邹 应 斌
(湖南农业大学,长沙 410128)
随着农村劳动力向城镇的转移,水稻生产已由人工劳动密集型的精耕细作栽培向以机械化作业为主的省工轻简栽培的方式转变。传统的水稻育苗移栽或抛秧栽培逐步减少,加之机插稻发展缓慢,取而代之的是直播栽培。直播稻的快速发展主要是因为除草剂的广泛使用和机械收割的推广应用。与移栽稻比较,在生育期相同的条件下直播稻产量不减、省工高效,但在生育期缩短的条件下直播稻产量下降,加之直播稻杂草防除困难,双季直播的季节矛盾突出。因此,基于我国人多地少的基本国情,发展多熟制作物种植是保障国家粮食安全的根本举措,育苗移栽又是基于水稻多熟制作物生产的关键技术。本文综述了水稻育秧方法及其育秧技术的发展,以为水稻育苗移栽技术的应用提供借鉴。
育秧是水稻生产的重要环节,培育壮秧是水稻高产栽培的关键技术。我国水稻育秧及移栽技术历经2000年的发展,积累了丰富的经验。桂慕文[1]就我国水稻育秧的历史回顾进行了专文报道。长期以来,“火耕水耨”一直被认为是我国祖先种植水稻的主要方式。据文献记载,东汉时期崔寔所著《四民月令》提到了“别稻”,即拔秧移栽方法种植水稻。后来进一步考证,发现汉朝不仅发明了水稻育秧,而且从洛阳到广东得到广泛应用。到了南北朝时期,发展绿肥种植,水稻种植面积有所扩大,育秧移栽与直播栽培并重。北魏时期贾思勰所著《齐民要术》对稻种选用、播种时间、整田方法、种子催芽、种子用量以及出苗后的田间管理等作了比较详细的记述,其中有关出苗后灌水控草、中耕除草、晒田促根等田间管理方法至今仍被普遍应用。汉晋以后,取得了水稻育秧技术的突破,发明了延长秧龄方法(老龄壮秧、寄秧)、拔秧方法(称为秧马)。南宋成书的《陈旉农书》中有“秧苗健壮,在于播种适时,秧田选择得当,用肥合理三者兼顾”,书中还详细记述了防止烂秧、水浆管理、秧田施肥等技术。到了明朝发明了控水旱育秧的育秧方法,以培育秧龄长的晚稻秧苗。清朝开始兴办农业学校,学习国外农业技术,开展农业试验等,秉承了从北方向南方引种配套育苗种植,以缩短生育期的方法发展一年两熟水稻种植。与此同时,水稻育秧技术也得到了快速发展,形成了水育秧、旱育秧、控水旱育秧等多种育秧方法。水稻育苗移栽,促进了我国华南地区双季稻生产的发展。从民国至解放初期,农业技术已从经验型走向科学型。在育秧方法上,早稻、中稻以水育秧为主,晚稻以控水旱育秧技术为主,并推广应用了场地小苗带土移栽、老龄壮秧、寄栽秧等育秧方法。
新中国成立后,为了防止育秧期间的低温阴雨冷害造成烂秧,作物栽培生理学者做了大量的科学研究。黄永楷[2]比较了早稻湿润育秧和薄膜育秧,指出只要掌握寒潮规律和合理调节温度、水分、氧气三者间的关系,可避免烂秧。崔溦和汤佩松[3]从栽培生理上肯定了湿润育秧的优越性,指出湿润育秧有利于保持种子萌发和幼苗生长的适宜环境条件,培育壮秧。20世纪80年代以后,随着薄膜、无纺布等覆盖材料的应用,生产上常采用保温育秧方法,例如薄膜、地膜、无纺布覆盖育秧、大棚温室育秧、工厂化设施育秧,基本上解决了我国北方一季稻育秧及南方双季早稻育秧期间的低温烂秧问题。水稻育秧及其栽插技术的发展,进一步促进了我国长江流域多熟制水稻(稻—稻、稻—麦、稻—油、稻—稻—油)生产的发展。
