黑龍江省水稻膜播節(jié)控栽培技術(shù)的研究與推廣

韓 梅，梁貞堂，崔永軍

(1.黑龍江大學(xué)水電學(xué)院，哈爾濱 150080；2.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研院，哈爾濱 150080；3.哈爾濱青源奇豐農(nóng)業(yè)科技公司哈爾濱150080)

0 前 言

黑龍江省是中國(guó)第一大水稻種植區(qū)；自2013年種植面積達(dá)到403.1×104hm2后[1]，無(wú)論政策如何調(diào)整，種植面積均超過(guò)390×104hm2；2018年水稻產(chǎn)量達(dá)到2685×104t，占全國(guó)水稻產(chǎn)量的12.7%[1-2]。

潘國(guó)君：黑龍江省水稻育種和栽培水平處于全國(guó)先進(jìn)水平，2018年全國(guó)品種排名前10個(gè)品種中有40%是黑龍江省育成的品種，2017年前3名全部是黑龍江省育成的品種。在栽培技術(shù)上，全部實(shí)現(xiàn)了水稻全程機(jī)械化栽培，基本上全省實(shí)現(xiàn)了綠色、優(yōu)質(zhì)、安全的水稻標(biāo)準(zhǔn)化栽培。

徐德海[3]：政策傾斜帶動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，2009年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《黑龍江省千億斤糧食產(chǎn)能工程建設(shè)規(guī)劃》，2013年批準(zhǔn)了《黑龍江省“兩大平原”現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綜合配套改革試驗(yàn)總體方案》；對(duì)節(jié)水灌溉設(shè)施建設(shè)、水稻育秧大棚建設(shè)、催芽車間建設(shè)、水稻病蟲(chóng)草害防治給予支持。

王秋菊等[4]：1984-1996年是黑龍江水稻快速發(fā)展期，由于引進(jìn)與推廣了(日本)“旱育稀植栽培技術(shù)”，且受國(guó)家政策的影響，水稻面積以每年近百萬(wàn)畝的速度遞增。1997-2007年是高速發(fā)展時(shí)期，由于“旱育稀植技術(shù)”的成熟和以此為基礎(chǔ)的其它設(shè)施與技術(shù)的研究和推廣，水稻面積10年增加了100*104hm2，單產(chǎn)穩(wěn)定超過(guò)6000kg/hm2。

為了推進(jìn)水稻標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)部頒布了《黑龍江省水稻旱育稀植生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》；黑龍江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳每年公布各地適宜種植的水稻品種。

盡管“旱育稀植栽培技術(shù)”為黑龍江省水稻生產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)；但隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的變化，隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營(yíng)的開(kāi)展，綠色、有機(jī)技術(shù)種植水稻的推廣，該技術(shù)也暴露出嚴(yán)重的缺陷。生產(chǎn)流程復(fù)雜：水稻生產(chǎn)全過(guò)程為支棚-育秧-泡田-整地-落干-插秧-田間管理-收獲。勞動(dòng)環(huán)境苛可：支棚時(shí)冰天雪地，育秧時(shí)密不透風(fēng)，插秧時(shí)水中撈月，田管時(shí)泥上行走。勞動(dòng)強(qiáng)度密集：各個(gè)環(huán)節(jié)均需要人力的支撐，人工成本達(dá)3587元/hm2。輔助材料繁多：育秧地(占水稻田的1%)，鋼架，塑料薄膜，育秧盤(pán)，運(yùn)秧機(jī)，插秧機(jī)，抽水機(jī)，噴藥機(jī)等；特別是育秧土，在-10℃的環(huán)境下很難得到。用水用肥用藥量較大：80%以上的稻田仍采用漫灌，用水量達(dá)13500m3/hm2；化肥農(nóng)藥的過(guò)渡使用，形成土壤板結(jié)、病蟲(chóng)害頻發(fā)。

因此，尋找一種能夠適應(yīng)規(guī)模生產(chǎn)、節(jié)水、節(jié)肥、省力、省工、改善勞動(dòng)環(huán)境的水稻栽培技術(shù)成為了生產(chǎn)者、科研人員的主攻方向。自2008年以來(lái)，經(jīng)過(guò)艱難攻關(guān)，研制成功了“水稻膜播節(jié)控栽培技術(shù)”，并在多個(gè)地區(qū)推廣驗(yàn)證。

1 膜播節(jié)控栽培技術(shù)的命名

在充分利用旱育稀植栽培技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外水稻的栽培技術(shù)，結(jié)合黑龍江省水、地、氣、人的特點(diǎn)，提出了新的水稻栽培技術(shù)研究要點(diǎn)。

