水稻“播噴同步”和“插噴同步”封閉除草技術

楊永杰 張建萍 唐偉 于曉玥 陸永良

（中國水稻研究所/水稻生物學國家重點實驗室，杭州310006；*通訊作者：luyongliang@caas.cn）

稻田雜草防治是一項極為重要的工作，我國稻田常見的危害性雜草有60 余種，大體可歸為禾本科、莎草科、闊葉草三類，禾本科雜草危害最重，主要有稗草、千金子、雜草稻等，禾本科雜草根系發達，生長繁殖快，能很快成為優勢種群，掠奪性的侵占水稻養分和空間，嚴重影響水稻產量和稻米品質；莎草科和闊葉雜草主要有異型莎草、鴨舌草、丁香蓼、水竹葉、耳葉水莧等，作為次代優勢種群大面積發生，并與水稻爭水、爭肥、爭光，嚴重干擾水稻生長[1-2]。據調查，全國各生態稻區均受雜草危害，與采取除草措施的稻田相比，未除草機插田產量損失可達45%左右、直播田產量損失高達75%以上甚至絕收[3]。目前，由于一些地區土地流轉置換、旱地改水田、水稻旱作等，原本發生在干旱、半干旱、濕潤溝渠的雜草如看麥娘、狗尾草、雙穗雀稗、菵草、稻李氏禾、播娘篙等進入稻田，進一步加重了雜草危害[4]。

我國稻田農事管理較為粗放，化學除草仍是目前最經濟有效的防治辦法。稻田常用的化學除草劑主要有滅生性、封閉類和莖葉處理等3 類，有一些除草劑兼具封閉除草和莖葉處理的雙重效果[5-6]。不同類別的除草劑有不同使用方法。一次性滅生性處理是指在水稻種植前噴施草甘膦、草銨膦、敵草快等除草劑殺死所有植物，降低雜草基數隨后進行土壤翻耕；封閉處理可分為種植前封閉和種植后封閉，即在水稻種植前/后噴施封閉類化學除草劑進行防治，如乙草胺、硝磺草酮、噁草酮，以降低田塊中雜草發生比例；第三種是莖葉處理，也是防控雜草的最后補救措施，在雜草3～5 葉期噴施除草劑如氰氟草酯、氟氯吡啶酯、惡唑酰草胺等，從而殺滅稻田雜草[7-8]。專家一致認為，封閉處理是較為經濟穩妥的雜草防控手段，除草劑價格比莖葉類除草劑普遍要低，能夠早期防控（雜草較小），能大幅減輕后期除草壓力，在保障水稻生長優勢和產量形成方面起關鍵作用[9]。

封閉類除草劑施用技術和施藥器械多年來仍未改善。傳統噴藥器械主要包括擔架式噴霧器、背負式噴霧器、彌霧機等，主要依靠人力開展除草劑噴霧工作，不僅增加水稻種植戶的勞動力負擔和種植成本，其防治效果受人為因素和工作環境的影響較大[10]。使用無人機搭載除草劑噴霧，存在專業駕駛機手和無人機使用成本高、除草劑漂移問題顯著等缺點。另外，隨著城市化發展進程的加快，大量農村勞動力向城市轉移，水稻種植及除草勞動力短缺問題突出，亟待探索經濟高效的除草劑施用方式，研發非接觸、機械化、輕簡易操作的噴霧裝置，篩選與之配套的綠色、安全、高效的除草劑[4，11]。

近年來，為解決直播稻田/移栽稻田草害重、防治難的問題，科研工作者和農藥企業共同努力，探索出了適合同步機械化用藥的除草技術，也研發和篩選了新型的安全封閉類除草劑產品，同時能夠完成水稻種植及雜草化學防控兩項繁重工作，為保障我國水稻的安生產起到了關鍵作用[12-13]。針對水稻機直播田，中國水稻研究所研發了“播噴同步”機械化封閉除草技術[12]，在“播噴同步”技術積累基礎上，又針對機插稻田研發了“插噴同步”封閉除草技術。