水稻秧苗的类型多种多样,主要是由于分类方法的不同。根据秧田的整地方法和土壤水分状况的不同,可分为湿润育秧、旱床育秧、折衷育秧、小苗带土育秧;根据育秧的场地不同,可分为稻田育秧、场地育秧、大棚育秧、工厂化育秧;根据秧床覆盖保温材料的不同,可分为薄膜育秧、地膜育秧、露地育秧;根据育秧基质的不同,可分为泥浆育秧、基质育秧、无土育秧;根据水稻秧苗的栽插方式不同,可分为手插秧、机插秧、抛秧/丢秧;根据秧苗栽插秧龄的不同,可分为小苗秧、中苗秧、大苗秧。
关于水稻壮秧的标准,前人已有不少报道。大多认为健壮的秧苗应短而粗,无病斑,生长整齐,地上部茎叶粗而矮,地下部根系生长有力。壮秧移植后返青快、发根力强、分蘖旺盛、枯叶少、新叶多。壮秧的生理特点是短而粗壮,干物质积累多。在碳水化合物和氮素含量均较高的基础上,碳/氮比高。培育壮秧要从精选种子做起。在水稻黄熟期选种留种,选取大而饱满的种子,其发芽势强。早在1959年,毛礼钟[4]指出壮秧移植后发根快、氮素吸收能力强。早稻要求生长快、返青快、分蘖早,秧苗需要保持高的氮素含量,组织比较柔嫩,称为“嫩壮秧”。晚稻秧田期间和移植时气温高、秧苗容易徒长,要求秧苗保持较高的碳氮比。晚稻秧龄长、生长快,称为“老壮秧”。但是,由于不同地点水稻育秧方式和秧苗栽插秧龄的不同,壮秧的标准也不尽一致(表1)。
表1 水稻不同育秧方式的秧苗素质比较
近年水稻设施育秧技术得到快速发展,一是发明了印刷播种技术和真空吸喷播种技术等播种新方法[13~15],使得水稻种子能够均匀定位播种,大幅度降低机插水稻的种子用量,降低生产成本;其次是发明了农作物秸秆育秧板替代育秧基质或泥浆,既方便了机插秧育秧,又降低了其育秧成本和提高了农作物秸秆的利用率[16~19];三是引进和创新了钵苗机插秧技术和钵形毯状育秧技术,大幅提高了机插秧苗的栽插质量[20~22]。
湿润育秧,即合式秧田,是指在秧田开沟、分厢播种、泥浆踏谷、薄膜覆盖,播种后以湿润或浅水灌溉为主的育秧方法。湿润育秧从20世纪60年代开始推广应用,在前期湿润管理,苗期看天定水,整个育秧期间保持土壤湿润的育秧方法。后来各地对湿润育秧作了不少改进,如江苏、浙江、湖南、江西等省实行了由密播改稀播,降低播种量的方法;改浸种不催芽播种为保温催芽播种,提高了催芽整齐度的方法;提出了以安全抽穗开花期和秧龄弹性来确定适宜播种期的方法。
在低温阴雨条件下,湿润育秧播种后需要加盖覆盖物保温。覆盖物包括地膜、薄膜、彩色薄膜、无纺布等。我国于20世纪60年代初开始研究薄膜覆盖育秧[23],70年代初开始研究有色薄膜覆盖育秧[24,25],90年代初开始研究无纺布覆盖育秧[26]。由于当时塑料制造工业落后,直到70年代末生产上才开始应用薄膜覆盖育秧,90年代开始应用地膜覆盖育秧。至于无纺布覆盖育秧,于近10年才应用生产。薄膜、地膜、无纺布等覆盖保温育秧,具有提早播种、防止烂种烂秧、提高秧苗素质、增加产量等优点,深受农民欢迎。