1.1 播種方式的選擇

目前，歐洲、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)以機(jī)械化直播水稻為主，其特點(diǎn)是稻田田塊面積較大，大部分采用水中直播，小部分采用旱地直播。而日本、韓國(guó)及臺(tái)灣地區(qū)水稻種植以機(jī)械化插秧為主，近年來(lái)來(lái)逐步發(fā)展多功能插秧機(jī)；但由于水稻機(jī)械育插秧作業(yè)環(huán)節(jié)多、成本高，也在研究發(fā)展直播稻的可能性。黑龍江省在1983年前主要采用直播栽培技術(shù)，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，草蟲(chóng)害嚴(yán)重；近年來(lái)，黑龍江省水稻栽培直播技術(shù)迎來(lái)新時(shí)代，以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)本降耗、轉(zhuǎn)型升級(jí)、提質(zhì)增效，水稻直播技術(shù)將成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方式之一。因此，新的水稻栽培技術(shù)采用直播方式進(jìn)行水稻播種。

1.2 搶積溫方式的選擇

在黑龍江省，旱育稀植水稻栽培技術(shù)的成功取決于搶奪積溫的成功，它將水稻的播種期提前了20天以上。盡管自1980年以后，黑龍江省≧10℃積溫呈增加趨勢(shì)，線性擬合增長(zhǎng)率為83.95℃·d/10a(p<0.05)；在空間上，各積溫帶大致向北移、東擴(kuò)了一個(gè)積溫帶；對(duì)黑龍江省農(nóng)作物的種植區(qū)劃具有指導(dǎo)作用[5]。孫海正[6]進(jìn)行了水稻覆膜節(jié)水增溫高產(chǎn)栽培技術(shù)研究，土壤2和5cm深處溫度平均增加2.4和1.3℃，增產(chǎn)10.37%。張琳琳[7]研究了不同顏色地膜對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響，汪敬生[8]研究了黑色地膜的功效，均表明：黑色地膜對(duì)提高地溫、擬制雜草最為理想。因此，新的水稻栽培技術(shù)采用黑色可降解地膜作為搶奪積溫的主要措施。

1.3 播種日期與種子處理的選擇

綜合考慮黑龍江省積溫帶劃分、旱育稀植播種時(shí)間、積溫變化和搶積溫措施，研究決定：第一積溫帶播種日期定在4月20日左右，第四積溫帶播種日期定在5月1日前后，均比旱育稀植的播種日期晚大約10d。種子原則上要經(jīng)過(guò)包衣處理，目的是剔除癟子，提高出芽率。

1.4 栽培方式與密度的選擇

旱育稀植栽培技術(shù)無(wú)論是人工插秧還是機(jī)械插秧均采用控制行距、株距的“矩形”栽培模式。袁雨晴等[9]研究了水稻三角叢植栽培密度，董素香[10]進(jìn)行了三角栽培與矩形栽培的對(duì)比試驗(yàn)，均認(rèn)為“三角”栽培無(wú)論是產(chǎn)量還是防治病蟲(chóng)害優(yōu)于“矩形”栽培模式。因此，新的栽培模式采用“三角”栽培技術(shù)。

新的水稻栽培技術(shù)命名為“水稻膜播節(jié)控栽培技術(shù)”：將優(yōu)選后的稻種按照“正三角形”模式黏貼在可降解的薄膜帶上，用專用鋪膜機(jī)將膜帶鋪在已經(jīng)整理成型的稻田中，完成水稻的播種；再用特有技術(shù)和器具對(duì)稻田的水、肥、蟲(chóng)、草、苗進(jìn)行管理；形成節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)資、節(jié)工生產(chǎn)體系，達(dá)到生產(chǎn)環(huán)境優(yōu)良、水稻產(chǎn)量增加、大米品質(zhì)提升的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)近幾年的不斷研發(fā)和創(chuàng)新，水稻“膜播節(jié)控”技術(shù)形成了生態(tài)農(nóng)業(yè)體系化發(fā)展新模式，取得了相關(guān)生態(tài)農(nóng)業(yè)專利技術(shù)28項(xiàng)，包括12項(xiàng)發(fā)明專利、16項(xiàng)實(shí)用新型專利，形成了一套較完整的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)體系。

2 膜播節(jié)控栽培技術(shù)的示范狀況

近年來(lái)，先后在河北唐山、湖南長(zhǎng)沙、四川眉山、海南三亞、黑龍江省閆家崗、建三江農(nóng)場(chǎng)等30多個(gè)不同緯度的地區(qū)進(jìn)行了示范推廣。經(jīng)與旱育稀植技術(shù)對(duì)比可達(dá)到了最初設(shè)想的目標(biāo)，并能實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)種植，提高水稻品質(zhì)。

