雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧關(guān)鍵技術(shù)及展望

賈現(xiàn)文,宋 琴 *,楊志遠(yuǎn),徐 杰,王良俊

(1.四川省眉山市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,四川 眉山 620020;2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所,成都 611134;3.四川省仁壽縣清水片區(qū)農(nóng)機(jī)管理服務(wù)站,四川 仁壽 620500)

四川省是水稻生產(chǎn)大省、消費大省和制種大省。水稻面積、總產(chǎn)均位居全國前列,再生稻蓄留面積和總產(chǎn)全國第一,雜交水稻制種面積全國第一,稻谷總產(chǎn)占全省糧食產(chǎn)量的42%,90%以上的人口以稻米為主食[1]。四川省水稻生產(chǎn)中雜交稻占比90%以上[2],但由于雜交稻種子價格高、機(jī)械化種植技術(shù)不配套、品質(zhì)相對不高等因素,雜交稻種植面積徘徊不前并呈下降趨勢。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村勞動人口逐步向城市轉(zhuǎn)移,從事水稻生產(chǎn)的人口數(shù)量逐漸減少,水稻種植由人工種植向機(jī)械化轉(zhuǎn)變[3]。其中,機(jī)插種植風(fēng)險相對較低、勞動效率高,是目前保證糧食豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有效的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式[4]。

播栽環(huán)節(jié)機(jī)械化水平低一直是制約水稻機(jī)械化生產(chǎn)的短板[5-6]。目前,四川省雜交稻機(jī)插廣泛采用毯苗機(jī)插技術(shù),播種流水線均采用無序撒播方式,種子在秧盤中隨機(jī)分布,只有播種量足夠多,才能保證機(jī)插時秧爪能夠抓取到秧苗,機(jī)插秧用種量達(dá)到了人工移栽的2倍以上。秧盤播種量大、秧苗質(zhì)量較差,無法發(fā)揮雜交稻增產(chǎn)優(yōu)勢和潛力,降低了生產(chǎn)效益。另外,毯苗機(jī)插額外的種子投入極大地推高了水稻的生產(chǎn)成本,妨礙了大規(guī)模推廣。如何實現(xiàn)低播量下的高質(zhì)量機(jī)插成為雜交稻規(guī)模化機(jī)插種植的“卡脖子”問題,發(fā)展低成本水稻機(jī)械化播栽技術(shù)是提高四川水稻機(jī)械化水平的關(guān)鍵。雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)采用精準(zhǔn)條播育秧流水線,改變傳統(tǒng)水稻秧盤撒播為氣吸式定向定位精準(zhǔn)定量條播,能顯著減少用種量,增加秧齡彈性。同時配套取秧方式,顯著降低機(jī)插漏秧率,并提高了水稻群體均勻度,促進(jìn)了雜交稻機(jī)插種植下產(chǎn)量的提高以及機(jī)插種植產(chǎn)業(yè)化的提升。

1 技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用效果

雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)通過提高種子分布均勻度,降低機(jī)插漏秧率,提高機(jī)插苗數(shù)均勻度,進(jìn)而提升了雜交稻機(jī)插群體均勻度和產(chǎn)量,是在毯苗條件下實現(xiàn)雜交稻低播量豐產(chǎn)種植的有效方式。

1.1 精準(zhǔn)定量,用種量減少

雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)采用精準(zhǔn)條播育秧流水線,改變傳統(tǒng)水稻秧盤撒播的播種方式為精準(zhǔn)定量播種,改變傳統(tǒng)機(jī)插播種按秧盤的種子克數(shù)播種為按機(jī)插叢的種子粒數(shù)播種,將傳統(tǒng)的75～100g/盤的播種量降低到45～60g/盤,較常規(guī)毯苗機(jī)插節(jié)約35%以上用種量,實現(xiàn)雜交稻稀播少本種植。

1.2 氣吸條播,漏秧率降低

精準(zhǔn)條播育秧流水線創(chuàng)新性地將氣吸式/凹槽式精準(zhǔn)播種和壓槽控水定根結(jié)合,壓盤器模擬水田開溝的農(nóng)藝措施在秧盤底土上開出18條凹槽,氣吸式滾筒播種器則可以將種子成條地播種到凹槽中,改變傳統(tǒng)機(jī)插種子隨機(jī)撒播為種子定位定量精準(zhǔn)條播,生長出的秧苗在秧盤中按插秧機(jī)秧爪抓取規(guī)律有序排布,保證秧爪抓取成功率,顯著降低了機(jī)插漏秧率。