由于湿润育秧技术的普遍适应性,后来生产应用的两段育秧、塑盘育秧(抛秧、机插秧)等都是基于湿润育秧技术,或是沿用了湿润育秧的管理方法。值得指出的是湿润育秧由于操作方便、适用性广、加之秧苗生长稳健,至今仍是湖南省乃至我国水稻育秧的主体技术。
旱育秧是一种节水型的育秧方式,特点是旱整地、旱管理,土壤中氧气多,秧苗根系发达,活力强,移栽后发根快,成活早。早在20世纪60年代,湖北麻城、宜昌,云南路南,浙江温州、瑞安,江西乐平及安徽至德等地农民习惯采用旱育秧,即在播种后秧田一直保持湿润,在移植前仅仅灌一次水,使秧块变硬,便于连苗带土移植[27]。旱育秧不易烂秧,旱秧比水秧生长快、移栽后返青快、分蘖发生早、有效分蘖多[28]。与湿润秧苗比较,秧苗素质好、抗逆性强,还表现为矮壮、茎粗、叶宽、根多、干重大。后来,进一步研究了简化旱育秧方法,即适应于水稻旱育秧的大棚结构,床土改良灌溉、经济用秧及机械插秧的育秧方法[29]。为了调控旱秧田的土壤水分,日本专家进行了人控恒温试验,指出低温条件下比高温条件下适宜的育秧水分含量高。方展森等[30]在早春大棚旱育秧条件下,以中壤土盆栽,研究证明大棚旱育秧最适宜土壤水分为田间持水量的70%,下限为60%~65%,上限为80%。蔡仲锡等[31]从1965年开始系统研究旱育秧技术,到1984年提出了水稻旱育大、中苗稀植高产栽培技术,在辽宁省进行了较大面积的生产应用。
旱育秧大面积应用于水稻生产最先开始于东北三省。湖南省于1991年开始引进原正市先生的水稻旱育秧栽培技术,1992年开始应用于早稻育秧[32]。为了加快旱育秧的生产应用,由湖南省农业厅组织了全省旱育秧研究协作组,重点对早稻旱育秧的生理特性进行了系统的研究,结果证明旱育秧苗比湿润秧苗地上部矮壮、分蘖和叶片表皮毛增多,气孔开度增大、叶脉变薄、气腔变小,根系发达、总根数、白根数、根干重、根毛和根系吸收面积增大,根尖和叶肉细胞体积变小、排列更紧密,根尖细胞更扁平、根尖通气组织分化延迟,根系活力、植株氮素和碳素同化能力、植株持水能力和发根能力增强[33]。尽管旱育秧的总体效果优于塑盘育秧,塑盘育秧又好于水育秧[34],但由于旱育秧操作繁琐,加之秧苗容易发生立枯病,旱育秧技术至今在湖南早稻育秧上尚未得到普遍应用。
折中(衷)秧是指按照水稻幼苗需水特性来调整土壤水分状况,从而达到提高秧苗素质的一种育秧方式,即是做好的水秧田进行旱育秧的方法,在浙江鄞县当地农民称为“燥田秧”。“燥田秧”既不能太湿润,又不可太干燥,要做到既没有滞水,但又是湿润的。毛礼钟[4]指出,所谓折中秧是指旱耕水种的第一阶段与旱育秧相同,秧苗2叶期开始灌水,以后灌溉和管理则仿照水育秧的办法。秧田后期的灌水具有提高秧苗总的干物质重,提高碳/氮,提高秧苗含氮量的优势。其技术要点如下:(1)选择平整的稻田冬耕,用锄头削去稻茬残根,铺一层腐熟的有机肥。按秧厢宽1.3 m开沟做苗床,沟宽25 cm,将土壤均匀分散在两边,沟深10 cm左右。床面施基肥,用四齿耙或平耙将土与肥料混合整平。(2)灌水不漂子。种子处理按一般方法进行,浸种不催芽或仅催芽破口,播种后用扫帚轻轻扫一下,或用滚轴压平。在厢沟内慢慢放水上床面,保持浅水层。(3)排水覆盖。晴天排水落干覆盖,看当时气候变化情况和种子发芽长短决定,到种子开始长芽发根,就排水覆盖。气温低播种后5~6 d,气温高2~3 d就可进行。(3)覆盖物的配制。土壤湿润,幼芽生长依赖阳光和空气,可采用粉煤灰掺腐熟马粪覆盖,既能透气,又能吸热提高地温。也可采用混合的腐熟稻草粪土,能达到保湿、透气、防雨的效果。(4)保水施肥。覆盖后开始出苗,种子苗出齐后灌水。