1 水稻機械直播“播噴同步”技術

我國水稻種植方式主要包括移栽、水直播、旱直播、拋秧等，并在各地區形成特有的種植習慣。水直播可分為機械直播和人工直播，因其省去了育秧、拔秧和插秧等栽培環節，具有勞動力投入低、節約水資源等優勢。水稻機械精量穴直播技術近年來發展較快，機械化深淺溝播種，配套選用抗病蟲害、抗倒伏的品種，取得了較好的應用效果，在長江中下游及華南地區、寧夏等地種植面積較大。但與人工直播一樣，由于水稻前期生長慢、競爭力弱，干濕交替環境，導致稻田雜草生長快、雜草治理難等問題極為突出[9，14]。中國水稻研究所針對該難題，研發了水稻機械直播“播噴同步”封閉除草技術。該技術采用高壓霧化噴施裝置，在直播機播種時同步噴施除草劑，噴霧均勻，霧滴精細，施藥后在土壤表面形成了一層均勻的藥液封閉膜，能有效抑制雜草的出芽和生長，解決機械直播帶來的雜草防控難問題，初步實現了化學除草的機械化噴霧工作，省工省時省力[12]。

1.1 “播噴同步”技術研究現狀

中國水稻研究所稻田雜草組研發的“播噴同步”裝置由藥液箱、藥液泵、噴頭、高壓藥液管、電源等組成。藥液箱采用60 L 車載防腐專用藥箱，隔膜式藥液泵鑲嵌在藥液箱上，防止多余的管路及零部件丟失。噴頭采用高壓霧化扇形噴嘴，最小霧滴達136 μm，霧化效果好，精準均勻噴施在直播田土表面，最大程度發揮了農藥效率。田間試驗結果表明，除草劑減量15%也能達到相同的除草效果。該技術為減少除草劑環境壓力，助力實現我國“2020 年化肥、農藥使用量零增長行動”目標提供了新思路[6，12]。3 種型號（ST110-01、ST110-015 和ST110-02）噴頭用水量分別為120、150、195 L/hm2，型號選擇根據風力大小確定，0～3 級風選用ST110-01 噴頭、4 ～5 級 風 選 用ST110-015 噴 頭、6 ～7 級 風 選 用ST110-02 噴頭，防止除草劑藥液漂移[15]。這套裝置在多年實地應用中不斷改進，產品已趨于成熟并搭載直播機具一起銷售，在湖南、安徽、江西、浙江、江蘇、四川等水稻種植大省全面推廣，均取得良好的種植和防治效果。

研究團隊已對“播噴同步”封閉除草技術進行了系統研究。經過多年多點試驗，研究團隊篩選了可用于播噴同步用藥的酰胺類、磺酰脲類等多種除草劑，這些除草劑單劑或混配使用，試驗條件下水稻成苗率均在80%及以上，安全性好，與未施藥處理相比，藥后20 d靶標雜草封閉效率均達到85%及以上[16]。張建萍等[15]研究表明，同步噴施120 g/L 噁草酮乳油+10% 芐嘧磺隆可濕性粉劑（360+30 g/hm2）復配劑，對機直播田水稻安全性良好，與未施藥對照相比，藥后20 d 出苗率均在84.9% 及以上，施藥48 d 后對稗草、闊葉草以及莎草的密度和鮮質量防效均達95.0%及以上，持效期長。張建萍等[17]采用“播噴同步”技術，除草劑選用推薦劑量的掃氟特+芐嘧磺隆、噁草酮+芐嘧磺隆，藥后25 d 水稻成苗率分別為87.6%和82.3%，滿足了生產對水稻成苗率的要求，采用種衣劑能提高水稻的成苗率。對多年生莎草發生嚴重的稻田可使用掃氟特+芐嘧磺隆，對田間莎草和闊葉草較多、禾本科雜草較少的稻田建議選用丙草胺+芐嘧磺隆。張建萍等[6]發現，采用“播噴同步”技術，選用33%嗪吡嘧磺隆水分散粒劑（有效成分99.0 g/hm2）處理，水稻出苗率為96.2%，藥后48 d 對稗草、闊葉草和莎草植株的密度和鮮質量防效均達98.0%以上。

另外，直播田雜草防治已經是熱點和難點。王在滿等[11]采用水稻精量穴直播機，加裝了同步噴施除草劑裝置，發現同步噴施丙草胺（商品名掃茀特）處理，土壤中丙草胺降解速度較常規方法（播后3 d 噴施）慢，對水稻出苗率和雜草控制效果較好，產量與常規管理措施差異不顯著，節省了除草勞動力成本，而噴施二甲戊靈后嚴重影響水稻成苗率，出現藥害。姜心祿等[18]也認為，丁草胺（新馬歇特）和吡嘧磺隆可作為“播噴同步”技術的可選除草劑。

