南方雙季稻栽植機械化發展的影響因素和關鍵技術措施*

徐峰，劉德普，彭俊明，何林

(1. 農業農村部農業機械化總站，北京市，100122； 2. 廣東省現代農業裝備研究所，廣州市，510630)

0 引言

糧食安全是國家安全的重要基礎，是“三農”工作的頭等大事。糧食豐產離不開機械化的支撐，當前三大主糧綜合機械化率均達到85%以上，已基本實現機械化，補短板、挖潛力成為當前糧作機械化發展的主旋律。水稻是我國三大主糧作物之一，常年種植面積30 000 khm2以上，總產2.1億噸左右，是中國人飯碗里的第一大口糧作物，在保障國家糧食安全方面具有絕對重要地位。2020年水稻耕種收綜合機械化率84.35%，在三大主糧作物中機械化率最低，其中種植機械化率僅有56.30%，特別是南方稻區種植機械化率在30%左右(含機插秧、機直播)，四個雙季稻主產省機插秧水平38%，雙季稻區栽植機械化已成為全國糧食生產全程機械化的最大短板，嚴重威脅國家糧食安全。找準影響雙季稻栽植機械化技術推廣的因素，完善技術措施，提高雙季稻栽植機械化水平越來越迫切[1]。本文深入分析南方雙季稻栽植機械化現狀，找出與其他稻區機械化水平差距和制約因素，遴選出適宜三種南方雙季稻機械化栽植技術模式，提出有針對性的技術措施和發展建議。

1 南方雙季稻區栽植機械化現狀

1.1 雙季稻對保障糧食安全至關重要

水稻已基本形成長江中下游單季稻區、西南稻區、南方雙季稻區、北方稻區四大種植區域。當前增加糧食產量，一方面是擴大種植面積，另一方面是提高糧食單產。因耕地面積有限，單純依靠擴大耕地面積提高水稻產量的道路已很難走通；水稻單產已處于高位運行，提升潛力有限；發展雙季稻，提高復種指數，已成為糧食增產最大的潛力。2020年，雙季稻產量為60 500 kt，占全年稻谷總產量的28%，地位舉足輕重。近年來雙季稻面積下滑較快，2019年為9 330 khm2左右，比2012年減少了2 330 khm2，2020年受國家惠農政策拉動，雙季稻面積有所增加，但恢復有限。當前機械化水平高低是影響農民種植意愿的關鍵因素之一，所以提升雙季稻區種植機械化水平是穩定和恢復雙季稻面積的重要因素，對保障國家糧食安全至關重要[2]。

江西、湖南、廣東、廣西四省區是雙季稻主產區，2019—2021年全國早稻年平均播種面積4 640 khm2(表1)，四個主產區早稻年平均面積4 006 khm2，占全國早稻種植面積的86.2%。另外，四個主產區的雙季稻是水稻種植主要方式，廣東、廣西雙季稻面積占本省水稻總面積的98%以上，江西、湖南雙季稻面積占本省水稻總面積分別為73%和69%。可見，抓好南方四省區雙季稻機械化生產對提升全國雙季稻機械化水平起決定性作用。

表1 2019—2021年雙季稻主產區種植情況Tab. 1 Planting in main double cropping rice producing areas in 2019—2021

1.2 雙季稻區機械化種植水平低

2020年全國水稻栽植機械化率可以分為四個層次：遼寧、吉林、黑龍江等北方稻區栽植機械化率最高，超過90%；江蘇、安徽、湖北等長江中下游單季稻區栽植機械化率次之，超過50%；江西、湖南、廣東、廣西等雙季稻區栽植機械化率較低，為25%～45%；云南、貴州、重慶等西南稻區最低，為5%～30%，如表2所示。

表2 2020年我國水稻主產區機械化種植水平Tab. 2 Mechanized planting level of main rice producing areas in China in 2020

北方稻區基本實現機械化，不存在問題。長江中下游單季稻區水稻種植機械化率也較高，而且增長很快，問題不大。云南、貴州、重慶等西南稻區，丘陵梯田、山垅田面積較大，機耕道等基礎設施、田塊條件都難以適應機械化，受自然條件限制短時間難以快速提升，解決的辦法主要是高標準農田建設和宜機化改造。2020年，南方雙季稻區主產區四個省的水稻種植機械率僅為38%，比全國低了18個百分點，差距很大。據調研，晚稻機插秧水平8%左右，遠低于單季稻地區種植機械化水平[3]。

