遼寧稻區機械化寬窄行移栽技術研究進展與應用分析

李躍東 董立強 楊鐵鑫 馬亮 隋國民* 王雙 寧寶常

（1 遼寧省水稻研究所，沈陽 110101；2 燈塔市農業農村事務服務中心，遼寧 燈塔 111399；第一作者：daozuosuo@163.com；*通信作者：guomin666@126.com）

遼寧是我國粳稻主產省之一，年均種植面積約50萬hm2，其稻谷單產和稻米品質均處于國內較高水平[1-2]。近年來隨著機械化的應用和生產經營規模的擴大，遼寧省已基本實現了育苗、移栽和收獲等生產過程機械化，為地區水稻高質量發展提供了良好的生產作業基礎[3-5]。技術的革新和農業發展結構的改變對地區水稻生產提出了新要求，新時代下水稻生產需兼備節本、綠色、高效和優質等特點[6-7]。

水稻機械化寬窄行移栽是將傳統機插秧行間等距調整為“寬行-窄行”間距插秧方式，形成縱向大小壟，充分發揮邊際效應，通過改善植株間通風和透光性，使葉面積指數增加、葉片壽命延長和干物質積累加速，從而實現優質高產與節本增效[8]。據不完全統計，目前已有包括久保田、久富、錦禾等近10 種寬窄行插秧機進行機插秧作業[4,9-12]。基于2018—2022 年機械化寬窄行移栽技術在遼寧稻區的應用情況，歸納總結了其田間表現及應用效果，提出相關技術發展建議，以期為遼寧稻區水稻機械化生產高質量發展提供參考。

1 寬窄行移栽方式的產生

在水稻生產上過窄行間距通風透光差，葉片相互蔭蔽，光合能力下降，導致干物質積累減少，產量降低；過寬行間距雖能提高邊際效應，但漏光嚴重，總生產能力不高。近幾年，關于水稻寬行-窄行組合的田間試驗已初步探明，行間距配置是實現水稻高質量生產的重要措施[2,9]。隨著現代作物生產機械化水平不斷提高，先進農藝技術的高質量實施越來越依賴于農機技術的配套，這使得機械化寬窄行插秧機應運而生[8,13]。

圖1 不同株行距插秧方式示意圖

寬窄行插秧機通過改變移秧箱和分插機構的結構，獲得寬窄行移栽效果。根據育苗方式可分為毯苗寬窄行插秧機和缽苗寬窄行插秧機；根據移栽行距可分為固定寬窄行插秧機（37 cm+17 cm、33 cm+17 cm、30 cm+25 cm、40 cm+20 cm 和34 cm+16 cm 等）和可調寬窄行插秧機；根據田間移栽效果可分為等穴距寬窄行插秧機、不對稱三角寬窄行插秧機（Z 字形）和穴距不等寬窄行插秧機（回字形）。受水稻品種類型、土壤水肥條件差異、生產地域地形條件和傳統移栽習慣等因素影響，各地區選擇寬窄行插秧類型不一[2,4,14]。

2 寬窄行移栽方式下水稻農藝性狀變化

2.1 產量及其構成因素變化

寬窄行通過調整栽插密度和行距配置，能有效改善作物群體結構，合理的群體構成能增強作物群體的通風透光性，有效防止光照不足帶來的光能損失，從而使作物群體更加有效利用光能，提高光能利用率，增加作物葉面積指數和干物質積累[15-16]。嚴田蓉等[17]研究表明，在重施基蘗肥條件下，寬窄行栽培和三角形栽培方式下的田間群體結構有受光優勢，更易在前期得到優勢群體，生物產量增加，庫容量擴大，形成“源”足“庫”大的高產基礎。寬窄行配置方式能有效協調穗數和穗粒數，增大群體穎花量，充分發揮水稻單株生產力，促進光合物質生產與轉化，從而攻取高產。