1)產(chǎn)量對(duì)比。2018年5月22日，海南省農(nóng)科院牽頭對(duì)三亞示范田進(jìn)行了測(cè)產(chǎn)驗(yàn)收，宣布：畝產(chǎn)1065.3kg，創(chuàng)海南同類水稻單產(chǎn)最高。2018年9月6日，黑龍江省農(nóng)委牽頭對(duì)青龍山農(nóng)場(chǎng)示范田進(jìn)行了測(cè)產(chǎn)鑒定，并出具了“水稻覆膜旱播濕管三角形種植技術(shù)田間試驗(yàn)報(bào)告[11]”：畝產(chǎn)542kg，比對(duì)照田高出7.96%。

2)成本核算。根據(jù)文獻(xiàn)[11]核算膜播節(jié)控技術(shù)與旱育稀植技術(shù)種植成本。水稻栽培技術(shù)畝成本對(duì)照表，見(jiàn)表1。因?yàn)槭∪チ擞纭⒉逖淼拳h(huán)節(jié)，減少了大棚、插秧機(jī)等固定資產(chǎn)的投入，節(jié)省了除草劑的使用，所以成本大幅降低。水稻栽培技術(shù)成本對(duì)照表，見(jiàn)表1。

表1 水稻栽培技術(shù)畝成本對(duì)照表 元

其它地區(qū)的示范田采用此技術(shù)的成本也比傳統(tǒng)種植技術(shù)的成本降低10%-20%。

3)用水量對(duì)比。該技術(shù)取消了泡田用水，僅此一項(xiàng)就能節(jié)水150m3以上；水稻生長(zhǎng)期采用土壤濕潤(rùn)管理，或采用淺水管理；可節(jié)約用水在60%以上。同時(shí)，對(duì)于采用傳統(tǒng)方式不適宜種植水稻的沙土地、滲水嚴(yán)重地，膜播節(jié)控栽培技術(shù)也能很好地種植水稻。

4)減少勞動(dòng)強(qiáng)度。該技術(shù)采用了膜播技術(shù)，播種期為4月末，用覆蓋薄膜搶奪有效積溫，用機(jī)械鋪設(shè)膜帶。取消了旱育稀植前期的育秧、插秧環(huán)節(jié)，可節(jié)省清雪、扣棚、擺盤(pán)、取土、篩土、育苗、泡田、打漿、插秧、揚(yáng)肥等環(huán)節(jié)。可節(jié)約人工70%以上，降低勞動(dòng)強(qiáng)度80%以上。

5)節(jié)約育秧田。目前每100畝水稻田需要1畝育苗面積，僅黑龍江省(種植水稻6000萬(wàn)畝)就能節(jié)約育苗田60萬(wàn)畝，大大提高耕地使用面積。

6)減少面源污染。旱育稀植栽培技術(shù)等技術(shù)在水稻種植的泡田、灌溉期要排放大量的用水；同時(shí)，帶走20%的化肥、農(nóng)藥殘留，造成了環(huán)境污染。由于膜播節(jié)控栽培技術(shù)節(jié)省了大量用水，減少了水的排放，也就減少了面源污染排放。

7)物理法控制草蟲(chóng)害。膜播節(jié)控種植技術(shù)采用了透光度低于5%的黑色降解薄膜，有效擬制了草害，達(dá)到全生育期不使用除草劑；由于薄膜的保水、增溫作用，田間濕度小，可有效擬制病菌的繁殖，還可滅殺地下害蟲(chóng)，相應(yīng)地減少了農(nóng)藥的使用。

8)提高地溫。2018年青龍山農(nóng)場(chǎng)示范田，種植的11片葉的水稻品種，5月1日播種，22日達(dá)到3葉1芯，先期生育期與當(dāng)?shù)氐暮涤≈餐贩N水稻推遲20天；但到8月5日已全部齊穗，與對(duì)照田同時(shí)成熟，且長(zhǎng)勢(shì)、產(chǎn)量均好于對(duì)照田。搶奪積溫200℃以上。

在示范田，基于膜播節(jié)控栽培技術(shù)還研究了有機(jī)水稻栽培模式，即：將生物有機(jī)肥強(qiáng)化黏在降解膜上，不使用化肥，不使用農(nóng)藥，采用物理驅(qū)滅蟲(chóng)，也取得了良好效果。

通過(guò)膜播節(jié)控栽培技術(shù)的推廣，看到了農(nóng)業(yè)種植工業(yè)化的道路。帶有水稻良種的可降解膜帶可在工廠車間內(nèi)制作完成，形成標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品；整潔的膜帶產(chǎn)品可由機(jī)車運(yùn)送到田間，專用鋪膜機(jī)可將膜帶精準(zhǔn)鋪到田間；灌排水設(shè)備可遠(yuǎn)程操作，水稻生長(zhǎng)過(guò)程全程可視，病蟲(chóng)害防治可物理完成，水稻收獲早已機(jī)械化。