1.3 雙季稻區機具保有量少

雙季稻區插秧機機械擁有量偏少，而且高速插秧機比例很低，主要以手扶插秧機為主。按水稻耕地面積計算，2020年，每千公頃擁有水稻插秧機數量：黑龍江88.5臺(高插40.5臺)，江蘇為65.1臺(高插22.7臺)，湖南為9.3臺(高插2.4臺)，廣西為11.7臺(高插0.9臺)，江西為5.4臺(高插0.9臺)，廣東為7.7臺(高插1.7臺)。四個雙季稻主產區每千公頃擁有水稻插秧機數量均不到15臺，與黑龍江省相差7～16倍，高速插秧機數量相差16～45倍。

1.4 手工直播呈蔓延趨勢

近年來，雙季稻地區手工直播出現蔓延趨勢，部分地區直播比例甚至超過70%，主要是由于直播省去育秧和移栽兩個環節，與移栽稻相比，具有無緩苗期、成熟期早、省工、省力等優點，生產程序大大簡化，技術更輕便，成本更低，每公頃成本6 000元左右，比機插秧低750元，如表3所示。

表3 早稻機插和直播不同環節成本對比Tab. 3 Cost comparison of different links of early rice mechanical transplanting and direct seeding 元/hm2

但是直播的危害性也很大，容易受低溫等異常氣候影響導致減產，根系淺遇到臺風天氣容易倒伏，多年直播后雜草快速增多，一般要使用除草劑3次，而機插秧一般使用1次，直播大量使用除草劑造成農田污染加重，難種優質稻，發生雜稻，米質下降等突出問題，由此帶來水稻生產風險加大威脅糧食安全[4-6]。江西早稻栽植技術模式比對結果顯示(表4)，早稻直播產量比機插低654 kg/hm2，綜合效益比機插低1 020元/hm2。

表4 早稻機插和直播模式收益對比Tab. 4 Comparison of benefits of early rice mechanized transplanting and direct seeding modes

2 主要制約因素

日本、韓國以及我國東北、江蘇地區等單季稻區主要是毯狀苗育機插技術，但這項技術在我國南方雙季稻特別是晚稻上的推廣應用遇到瓶頸，主要是由于育秧規模、秧苗栽插的時間、插秧機的能力，以及前茬作物騰出的時間(茬口)合理的匹配關系[7]。

2.1 茬口銜接難以把握

南方雙季稻區一般7月中旬收獲早稻、7月下旬栽插晚稻，9月20日左右必須實現安全齊穗(出穗率大于75%)才能豐收，否則容易遭受秋季寒露風(氣溫連續幾天低于22 ℃)低溫危害造成空殼癟粒、導致減產。傳統的機插秧秧苗盤根錯節，機插入土時會損傷根系、需要7 d左右的緩青期，導致水稻生育期延長7～10 d，對季節本就緊張的雙季稻無疑是雪上加霜，較長生育期的晚稻品種容易在9月下旬遭受寒露風影響產量。優質品種特別是市場暢銷的優質品種往往是生育期偏長的品種，農戶要開展雙季稻機插就必須犧牲稻谷產量和品質，不得不使用短生育期的品種，生育期與產量品質難以在機插秧上很好協調。

2.2 晚稻長秧齡機插難

晚稻7月栽插，育秧期間高溫高濕，秧苗生長難于控制，容易徒長，形成超秧齡、長秧齡大苗，另一方面晚稻生育期偏緊，生產上也十分需要長秧齡大苗栽插。但是毯苗插秧機適宜秧齡20 d、株高20 cm左右的中小苗，用于移栽長秧齡毯苗容易造成“搭橋、推秧、傷秧”等問題，不利于秧苗栽后正常發育生長。另外，目前晚稻以雜交秈稻為主，要求每穴單少本栽插，對育插秧機械要提高育苗播種精度和插秧時精確移送精度，目前育、插秧機械精度有待提高，不太適合晚稻的長秧齡、單少本精量栽插的需求。