圖2 寬窄行移栽田間示意圖

董立強等[4]在遼寧中部平原稻區進行多年水稻寬窄行試驗，發現以遼粳401 為供試品種，寬窄行（37 cm+17 cm）方式在苗期保證全苗，分蘗期整個植株可接受光照，該時期呈現出寬窄行；拔節期當莖稈形態由扁變圓的初期，葉片擴張使得此時獲得最大的光截獲面積，該時期寬窄行消失；隨著生育進程的推進，抽穗期前劍葉挑出，植株個體形態收斂，寬窄行再次出現；齊穗數達到約470 萬/hm2，此時株高105 cm 左右，寬行恰好可為水稻上3 葉提供太陽輻射所需的角度空間，提供良好的受光姿態，且可降低紋枯病發生；隨著籽粒灌漿的進行，穗部受到重力影響開始下垂，群體有效穗數達到412 萬/hm2，穗部覆蓋了冠層，寬窄行再次消失，成穗率達到85%以上，較當地常規等行距種植平均產量提高7%以上。

2.2 水稻根系及肥料利用變化

寬行和窄行間隔栽插形成了地上部分和地下部分的行內、行外分布格局，造就了理論上行外區域生長優勢和行內競爭劣勢，可以改善水稻根系形態與生理特征，提高地上部生理活性[18-19]。其中，寬窄行三角形栽培方式，在行間、株間、根層間均形成不對稱結構，為根系生長發育提供空間配置。此外，隨著分蘗的發生、葉片的伸展和穗部灌漿的彎曲使得寬窄行在生育期內出現“消現”現象，可在保障有效穗數的基礎上提高40 cm、60 cm 冠層透光率[14]，生育進程中可使陽光照射到寬行，提高了植株底層和地表溫度，促進了根系的生長發育，增強了根系從土壤中吸收養分的能力，為地上部生長輸送更多養分，改善地上部的生長發育，提高產量[20-21]。

自2015 年農業農村部實施化肥施用量“零增長”行動以來，持續推進化肥減量增效工作成為水稻栽培技術熱點研究方向[22]。水稻在適當擴大行距時，可改善植株形態特征，使中后期的生產優勢得到充分發揮。嚴田蓉等[17]研究表明，在重施基蘗肥的條件下，寬窄行栽培和三角形栽培方式可使水稻生物產量增加，庫容量擴大，為高產形成“源”足“庫”大的基礎。寬窄行栽培以其較高根系生理特性和分布形態特征，促進了單位面積高質量的有效穗數和成穗率，在相同肥料投入量的條件下提高了肥料利用率，水稻得以高產。筆者近年通過對遼寧中部平原稻區不同分蘗類型水稻品種栽植試驗調查結果表明，寬窄行模式下大穗少蘗型品種（鐵粳11 等）前期源足，應注重穗肥施用以達到“疏流”“強庫”和“促粒飽滿”以質取勝的增產目標；穗粒兼顧型品種（遼粳401、遼粳419 等）和小穗多蘗型品種（鹽豐47等）營養生長期優勢明顯，應注重蘗肥施用以達到“早發精壯”和“促蘗成穗”以數取勝的增產目標。

2.3 病蟲害發生情況變化

相較于傳統等行距模式，水稻寬窄行種植模式溫光生產效率約提高19%[4]，同時株間濕度降低，有利于后期田間管理，提高單位面積產量。同時寬窄行能夠有效降低水稻病害發生，減少農藥噴灑量和殘留量，從而保證水稻品質和高產。寬窄行群體結構優良，還可降低倒伏發生，減少由倒伏帶來穗部著水引發霉變等造成的產量損失和品質下降，同時降低機械化收獲難度[8，23]。馬亮等[14]對遼寧省盤錦和東港稻蟹種養田植保防控成本分析研究表明，寬窄行模式可降低紋枯病和稻瘟病發生概率，減少2 次化學防控，兩地分別可節約成本1 200 元/hm2和900 元/hm2。

寬窄行在生育進程中寬行、窄行的間隔分布為水稻群體提供了優良的通風透光通道，在群體生物量最大的拔節期可降低紋枯病發生，使得葉片和莖鞘保持健康狀態，為光合作用提供更多更有效的截獲面積[24-25]。