3 膜播節(jié)控栽培技術(shù)支撐體系的研究

3.1 “五位一體”水稻田建設(shè)體系

農(nóng)業(yè)必須改變生產(chǎn)環(huán)境。在推廣膜播節(jié)控栽培技術(shù)的同時(shí)，對(duì)水稻田的高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)進(jìn)行了研究，提出了“道路曬場(chǎng)一體、灌水排水一體、田埂扣板一體、監(jiān)測(cè)追塑一體、驅(qū)蟲(chóng)災(zāi)蟲(chóng)一體”的五位一體高標(biāo)準(zhǔn)稻田。

1)道路曬場(chǎng)一體。道路面積占稻田面積的1.0%，按農(nóng)田道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，全部硬化；北方要作防凍設(shè)計(jì)。

2)灌水排水一體。灌水、排水系統(tǒng)合二為一，可以為明渠，也可為管道；灌水口采用電磁閥控制，達(dá)到自動(dòng)控制給水量，水多自動(dòng)排進(jìn)排水渠；下一田塊將排水渠中水抽回供水渠循環(huán)使用；可節(jié)水70%；節(jié)約土地6%。

3)田埂扣板一體。田埂釆用秸桿扣板材料拼接，免去田埂除草和修整田埂維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田環(huán)境整潔，實(shí)現(xiàn)觀光農(nóng)業(yè)與生態(tài)水稻種植相結(jié)合。

4)監(jiān)測(cè)追溯一體。監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的可視化，將生產(chǎn)管理影像傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)庫(kù)，方便消費(fèi)者隨時(shí)查閱，實(shí)現(xiàn)全程可追溯。可以監(jiān)測(cè)到氣溫、水溫、地溫、濕度、蟲(chóng)情、病情、風(fēng)力、風(fēng)向等，每天自動(dòng)對(duì)比，有不同情況就會(huì)報(bào)警，達(dá)到科學(xué)管理、科學(xué)種田。可以看到作物生長(zhǎng)及管理的全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)安全消費(fèi)，放心消費(fèi)。

5)驅(qū)蟲(chóng)滅蟲(chóng)一體。采用黑光燈(滅飛蟲(chóng))、頻振儀(驅(qū)爬蟲(chóng))等物理方法滅蟲(chóng)驅(qū)蟲(chóng)，使水稻產(chǎn)品達(dá)到生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)；通過(guò)蟲(chóng)情捕捉儀，能檢測(cè)到蟲(chóng)子的數(shù)量及品種，做到蟲(chóng)害早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早消滅。

3.2 全程機(jī)械化建設(shè)體系

農(nóng)業(yè)必須減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，在推廣膜播節(jié)控栽培技術(shù)的同時(shí)，對(duì)機(jī)械進(jìn)行了研究。

1)膜帶稻種成型機(jī)。與機(jī)械、自動(dòng)控制專家合作研制成功了膜帶稻種成型機(jī)，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作流程；使用膜帶成型機(jī)可將優(yōu)質(zhì)稻種、生物有機(jī)肥黏貼在可降解膜帶上，形成一種整潔的膜帶稻種產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)。

2)專用鋪膜機(jī)。研制成功了膜帶稻種專用鋪膜機(jī)，可將膜帶稻種準(zhǔn)確地鋪設(shè)到田間；將滅茬、刮平、碎土、鋪膜、覆土、鎮(zhèn)壓等播種過(guò)程一次性完成；改善了農(nóng)民耕作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)工業(yè)化、全程機(jī)械化體系。

3)精準(zhǔn)三角播種鋪膜一體機(jī)。為了滿足水稻直接播種的需要，近年又研制成功了精準(zhǔn)三角播種鋪膜一體機(jī)，同樣改善了水稻播種的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量。

3.3 高效生物有機(jī)肥體系

與國(guó)內(nèi)外生物肥廠商與專家合作，推廣使用高效生物有機(jī)肥、生物菌肥，并將生物肥黏貼在降解膜上，形成播種施肥一體化。

3.4 水稻回購(gòu)體系

由于膜播節(jié)控栽培技術(shù)生產(chǎn)的水稻是高品質(zhì)水稻，眾多大型米業(yè)集團(tuán)公司紛紛求購(gòu)該模式生產(chǎn)的水稻及大米；因此，建立了回購(gòu)水稻體系。凡是利用該模式生產(chǎn)的水稻，均可以高于市價(jià)回收。

4 結(jié) 語(yǔ)

水稻膜播節(jié)控栽培技術(shù)仍處于推廣階段，眾多技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有上升到理論層面，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐也有待提升，希望有志之士加入到該技術(shù)的研究與推廣中來(lái)。