1.3 疊盤暗化,秧苗素質(zhì)好

雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)運(yùn)用疊盤暗化出苗育秧,包括種子浸種消毒、催芽、播種、疊盤、保溫保濕出苗等工藝,創(chuàng)造適宜種子出苗的環(huán)境,使得種子出苗快、整齊,提早出苗2～4d。且秧苗質(zhì)量好,提高種子成秧率15%左右,出苗整齊,秧苗健壯,降低了育秧風(fēng)險和成本,提高了育供秧能力、社會化服務(wù)能力及裝備利用率,為雜交稻低播種量育秧提供了出苗保障。

1.4 高產(chǎn)高效,綜合效益好

雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)節(jié)省播種量的同時,秧齡彈性增加,秧苗盤根良好,秧苗素質(zhì)和栽插整齊度顯著提高,機(jī)插取秧均勻度提高適合構(gòu)建理想均勻的雜交稻生長群體,利于雜交稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。2022年,該項技術(shù)在眉山市東坡區(qū)試驗示范,單產(chǎn)達(dá)12.34～12.69 t/hm2,產(chǎn)量較傳統(tǒng)毯苗機(jī)插平均提高6.7%,綜合效益提高95.6元/667m2。

2 技術(shù)要點

2.1 育秧播種流水線選擇

雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)屬農(nóng)機(jī)農(nóng)藝高度融合的技術(shù),應(yīng)用該技術(shù)時需要選擇符合要求的播種流水線。選擇排種器為氣吸式或凹槽式的育秧播種流水線,流水線應(yīng)具有秧盤自動供盤、基質(zhì)自動上料、秧盤底土鋪放、秧盤定位定量氣吸播種、定量覆土澆水等功能,且具有壓槽功能,使成條的種子剛好落在基質(zhì)上被壓出的凹槽內(nèi)。

2.2 秧床準(zhǔn)備

選擇背風(fēng)、向陽、水源方便、地勢高燥、排水良好的地塊作秧床田塊。制作秧床時,要求秧床廂面凈寬1.4～2.0m,廂溝寬0.4～0.5m,廂溝視情況深10～15 cm。秧床土塊細(xì)碎,無雜物、雜草,床面平整一致,可采用人工或機(jī)械壓平壓實床面。秧床四周開圍溝,確保排水暢通。

2.3 種子播量確定與處理

按雜交稻種子千粒重確定播種量,千粒重小于25 g,每盤播種量45～50 g;千粒重25～30 g,播種量50～55 g;千粒重大于30 g,播種量55～60 g。浸種前1周選晴天將種子曬1～2 d,然后將曬好的種子放在陰涼、干燥處存放。通過水選精選種子,去除秕粒、霉變種子,使種子發(fā)芽率達(dá)到90%以上。雜交稻種子可能攜帶病原菌,且稻瘟病等防治難度大、成本高,故要求播種前用三環(huán)唑或咪鮮胺等藥劑浸種12h左右,再換清水浸泡12～24h,以種子破胸但芽長不超過1mm為宜。清水浸洗后用高巧等包衣劑拌種并晾曬至種子之間不粘連即可播種。

2.4 育秧介質(zhì)與秧盤準(zhǔn)備

底土選擇理化指標(biāo)符合DB5106/T16-2021規(guī)定的商品基質(zhì)攤晾半天左右,面土采用翻曬、粉碎并過2mm篩的稀土。育秧選用58mm×28mm標(biāo)準(zhǔn)硬盤。

2.5 播期與秧齡

根據(jù)前茬作物收獲期,安排播種期,保證秧苗適齡移栽,秧齡以25～30d為宜。

2.6 調(diào)整底土厚度與壓槽深度

調(diào)節(jié)播種流水線的撒底土裝置,使秧盤中育秧基質(zhì)厚度2.2～2.4cm。選裝18條壓槽器,在底土上壓出18條溝槽,同時調(diào)整壓槽器松緊螺絲,使溝槽深度達(dá)到1.1～1.2cm。

2.7 覆蓋表土與澆水

鋪底土、壓槽和播種完成后,進(jìn)入表土覆蓋環(huán)節(jié),調(diào)節(jié)覆表土裝置,使覆土后總高度與秧盤高度平齊。澆水環(huán)節(jié)水源應(yīng)混合有敵磺鈉等消毒殺毒成分,調(diào)節(jié)澆水量使凹槽部分開始出現(xiàn)積水即可。

2.8 暗化育秧

選擇平整硬實的場地作為暗化育秧場所,22～28張秧盤疊放在托盤上,頂部疊加一張有土無種子且吸滿水的秧盤作隔熱保濕層。托盤擺滿秧盤后加蓋深色厚實薄膜遮光保濕,育秧溫度以28～32℃為宜,通過加蓋或去除尼龍布應(yīng)對環(huán)境溫度劇烈變化。待種芽立針(芽長0.5～1.0cm)時通過轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備運(yùn)送至秧田擺盤。