1.2 “播噴同步”封閉除草技術要點

1）田塊平整：田塊之間單排單灌，整地要平，確保播時田間無坑洼無積水，積水淹種是水稻發生藥害、出苗率低的主要原因，建議提前2 d 排水沉降，水稻立針期前確保開溝排水，防止雨天積水淹灌。2）盲谷播種：種子按常規消毒和浸種，一般浸種36～48 h，早稻氣溫較低可催芽12 h 至種子破胸露白，瀝干水不催芽。催芽后播種容易堵塞影響直播機下種，也易造成除草劑藥害[19]。3）兌水量：采用高壓霧化扇形噴頭，兌水量與直播機牽引動力、行駛速度相關，需用清水測算除草劑兌水量，然后選用無雜質干凈水根據兌水量配置除草劑溶液。4）除草劑選擇：除草劑選擇應根據當地品種、氣候、草相等情況，選擇經過本地試驗并且安全性高的除草劑，禁止使用非經驗證的除草劑產品，并嚴格按照除草劑說明推薦用量施用，嚴禁加量，使用粉劑類除草劑時需大水量溶解并沉降棄渣，防止堵塞噴頭。5）選擇晴好天氣：播前了解短期天氣情況，確保播后有6～12 h晴好天氣，盡量避免播種后短時間內降雨，否則影響防治效果。6）田間管理：3 葉期前一般不上水，如遇連續高溫天氣，田塊開裂達1 指，可上“跑馬水”，切忌大水漫灌、深水泡灌。

“播噴同步”封閉除草技術對稻田雜草防控來說是一項新技術，經過幾年的探索、試驗和示范，總結了一些技術要領，但我國水稻種植區的情況千差萬別，生產中不確定因素較多，該技術在實際運用中總會遇到許多的問題[4]。例如，盡管多次強調當天播種作業完畢需要清理播種裝置，以免稻種發芽堵塞直播機排種孔，也要清理除草劑噴霧裝置的濾網和噴嘴，防止噴頭堵塞影響噴霧質量和效果，但仍未得到重視，影響了該技術的應用效果；其次，丘陵地區有不少過水田，施藥后大雨將藥液帶到下游過水田，很容易產生藥害。因此，各地運用中要在充分理解和掌握該技術核心要點的基礎上，一定要因地制宜，結合當地實際，充分發揮當地的技術優勢，使得該技術在實際應用中日臻完善，發揮更大作用。

2 “插噴同步”封閉除草技術

插秧是另外一種水稻種植方式，可分為人工插秧和機插秧，具有合理密植、病蟲害影響輕、不易倒伏、經濟高效等特點，機插秧是各地區政府部門大力推廣的水稻輕型種植技術。與人工插秧相似，機插秧秧苗小、行距大、封行遲，對雜草競爭力弱，且土表裸露較多，導致機插秧田的雜草發生較重，特別是“脊背土”漏出水面，極適宜雜草萌發和生長，是機插秧田雜草防治的難點[9]。盡管機插秧田草害較直播田輕，但仍需要保持足夠重視。

2.1 “插噴同步”技術研究現狀

“插噴同步”封閉除草技術是指在水稻機械移栽水稻的同時，機械化均勻施用除草劑，封閉稻田雜草，達到輕簡機械除草的效果。德國拜耳作物科學公司和日本久保田公司在2015 年提出了“水稻機插同步精準用藥”技術，主要以久保田乘船式插秧機為載體，同步精確施用氟酮磺草胺組合除草劑[13]。孫國才等[20]采用該技術方案，配套施用丁草胺·丙炔噁草酮，藥后60 d 株防效（93.5%）和鮮質量防效（91.8%）分別比常規土壤封閉處理高8.6%和1.4%，取得了較好的除草效果，且對水稻安全。然而，該技術采用壓桿動力點滴式施藥，選用的除草劑單一，不易施用均勻，也不易用到除“久保田”以外的其它品牌插秧機上，限制了該技術的應用和推廣。