2.3 機插秧經濟效益低

南方雙季稻區相對北方平原田塊小且分散，農村勞動力相對充足，小農生產仍占較大比例，土地流轉比例不高，種植規模1.33 hm2以下的農戶占大多數。廣東、湖南等地人工拋秧比例很大，一個人工拋秧一天的作業效率跟機插秧的作業效率也不差，但是小農戶購置插秧機成本高，投資回收期長，而且由于種植習慣的慣性，改用機插困難較大。由于晚稻育插秧投入產出比低，多數農戶不太愿意接受機插晚稻，轉向只種一季水稻，或直播方式播種晚稻以降低成本[8]。

2.4 機插技術不夠輕簡

農民喜歡輕簡型栽培方式，目前雙季稻區機械化移栽與人工插秧、拋秧和直播相比，技術難度相對較大，整個育秧過程操作繁瑣，只要有一個環節出了問題，就有可能前功盡棄，而且雙季稻生長期不好把握，品種選用不好，會影響水稻產量。水稻直播與移栽相比，雙季稻改為單季稻，雖然減少了產量，但用工大大減少，成本也大大降低，受到農民的歡迎[9]。

2.5 社會化服務程度低

由于雙季稻區土地流轉少，生產規模偏小，水稻品種不統一，限制了商品化供秧，而且雙季稻秧齡彈性差，運輸成本高，導致機械化育插秧的社會化服務能力不足，現有農機合作社以滿足自身農業生產需要為主，專門從事機育機插、以社會化服務為主的專業化服務組織不多，加上秧苗中心偏少，供應半徑有限，限制了機插服務范圍。插秧機利用率低，又影響農機服務組織的積極性，形成惡性循環，南方雙季稻區水稻機插秧水平始終徘徊不前。

3 適宜南方雙季稻機械化栽植技術

經過多年試驗驗證和示范推廣，大缽體毯狀苗機械化育插秧、水稻機械化有序拋秧、水稻缽苗擺栽技術等三種適用雙季稻區的機械化栽植技術逐漸成熟，能有效解決傳統毯狀苗機插存在的緩青期長、秧齡彈性小、晚稻品種選擇范圍窄、比較收益低等瓶頸問題[10-13]。2021年，在江西南昌開展了南方雙季稻早稻栽植機械化不同技術模式比對試驗(表5)，包括育插秧的農資、勞動力、機具折舊等成本投入，產量收入和綜合效益比較，試驗比對結果與全國平均試驗數據基本相當。

表5 早稻機械化移栽不同技術模式綜合效益對比Tab. 5 Comparison of comprehensive benefits of different technical modes of mechanized transplanting of early rice

3.1 大缽體毯狀苗機械化育插秧技術

充分發揮水稻缽體苗栽培高產優質的農藝技術優勢和機插秧高效精準機械化作業優勢，系統集成大缽毯苗秧盤、精準對位精量播種、秧苗秧期綜合管理、高速機械栽插等關鍵技術，縮短插秧后秧苗緩苗期、延長了適宜機插秧齡，解決了雙季稻區水稻適宜生育期不足難題。

1) 緩解茬口緊。與現有水稻毯狀苗育秧盤比較，采用大缽體毯狀苗秧盤育秧，既可以突出水稻缽體苗的栽培技術優勢，同時還可使秧苗成苗后能夠連成一體，滿足插秧機作業要求。由于育苗缽體較大，育秧基質營養充足，可培育高素質壯秧大苗，提高秧苗秧齡。秧齡為25～40 d，比常規育秧增加5～10 d秧齡，緩解了農時緊張。

2) 降低災害風險。該技術傷根少、緩苗期短，與常規插秧作業比較，可提前10～15 d收獲，有效減少了晚稻遭遇寒露風危害的風險，保障了豐產穩產。

3) 促進農藥減施。可有效擬制雜草生長，減少病蟲害的發生幾率，每季可減少除草劑和農藥的施用次數2～3次，對降低農業污染、保護生態環境、實現水稻綠色生產意義重大，社會效益及生態效益巨大。

4) 增產增收明顯。具有早生快發技術優勢，低節位有效分蘗多，穗型整齊，成熟度好，綜合增產效果明顯。江西早稻試驗測產平均數據顯示，與傳統機插秧作業比較，每公頃增收稻谷675 kg以上，增幅10%～20%，單季純效益增加1 050元/hm2以上。