2.9 秧苗管理

暗化結(jié)束后的秧苗應(yīng)及時擺入秧床,擺盤要求整齊一致,盤與廂面、盤與盤之間緊密接觸,擺盤后起廂溝中泥土填敷盤邊空隙,防止盤周缺水,影響整齊度。搬運(yùn)秧盤時,應(yīng)避免上下盤相互碾壓導(dǎo)致斷芽、傷芽。擺盤后應(yīng)快速灌水浸透1次,淹水以恰好淹沒秧盤為宜,保證每盤浸透,切忌淹水過深導(dǎo)致漂盤、漂土。淹水后及時排干,用50g/m2厚度的白色無紡布覆蓋,四周用泥土壓住無紡布邊緣,無紡布不宜過緊,為秧苗預(yù)留生長空間。當(dāng)秧苗生長至2葉1心時,可完全揭無紡布,如遭遇長時間 20℃以下的低溫,則需加蓋薄膜保溫。秧苗水分管理推薦采用干濕交替模式。3葉期前要求速灌速排,嚴(yán)禁長期淹水,以防爛種爛苗。整個秧苗生長期,應(yīng)采用干濕交替灌溉,秧苗澆1次透水后自然落干或排水保持土壤濕潤,之后視情況盤面泥土泛白時再澆透水一次,反復(fù)如此管理。移栽前5～7 d,采用尿素15～20g/m2施“送嫁”肥和“送嫁”藥,以保證秧苗生長旺盛,帶肥帶藥入田。施肥時應(yīng)采用對水澆施或秧床保持適當(dāng)水層后撒施,施用時間應(yīng)選擇陰天或晴天傍晚施用,切忌晴天高溫時施用。

2.10 起秧轉(zhuǎn)運(yùn)

秧齡達(dá)到移栽標(biāo)準(zhǔn)天數(shù)時,查看秧苗盤根情況。苗高超過12cm且整盤秧苗形如薄毯,從一角抓起不散不形變即達(dá)到移栽標(biāo)準(zhǔn)。如果因低溫、營養(yǎng)不足等秧苗成毯性不佳,則適量補(bǔ)充葉面肥繼續(xù)生長幾天后再觀察確認(rèn)。用運(yùn)輸車將秧盤連同托盤一起轉(zhuǎn)運(yùn)至大田。秧盤起秧時,拉斷穿過滲水孔的根系后平放秧盤,卷苗起秧應(yīng)減少秧苗莖折,秧齡越長卷幅越大,確保秧塊不變形、斷裂。如果需要在秧田處先卷苗起秧再運(yùn)輸至大田,則秧卷不應(yīng)疊放超過3層且運(yùn)輸時間盡量縮短,減少秧苗莖折發(fā)生。

2.11 機(jī)械移栽

移栽前清理好本田排灌渠系,保證水流暢通。至少提前3d足水泡田,泡田工序完成后,通過旋耕機(jī)、水田驅(qū)動耙等將耕整田塊,達(dá)到田面平整,并讓土壤沉實,防止機(jī)插時漂秧、倒秧和栽插過深,影響分蘗和產(chǎn)量。一般粘性土壤整地后沉淀2～3d,壤土沉淀1～2d,砂性土壤沉淀1d。同時控制水層,保持薄水機(jī)插。到達(dá)大田的合格秧苗即可用插秧機(jī)移栽。調(diào)整插秧機(jī)橫向移動次數(shù)為18次,同時依據(jù)移栽秧齡調(diào)整插秧機(jī)縱向取秧深度為1.3～1.8cm,秧齡越長則取秧深度應(yīng)越大。移栽完成后劃定代表性區(qū)域調(diào)查栽插質(zhì)量,并視情況漏窩補(bǔ)苗/扶正倒秧。

3 展望與思考

稻田耕作、秧苗移栽和稻谷收獲3大環(huán)節(jié)中,耕作和收獲基本實現(xiàn)了機(jī)械化,而移栽的機(jī)械化程度僅40%左右[7]。隨著高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)走向深入,落差大、面積小等制約水稻機(jī)械化生產(chǎn)的頑疾被根治,在云貴川等水稻機(jī)械化生產(chǎn)薄弱的地區(qū),以機(jī)械化帶動的水稻規(guī)模化生產(chǎn)將加速推進(jìn)。傳統(tǒng)毯苗育秧機(jī)插方式引自日本,是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的機(jī)插秧技術(shù)[8]。與人工移栽相比,常規(guī)毯苗機(jī)插雖然高產(chǎn)難度大,但多穗的群體特征保證了毯苗機(jī)插穩(wěn)定的產(chǎn)量表現(xiàn)。然而,四川省地形和氣候條件復(fù)雜,寡日高濕生境下,群體穗數(shù)多易加重病害,常常導(dǎo)致毯苗機(jī)插優(yōu)勢難以發(fā)揮,所以四川雜交稻生產(chǎn)一直以塑造大穗而非多穗群體來實現(xiàn)高產(chǎn)。常規(guī)毯苗機(jī)插種子用量大、育秧環(huán)節(jié)技術(shù)復(fù)雜導(dǎo)致的生產(chǎn)成本高企阻礙了機(jī)插秧技術(shù)的快速普及。綜合而言,毯苗機(jī)插在四川省無論從產(chǎn)量還是效率、效益的角度來說,都不具有突出優(yōu)勢,所以普及率不高。毯苗機(jī)插之后,同樣源自日本的缽苗機(jī)插進(jìn)入我國,其高產(chǎn)優(yōu)勢突出,在江蘇、黑龍江等平原稻區(qū)推廣應(yīng)用,然而相較毯苗機(jī)插高得多的成本投入限制其發(fā)展,導(dǎo)致缽苗機(jī)插難以代替毯苗機(jī)插。