中國水稻研究所針對農業生產實際，研發出了廣適性行間給藥同步噴霧裝置，該裝置由藥箱、藥液泵、噴管、噴頭、開關控制等組成，適合于市場上各種類型的插秧機，包括洋馬、久保田、東風井關、日月神等，也適合6 行、7 行、8 行的插秧工作，可應用于25 cm 和30 cm 行距。采用60 L 車載防腐專用藥箱，隔膜式藥液泵鑲嵌在藥液箱上，防止多余的管路及零部件丟失，安置在駕駛室右側并用綁帶固定，噴頭采用0.4 mm 錐形噴頭（噴幅80°），每個噴頭固定在每兩行水稻中間進行行間施藥。這種設計具有三大優勢：一是節約藥水，一箱藥水能噴施約1.1 hm2地，比常規用水量（30 L）節省用水86.7%，大幅度減除了灌水、送水、多次配藥等勞動力負擔；二是噴施均勻，無重噴漏噴，解決了“脊背土”除草難題，也避免了水稻藥害發生；三是便于技術集成，可開展施肥、插秧、除草“三位一體”工作，大幅度減少勞動力負擔。

本研究團隊對“插噴同步”技術開展了系統性的研究。選用酰胺類和磺酰脲類除草劑單劑或者復配劑，多點試驗證實，按推薦量同步施用這些除草劑對水稻安全，30 d 防效均達到95.0%及以上。在浙江、湖南、湖北、江西等地，采用“插噴同步”及供試除草劑開展推廣及示范，取得了較好的效果，受到當地種植戶廣泛好評。然而采用25%雙環磺草酮會對部分秈稻品種產生藥害，對未添加安全劑的丙草胺也不建議使用，同步施用常規劑量雙唑草腈抑制水稻分蘗及生長，異噁草松不適宜“插噴同步”封閉除草技術，一些適合“播噴同步”的藥劑也不一定適宜機插秧移栽的返青苗和淺水層灌溉實際，對移栽水稻會出現藥害或防效下降的問題，需要進行前期試驗。

2.2 機插秧“插噴同步”封閉除草技術要點

1）秧苗質量：浸種、消毒、育秧等嚴格按照流程操作，防止弱苗、小苗、病苗出現。2）田地要求：田地平整，整地后應至少沉降1 d，機插秧前稻田保持0～2 cm 淺水層，坑洼水層不淹沒水稻秧心，防止藥害發生。3）氣象要求：移栽當天不能有大風大雨，防止除草劑漂移和流失，影響插秧和雜草防治效果。4）除草劑選擇：選擇經過當地試驗并且安全性高的除草劑，防止水稻藥害，嚴格按照除草劑說明控制用量，配粉劑類型時需要沉降棄渣，防止堵塞噴頭。5）兌水量：不同的插秧機型號、行駛速度、噴頭數量，兌水量不盡相同，需先用清水模擬測算用量，除草劑溶解稀釋并定量兌清水。6）后期管理同常規田：遇大雨天氣做好排水工作，避免淹沒水稻秧心。

“插噴同步”封閉除草技術具有經濟高效的特性。第一，研究發現除草劑施用到田里，往往不能發揮全部優勢，僅有部分活性物質達到靶標位點，選擇合適的噴霧器械，能夠顯著提高除草劑效率[21]，該技術通過機械化噴施封閉除草劑，采用0.4 mm 錐形噴頭均勻噴霧，最大程度的發揮了除草劑藥效。第二，采用封殺兼顧的除草劑，能治理因“田等秧”（整地于插秧間隔時間長）生長的部分雜草，解決插秧田（淺水層管理）和除草劑施用（排水落干）之間的矛盾，具有安全高效、操作性強等優點。第三，該技術不但提高了封閉除草效果，也能有效應對雜草抗性問題。張新鳳等[22]高度評價了“插噴同步”封閉除草技術，認為該技術具有省工、省藥、低風險、實用性強等特性，每667 m2可至少增加收入150元，能夠實現減藥不減產、增效又安全的效果，具有良好的市場應用前景。

3 展望

水稻種植和封閉除草全程機械化是農業發展的大趨勢，也是機械化集約化種植和管理必須掌握的技術，封閉除草劑同步應用技術能夠實地解決除草用工難、用工貴問題，緩解種植和除草競爭勞動力的壓力，杜絕人體接觸化學除草劑，克服傳統化學除草方式的各種缺陷，具有節本增收、高效、經濟的特點，大大提高了種稻效益，受到普遍歡迎。

然而，在實際推廣和應用中，還是會遇到各種各樣的問題，如植保技術和農機的深度融合問題，適合當地的除草劑選擇難的問題，同步用藥后災害性惡劣天氣帶來的藥害問題，知識產權的保護問題等，還需要多部門合作，開展更深層次的研究，使得該技術在實際應用中日臻完善，發揮更大作用。