折中育秧方法是指采用旱育水管的育秧方法,虽然尚未在生产上应用,但如果技术能够到位,仍然不失为可优先选择的水稻育秧方法。
场地育秧包括小苗带土移栽育秧和机插水稻的基质育秧,主要采用密播、短秧龄、带土浅插,具有省秧田、省种子、省肥、省工、增产的效果。技术要点:(1)作床。选地势高、平坦、背风向阳、浇水方便的空闲地、场地作苗床基地。土壤作底的苗床由于不保水,可铺一层旧塑料布垫底。苗床场地上用粗草绳或土做埂围成130 cm宽秧畦,秧畦间隔20 cm宽,用作走道。在秧畦上铺2~3 cm厚的河泥或以细碎过筛的熟土混合20%~30%的猪粪,施适量的硫铵及过磷酸钙。(2)播种。苗床床面平整后,浇一次透水,抹平后即可播种。将种子浸种,露白时播种。每公顷播种量7500 kg左右,做到匀播,泥不见天,籽不重叠。播后覆盖细土或粉煤灰。(3)管理。浇水要少量勤浇,保持畦土湿润。在种子出苗现青后,适当控制水分,使幼苗扎根良好,在气温变化时要注意保温防冻,以免发生死苗。在起秧前2~3 d,停止浇水。
日本水稻小苗带上移栽,在20世纪50年代末及60年代初是以人工手插为主的。1966年以后,随着插秧机的发展,移栽机械化的程度提高较快。其中,小苗带土移栽的机械化提高更快些[35]。湖南省在20世纪70年代由于缺少薄膜覆盖,生产上小苗带土移栽多采用切碎的绿肥覆盖秧床保温。总之,水稻场地育秧操作方便,比大棚育秧和工厂化育秧的成本大幅度降低,各地正在发展水稻场地育秧,以满足水稻规模化、机械化生产的需要。
设施育秧包括工厂化育秧和塑料大棚育秧。日本在20世纪50年代末期引进我国湖南耒阳的插秧机及插秧技术,并于1961年大力推广温室小苗(有土)育秧,使育苗农艺与机械工艺相结合,很快实现了插秧机械化。后来着手发展水稻工厂化育秧,其育秧设备及技术要点是:①前处理。除工作室外,包括筛土机、肥料搅拌机、水槽、催芽设备、育秧盘装土和播种设备、育秧盘等,将育秧盘装土播种、覆土浇水等作业实现了自动化。②出苗处理。出苗期要求室温为30~32℃的恒温温度,采用亮处出苗和暗处出苗两种方式。③绿化处理。秧盘架上放置多层育秧盘和温床中平放育秧盘,温床中平放育秧盘的方式占地面积大,但可用喷洒器浇水,提高工效。④“蹲苗”处理。“蹲苗”阶段摆放育秧盘的方式与绿化阶段一样,可自动浇水。
国内湖北、江苏、湖南等省于20世纪70年代末开展了多种多样的工厂化育秧和机插配套的试验示范,实现了机械化厂房无土育秧、机播、机插“三配套”[36]。工厂化育秧是近年根据机插秧栽培的需要发展起来的新技术,各地设计了具有高度自动化设施的智能温室用于水稻育秧。