針對常規(guī)毯苗機(jī)插的不足,新型機(jī)插秧技術(shù)的發(fā)展正在如火如荼的展開,機(jī)插秧技術(shù)發(fā)展進(jìn)入快車道,以往簡單的縫補(bǔ)式改良正在被革新式創(chuàng)新取代。雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)通過在播種流水線中引入氣吸式播種器,使水稻種子在秧盤中由無序撒播變?yōu)榫珳?zhǔn)條播,在匹配的插秧機(jī)取樣回數(shù)的協(xié)助下,使單位面積用種量至多降低40%,實現(xiàn)了用種量大幅降低,節(jié)約生產(chǎn)成本40元/667m2以上。而成條稀播帶來秧苗期良好的通風(fēng)透光條件,使得秧苗素質(zhì)和秧齡彈性提升明顯,為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。目前,四川省雜交稻機(jī)插已經(jīng)具備了實現(xiàn)精量條播的播種及機(jī)插條件,結(jié)合疊盤暗出苗等工廠化育秧方式,實際生產(chǎn)中實現(xiàn)大規(guī)模精量播種機(jī)插能夠有效降低雜交稻機(jī)插成本、提高雜交稻生產(chǎn)效益。雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)將成為水稻節(jié)本增效機(jī)械化生產(chǎn)的重要手段,將為打造新時代更高水平的“天府糧倉”、全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興、加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化提供裝備支撐。

然而,雜交稻機(jī)械化精準(zhǔn)條播育插秧技術(shù)也有自身的缺點,主要制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素是秧盤用量大導(dǎo)致的育秧環(huán)節(jié)基質(zhì)、秧盤消耗多。密苗機(jī)插技術(shù)也是目前機(jī)插秧技術(shù)的最新成果,通過設(shè)計更加輕巧的取秧爪和更靈活的回轉(zhuǎn)裝置,使機(jī)插秧單次取樣面積至多減少55%,配合高密度播種流水線,同步實現(xiàn)了單位面積秧盤用量降低30%以上和插秧效率提高15%以上。但大量種子無序播撒導(dǎo)致的秧苗素質(zhì)低下嚴(yán)重影響了水稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮,導(dǎo)致其在雜交稻產(chǎn)區(qū)應(yīng)用效果較差。優(yōu)化精準(zhǔn)條播機(jī)插技術(shù)和密苗機(jī)插技術(shù),使兩者創(chuàng)新兼容,實現(xiàn)用種量減少、秧苗素質(zhì)提高及秧盤用量減少,同時創(chuàng)新在四川稻區(qū)寡日高濕生境下的適應(yīng)性,構(gòu)建播栽整體化模式,彌補(bǔ)目前機(jī)插秧技術(shù)單一突破顧此失彼的短板,創(chuàng)新形成適合四川地形和生態(tài)特征的水稻機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)將是以后研究的重點和難點。

建議政府組織科研機(jī)構(gòu)或企業(yè)開展育秧和機(jī)插裝備的選型、改進(jìn)和研發(fā),育秧環(huán)節(jié)以播種精準(zhǔn)化、機(jī)械化及自動化為目標(biāo),開展水稻苗床壓槽、精準(zhǔn)密播、無盤檢測等新型播種技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)制造,集成放盤、裝盤、播種、覆土、噴淋、收盤和碼垛全流程自動化裝備,研(改)制與播種流水線匹配的精準(zhǔn)密苗變速回轉(zhuǎn)箱、取秧爪、護(hù)苗導(dǎo)軌等關(guān)鍵裝置,集成“種肥藥”機(jī)具,農(nóng)機(jī)農(nóng)藝深度融合,實現(xiàn)精準(zhǔn)條播密苗機(jī)插、側(cè)深施肥和藥劑噴灑一體化。