物质育苗基质育苗阶段成本较常规育秧增加约0.04元/盘，按600盘/hm²计增加约24元/hm²；由于秧盘重量降低，起苗和运苗环节平均减少约0.30元/盘的费用，折合节约180元/hm²。两项合并后，从育苗至起苗、运苗环节计算，净节约生产成本约156元/hm²。表3-12生物质基质生产成本节约分析关键环节项目生产成本传统费用生物质育苗费用节省成本育苗土（原料）0.40元/盘1.10元/盘0.04元/盘壮秧剂0.22元/盘除草剂、调酸0.20元/盘人工耗时0.18元/盘原材料损耗0.06元/盘累计1.06元/盘移栽时起苗运苗折合每盘成本0.80元/盘0.5元/盘0.3元/盘公顷合计（按600盘/公顷）156元/公顷综合苗期试验和田间示范结果，供试生物质育苗基质的主要理化指标能够满足本标准拟定限值要求，两个供试水稻品种在基质条件下能够正常完成育苗过程。苗期根系形态指标总体优于常规育秧土处理，部分时期秧苗生物量增加；移栽后田间观察中，基质育苗处理返青、抽穗、灌浆及成熟进程总体略早于对照。2024年现场示范测产中，生物质育苗基质示范田产量为535kg/亩，对照生产田为478kg/亩，示范田高11.9%，表明该技术具有一定的增产潜力。对12个示范主体的生产成本调查表明，在计入基质增加成本和起苗、运苗节省费用后，净节约成本约156元/hm²。上述结果表明，生物质育苗基质在北方寒地水稻育苗中具有较好的应用可行性，可为本标准技术指标的制定及产品规范化生产和应用提供实践依据。2023年项目组实现水稻100%无土化育秧，2024年联合企业成立北方寒地水稻育苗基质产业研究院，2025年产品推广面积达到10万亩，2026年扩大至33万亩，并在镇赉县等寒地盐碱稻区通过持续培训和现场指导获得企业、大型合作社及种植主体认可。相关应用成效受到人民网、央广网、中国新闻网、吉林日报等媒体关注和报道，表明该技术已具备较好的应用基础和推广前景。本标准的制定可为北方寒地水稻生物质育苗基质的原料选择、生产加工、质量评价、应用管理和产业推广提供统一技术依据，推动产品生产标准化、质量控制规范化和技术应用规模化。（二）技术经济论证、预期的经济效益和社会效益及生态效益北方寒地水稻生物质育苗基质以食用菌菌渣、作物秸秆、畜禽粪便等农业有机废弃物为主要原料，经腐熟、无害化处理和科学复配后用于水稻育秧，可有效替代传统取土育秧方式。本标准围绕原料安全、腐熟处理、容重、孔隙结构、pH、电导率、养分含量、卫生安全、抽样检验和推荐施用方法等关键环节建立技术要求，有利于提高产品质量稳定性和寒地育秧适用性，为秧苗出苗、根系生长、盘根成块、起秧和机械移栽提供技术保障，具有较好的技术可行性。经济效益：推广应用符合标准要求的生物质育苗基质，可减少取土、运土、过筛、调酸和配土等作业环节，降低集中育秧主体的劳动强度和季节性用工压力；轻质化、商品化基质也有利于提高装盘、搬运、起秧和运输效率。与此同时，秸秆、菌渣和畜禽粪便等农业有机废弃物可由低值处置转向基质化利用，拓展相关企业的产品开发和利用，促进农业废弃物资源化利用产业发展。社会效益：本标准可统一北方寒地水稻生物质育苗基质的原料要求、质量评价、检验判定和应用规范，减少市场产品质量参差不齐、使用方法不规范等问题，为生产企业、集中育秧主体、技术推广部门和检验检测机构提供共同遵循的技术依据。标准实