水稻温室育秧从70年代开始示范推广,特别是杂交水稻的大面积种植,各地大力推广温室育秧以培育多蘖壮秧。温室育秧有加热温室和生物能温室两种。由于温室可以人工控制秧苗所需要的温光水肥等条件,不受恶劣天气的影响,有效地防止了烂种、烂芽、死苗,出苗整齐,同时具有省种、省工、省水的特点,为寒地水稻、南方早稻育秧工厂化,播种插秧机械化开辟了新途径。
近年,我国各地建设了智能化育秧工厂,以商品基质替代土壤进行基质育秧,实行水稻软(硬)盘育秧及与抛秧配套的育秧。软盘分无孔软盘和有孔软盘两种,无孔软盘主要用于机插秧和人工插秧,有孔软盘可用于水稻抛秧。软盘育秧能节省秧田,力争为机械化插秧创造条件,在地多人少、劳动力紧张地区发展很快。抛秧有两种类型:直接抛栽大田和两段育秧过程中的抛寄。抛寄能节省两段育秧中寄栽秧苗的用工,减轻劳动强度等。
水稻育秧基质板是指利用作物秸秆制成育秧板,在育秧时将育秧板摆放在秧床上,基质板下垫放编织袋布和无纺布,直接播种育秧。
在工厂化设施育秧的基础上,日本田坂幸平等早在1996年就研究了长毯机插水稻无土育苗插秧技术[37]。长毯式育秧方法采用无土栽培,育秧盘规格为600 cm(长)×28 cm(宽)×5 cm(深)的育秧盘,用循环营养液供应秧苗的生长。在育秧盘上铺无纺布,用播种器均匀撒播经浸种消毒和催芽的种子。为了提高长毯式秧苗运送效率,同时研发了长毯式秧苗卷紧技术,即用PVC管作内芯,采用回卷法将秧苗卷成筒状。
设施育秧能满足专业化、商品化育秧的需要。根据农民的需要安排品种和育秧数量,插秧时按要求将秧苗提供给农民,收取服务费。发展商品秧,育秧技术和质量有保证,能提高育秧物资的利用率,降低育秧成本。
①两段育秧。为了满足长秧龄、大苗栽插的需要,生产上常采用两段育秧。两段育秧大多采用温室、地膜育秧育成约1.5叶的小苗,再寄栽到秧田培育成多蘖壮秧,在南方作为多熟制水稻的主要育秧技术得到推广应用[38,39]。两段育秧具有节省用种,提高成秧率,增强秧苗素质,延长秧龄弹性,缓解季节矛盾,增加稻谷产量等特点。20世纪80年代,湖南常德在杂交晚稻生产中普遍采用“双两大”育秧技术[40],即在水稻秧田播种,当秧苗2叶期时将秧苗按照1∶6的秧田与大田之比寄栽,可延长秧龄到8叶期再移栽到大田。目前,两段育秧技术的人工寄栽有逐渐被抛寄取代的趋势,但在人多地少、作物多熟种植季节矛盾突出的地区仍然是值得推广应用的水稻生产技术。
②隔层育秧。是利用有孔薄膜、无纺布代替塑料软盘的一种操作简单、容易掌握、投资少、成本低的水稻育秧方法,包括床土及隔离膜的选择、床土配制、种子处理、精细播种、农膜调温、肥水管理等。用这种方法培育的秧苗干物质积累多、根系发达、成苗率高,秧苗抛栽后分蘖早、分蘖多、够苗早。
隔层育秧实现了与秧苗机插、抛栽的衔接与配套[41,42]。对于机插的秧苗,秧龄一般控制在25~40 d,配备专用切刀将盘结一起的秧苗切成宽度28 cm、长60~120 cm的秧片,实现与插秧机的衔接、配套。这对于扩大晚稻迟熟品种种植比例,延长水稻的营养生长期,增加干物质积累,培育适龄老壮秧、抢季节、避免“寒露风”危害均有利。
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