3.2 水稻機械化有序拋秧技術

有序拋秧機把適齡缽體秧苗按農藝要求和規范，有序的拋擲到大田的技術，屬機械拋秧農藝方式的創新，技術模式主要為缽體軟盤育秧，并采用取秧帶夾持式取秧、通過平板送秧轉換成水平式拋秧，完成秧苗的帶土移栽，優勢明顯。2020年湖南早稻機械化有序拋秧面積增加66.6 khm2。

1) 穩產增產。機拋不傷根、不緩苗，秧苗入土及時且入土淺，一般為0.5～1.0 cm，具有發根能力強，吸收養分快，返青期短，莖稈粗壯，抗倒伏性強等優點，全生育期縮短3～7 d，倒伏率較直播低了10個百分點，減少了晚稻遭遇寒露風危害的風險。有序機拋水稻低節位分蘗多，優勢分蘗比例大，高峰苗數多，有效穗多，結實率明顯提高。江西早稻試驗測產平均數據顯示，機拋較傳統機插增產幅度為8%以上，單季新增純效益150元/hm2以上。

2) 藥劑減施。秧苗行列整齊有序，而且克服了人工拋秧無序不均、雜亂無章、不利通風和田間管理及機械化作業的弊端，有利于均勻養分和光合作用。該技術要求大田水深10 mm，同時拋擲的秧苗沒有返青期，其生長速度遠大于雜草，擠占了雜草的生長空間，減少了除草劑的用量。通過提高拋秧密度，減少化學氮肥的施用，試驗表明早稻種植密度從30萬蔸/hm2提高到33萬蔸/hm2時，純氮施用量減少30 kg/hm2。

3) 適應性廣。作業適用范圍廣，因為行距和株距可調，水稻有序拋秧機適應作業的季節更廣，適應不同栽植密度要求的品種更廣，單季稻、雙季稻均適用。可一次拋秧13行，幅寬達到2.5～3.9 m，適合于不同密度有序拋栽。綜合作業效率為0.8 hm2/h，是8行高速插秧機的1.2～1.5倍，手拋秧的10倍左右。

3.3 水稻缽苗擺栽技術

采用日本“五步栽插法精準作業，大苗帶缽無植傷移栽”水稻缽苗插秧機核心技術，融合我國“密植增產”“邊際優勢增產”等水稻現代農藝種植技術。該技術除了大缽體毯狀苗機械化育秧技術的緩解茬口緊的優點外，還有以下優勢[14-16]。

1) 密植增產。由于缽苗機插可培育秧齡30～35 d 秧苗，與毯苗機插或直播水稻相比，將水稻生長季向前延伸10～15 d，可利用更多的溫光資源。實現水稻體苗機械化密植移栽，每公頃缽苗機插秧基本穴數可在(12.75～30.75)萬穴之間調整，基本苗足，穗數多，為中小穗型水稻密植增產奠定了基礎。江西早稻試驗測產平均數據顯示，缽苗擺栽較傳統機插增產幅度達22%，單季純效益增加1 800元/hm2以上。

2) 綠色種植。中長秧齡缽體大苗，有利于稻田前中期建立3～5 cm水層，通過封閉的水層，抑制稻田雜草種子萌發與生長，實現以水抑草、生態控草。同時，可降低有害生物影響。抗逆性強，病情指數降低67%左右，減少化肥農藥使用。

3) 適宜綜合種養。在泥腳深度30～45 cm的深泥腳條件下，可實現一次六行的水稻缽苗機械化精準移栽，突破了乘坐式插秧機移栽作業泥腳深度小的技術瓶頸，是綜合種養綠色發展模式中“三低”田塊水稻機播的首選技術。

4 發展建議

當前，解決雙季稻栽植機械化問題的技術條件日趨成熟，加大政策扶持和適用技術推廣應用，加快提高雙季稻區水稻種植機械化率，努力成為推動雙季稻面積增長的新引擎。

4.1 因勢利導明確適用的主推技術

水稻機械化栽植環節技術豐富、模式多樣，目前有機插秧、機直播及機淺栽三種主流方式，衍生出毯苗、缽毯苗、有序拋秧、缽苗擺栽、長秧齡、穴直播、無人機飛播等多種技術模式。技術路徑多了，容易出現選不對選不好的問題。要在試驗示范的基礎上，根據本區域農藝特點、種植習慣科學選定先進適用的技術路線，比如湖南、廣東拋秧技術推廣得好，農戶對拋秧的田間管理技術已經熟悉，改用機械有序拋秧的話農民很容易接受，可因勢利導推廣有序拋秧技術；江西有缽毯苗、長秧齡試驗示范基礎，可以進一步擴大推廣面積。另外在雙季稻區推廣難的地區，或在水稻生長一季有余、二季不足的地區，利用再生稻生育期短、種植成本低、省工省力的優勢，大力推廣再生稻技術，將再生稻計入雙季稻種植面積。