3 寬窄行移栽生產方式優化及效益分析

目前水稻機插秧生產多為等行距移栽，受農業技術、農業機械化、社會經濟發展和產業革新多重因素影響[26-27]，機械化寬窄行的興起、改良與應用還需進一步完善和提升方能大規模推廣。在技術層面做好農機與農技的結合、水稻農藝性狀與農機適應的基礎上，在社會層面和經濟層面做好機械的更迭周期與農民的經濟采購能力、種稻者的心理期望值與機械帶來的綜合回報調研分析，將有助于水稻機械化寬窄行移栽技術的高質量發展。

3.1 寬窄行移栽方式下農機與農技的結合

農藝技術主要著眼于產量，忽略農機作業適應性，而農機側重于針對不同的種植模式，研究出不同作業要求的機械，而與農技的結合缺乏研究[28-30]。水稻機插秧不僅要嚴格符合插秧機作業質量的標準，同時還要有利于水稻高產優質的形成。孫良等[9，13]研究表明，水稻缽苗Z 字形寬窄行移栽將Z 字形寬窄行種植和缽苗移栽相結合，可有效提高水稻品質和產量。鮑偉君[10]在久保田SPV-6C 型高速水稻插秧機基礎上改進，設計出一種可調寬窄行的高速水稻缽苗插秧機移箱，實現了精準取苗和栽插，發揮出寬窄行種植的優勢。王磊等[29]設計了一種平面非圓齒輪圓錐齒輪組合傳動的空間行星輪系水稻缽苗寬窄行移栽機構，更好滿足了水稻缽苗寬窄行移栽的農藝要求，實現了寬窄行機插秧高效優質作業。

適宜農藝技術的升級與農機器具的優化設計為寬窄行栽植模式提供了強有力的理論和技術支撐，進而滿足高質、精準、低損水稻生產移栽發展要求[31]。前人[18-19，32]研究結果表明，移栽損傷表現為手插秧>缽苗機插秧>毯苗機插秧，這對以毯苗條件下如何提升機插秧作業效果提出最嚴格要求。筆者對錦禾2ZG-8KZ 高速插秧機近3 年寬窄行移栽的質量調查結果表明，該寬窄行插秧機可滿足機插秧國家標準要求[33]（表1）。

表1 寬窄行機插秧性能指標

3.2 寬窄行移栽方式下生產投入和產出效益分析

農業科技發展和技術革新的最終目標是為農服務，降低投入、提升效益、穩定產出是水稻生產發展追求的目標[2]。機械化寬窄行移栽的應用和推廣，意味著插秧機的更新與技術的更迭，這對生產者和農機具經營者的一次性投入提出了新要求。目前，國內已經量化生產的寬窄行插秧機市場銷售價格每臺在10 萬元人民幣左右，已經在黑龍江、吉林、遼寧、浙江、安徽和江蘇等省份進行了示范推廣，取得了較好的結果。馬亮等[14]研究表明，機械化寬窄行移栽可有效提高中低產田水稻產量，提升綜合效益，其中稻蟹種養田效益最高可達2 974.1 元/hm2。徐亞丹等[32]研究表明，寬窄行可解決再生稻生產過程中收獲機履帶碾壓頭季稻稻樁的問題，通過合理增大栽植行距以增大履帶行走行距，為再生稻產量提高、效益提升提供前茬基礎。

本研究團隊在遼寧中部平原稻區調研結果顯示，平均更新插秧機需10 萬元左右，使用周期約20 年，年平均插秧面積50 hm2，一次性前期投入折合每年每1 hm2不足100 元，按照前人研究增產率2%～10%計算，按當地水稻產量9 750 kg/hm2左右、稻谷單價約2.5 元/kg 計算，收益遠高于投入成本。此外，寬窄行可降低病蟲害發生，減少生育期內人力、物力投入，進一步降低投入成本，為水稻優質、綠色栽培提供了新方式，亦提升了稻作生產的生態效益。

4 發展與展望

水稻機械化寬窄行移栽以其增產、增效、降低病蟲害和節約投入的技術特點，形成了遼寧中部稻區“兩增兩降一節約”生產模式，得到了示范區域和應用者的充分肯定。然而，水稻機械化寬窄行移栽還應在移栽質量標準化、輔助駕駛智能化、插秧施肥一體化等方面加強研究，實現水稻高產高效和綠色生產。