4.2 推動技術模式熟化優化集成化

針對雙季稻區茬口緊、水稻生育期變化等難題，運用系統思維，著眼于周年生產全局，要加強技術模式對比和試驗示范，遴選主推技術和適用機具，總結提煉不同品種不同區域水稻機械化生產的工藝路線、技術模式、機具配套、操作規程、運行機制。針對目前3種適用技術存在的應用難度大、使用復雜，生產成本高問題，聯合研究單位和企業持續推動技術完善、應用簡化，形成適合雙季稻的輕簡、高效、節本、適用的機械化生產技術模式和綜合解決方案，實現作物品種、栽培措施和機械化技術的集成配套，切實解決南方雙季稻區水稻種植環節關鍵問題[17]。

4.3 提高插秧機和育秧中心補貼力度

裝備是提升機械化水平的基礎，目前南方雙季稻區機械化率低的主要原因之一就是栽植機具保有量偏少，而且成本偏高，農民難以承受。充分利用農機購置補貼政策，提高高速插秧機、有序拋秧機、缽苗移栽機等適用機具的補貼額，鼓勵各地實施省級、市級累加補貼，將補貼比例提高到50%，切實降低農民購機成本，提高購機的積極性，加快提高機具保有量。目前育秧中心建設投入很高，種植規模200～333 hm2需要一次性投入(200～500)萬元，可探索成套設施裝備方式，開展水稻育秧中心建設補助試點，制定育秧中心建設技術規范，通過以獎代補、先建后補的方式，驗收合格后兌現補助資金。按照服務面積和輻射范圍做好育秧中心布點規劃，確保育秧服務距離適中、覆蓋到位[18-20]。

4.4 提升機械化育插秧社會化服務能力

積極培育機械化育插秧服務主體，加大資金政策的扶持力度，推進水稻生產全程機械化綜合農事服務中心創建升級，全面提升農機社會化服務能力。鼓勵農民土地流轉和生產托管，通過農機大戶、農機專業合作社、社會化服務組織等新型主體，開展代耕、代育、代插等水稻種植全程機械化服務，著力解決小農戶育秧難、無機用、成本高等問題。鼓勵雙季稻區利用中央財政農業生產社會化服務項目資金優先對水稻機插(播)、工廠化育秧等關鍵環節進行作業補助，降低農民育插秧作業成本。

4.5 多渠道開展形式各樣的技術培訓指導

機插秧的技術推廣難點和應用風險在育秧，一方面要加快配套育秧生產裝備機械化、自動化、智能化建設，實現規模化集中育供秧，另一方面要加強育秧技術的培訓與指導，將育秧的每一環節、每一技術細節落實到位，全面提升苗期管理水平和育秧技術水平，提升育供苗質量、能力和效益。聚焦水稻機械化種植實際問題，以農民需求為關注點，開展作業演示、技術講解、操作體驗、互動答疑等參與式、體驗式推廣田間日活動，不僅要請技術專家，也要請“土專家”，做給農民看，帶著農民干，手把手教農民使用主推技術。

5 結語

南方雙季稻機械化栽植水平較低，嚴重影響國家糧食安全，破解南方雙季稻栽植機械化發展制約因素迫在眉睫。大缽體毯狀苗機械化育秧、水稻機械化有序拋秧、水稻缽苗擺栽技術三種適宜南方雙季稻機械化栽植的技術，有效解決雙季稻茬口銜接緊、生育期短、經濟效益低等問題，增產增收效果明顯。持續推動大缽體毯狀苗機械化育秧、水稻機械化有序拋秧、水稻缽苗擺栽技術完善、應用簡化，形成輕簡、高效、適用的技術方案，進一步發揮技術優勢。加大政策補助力度，提高育插秧機具裝備保有量，擴大育秧中心建設規模，加快在南方雙季稻地區因地制宜推廣先進適用水稻栽植機械化技術裝備，為我國糧食安全提供堅實機械化技術支撐保障。