防卡喷播器喷播对丘陵山区水稻直播速度及均匀度的影响

刘帮银，张微微，王楚桃，何永歆，蒋 刚，欧阳杰，朱子超，管玉圣，熊 英，李贤勇，黄乾龙*

(1.合川区粮油发展指导站，重庆合川 401520；2.重庆市水稻工程技术研究中心，重庆 400060)

播栽是丘陵山区水稻生产机械化难度最大环节，水稻直播是直接将种子播于大田的一种省工、高效、轻简栽培方式，不需育秧、移栽，适合机械化生产[1]。目前，我国水稻直播栽培技术研究相对滞后[2]，生产实践中仍存在缺乏专用水稻品种、全苗匀苗难、配套机械少、整地及播种质量较差、草害严重、根系分布浅、群体抗逆性差、易倒伏等诸多问题[3-4]。无人机播种技术及拖拉机驱动播种机的应用，虽能解决水稻直播的部分问题，但丘陵山区受地貌起伏不平、田块大小不一、破碎不规整的限制，无人机和大中型机械直播难以大面积应用，出苗不均匀仍是丘陵山区水稻直播存在的主要问题之一。因此，研究适宜丘陵山区水稻直播的高效播种方法对促进水稻直播技术推广具有重要意义。

针对水稻直播出苗不均匀的问题，多数学者的研究集中在归纳适宜直播水稻品种的特征特性、总结直播关键技术要点、综述直播技术研究进展等方面[4-8]。仝远乐归纳总结了适宜直播的水稻品种特点，认为低温发芽能力强、苗期耐寒性好、中胚轴伸长能力强、光敏感性强、抗倒能力强或根系发达是适宜直播水稻品种的基本特征特性[4]。农机学者的研究多集中在宜机化地区的精量播种器械研制[9]，如Maleki等研制了一种螺旋槽式排种器，播种均匀性好，但成穴性较差[10-11]；曹成茂等设计了一种气吹异形孔勺轮式排种器，采用坡状型孔，播种性能优于其他型孔，排种性能可满足水稻穴直播的农艺要求[12]。然而，关于丘陵山区水稻直播质量问题(出苗不均匀)的研究鲜有报道，生产上缺乏适宜丘陵山区水稻直播的轻便播种器械。基于此，笔者利用空气动力学原理，在储种箱的下种口设置可控主动下种装置，防止卡种、出种不畅，在出种口利用空气动力吹散种子，防止种子落地不匀，研制出播种均匀、效率高、易于携带的防卡喷播器。试验以耐低氧发芽的优质杂交水稻品种神9优28为材料，通过与丘陵山区普遍采用的机动喷播器喷播、人工撒播两种直播方式相比较，验证防卡喷播器的播种速度和均匀度，为筛选出适宜丘陵山区水稻直播的高效播种方法，助推水稻直播栽培技术在丘陵山区的推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料选用耐低氧发芽的优质杂交水稻品种神9优28，发芽率93.6%，千粒重21.3 g，由重庆市农业科学院水稻研究所提供；播种器械为刘帮银等自主研制的防卡喷播器和容量15 L的机动喷播器，均由重庆市合川区粮油发展指导站提供。

1.2 试验地概况

试验地位于重庆市合川区云门街道凤林村(106.35°E，30.06°N，海拔248 m)村集体流转土地，田块经过农业综合开发条田化改造，排灌方便，土质和肥力较均衡。土壤为沙溪庙组发育的灰棕紫色水稻土大眼泥田，中壤土，耕作层厚15～20 cm，肥力中等。

1.3 试验方法

试验于2020年4—5月进行。采用单因素完全随机区组设计，设防卡喷播器喷播、机动喷播器喷播和人工撒播3种处理，每处理重复3次。播种前用清水浸泡种子24 h，清水淘洗、晾干明水，用驱鸟剂拌种后摊晾1 h，用3种直播方式进行直播，播种量30 kg/hm2，每重复播种面积为0.2 hm2。

采用湿润直播方式，4 m幅宽开厢，厢面无积水，厢沟深15 cm，保持排水畅通；4月20日播种，三种播种方式由一人完成。播后第二天喷施30%丙草胺可湿性粉剂(1.5 L/hm2)加10%氰氟草酯乳油(1.5 L/hm2)封杀除草。播种至3.5叶，保持厢面土壤湿润无明水。

1.4 测定项目

1.4.1 直播速度

测定完成单位面积播种所用时间，以每小时播种面积来衡量直播速度，单位为hm2·h-1。

1.4.2 直播均匀度

在播种后，采用“S”型取样法对不同播种方法田块进行取样调查，每种播种方式、每个重复随机抽取3个调查点，每点调查面积为1 m2(1 m×1 m)，将1 m2分为100个0.01 m2(10 cm×10 cm)的小方块，调查每个小方块内的种子粒数。根据种子千粒重测算，每个小方块理论上应有种子1.4粒，因此，以每个取样点中含有1～2粒种子的小方块数量的百分比衡量直播均匀度，单位为%。

1.5 数据处理

采用Excel、南京农业大学提供的DPS14.10软件进行数据统计分析，采用Duncan’s新复极差法进行多重比较。百分比数据转化为反正弦平方根数据后进行方差分析，未转化的平均值及其标准误列于表内。

2 结果与分析

2.1 三种直播方式对直播速度的影响

三种直播方式的直播速度方差分析显示(见表1)，区组间F值不显著，表明本试验区组间土壤平整度差异小，试验结果的精确度高；不同处理间的直播速度差异达极显著水平(P<0.01)。

表1 三种直播方式的直播速度方差分析

三种直播方式的直播速度多重比较结果表明(见表2)，不论是5%显著水平还是1%显著水平，不同直播方式对直播速度的影响有显著差异。人工撒播的直播速度为0.28 hm2·h-1，防卡喷播器喷播的直播速度为0.56 hm2·h-1，机动喷播器喷播的直播速度为0.82 hm2·h-1。防卡喷播器的直播速度比人工撒播快1倍，比机动喷播器直播慢31.7%。

表2 三种直播方式的直播速度多重比较

2.2 三种直播方式对直播均匀度的影响

观测统计每种直播方式单位面积调查点内不同种子粒数的小方块数量，并计算其平均值及占比(见表3)，可以看出，三种直播方式均是种子粒数为1粒的小方块和种子粒数为2粒的小方块占比较大；防卡喷播器喷播种子粒数1粒的占比最大，达38.3%，未出现种子粒数为5粒的小方块；人工撒播、机动喷雾器喷播都是种子粒数为2粒的占比最大，分别为28.1%、30.7%，且有少量种子粒数为5粒的小方块。防卡播种期喷播的均匀度优于机动喷播器喷播和人工撒播的均匀度。

表3 三种直播方式单位面积内不同种子粒数小方块占比

三种直播方式的直播均匀度方差分析显示(见表4)，区组间F值不显著，表明本试验区组间土壤平整度差异小，试验结果的精确度高；不同处理对直播均匀度的影响差异达极显著水平。

表4 三种直播方式的直播均匀度方差分析

三种直播方式的直播均匀度多重比较结果表明(见表5)，不论在5%显著水平下还是1%显著水平下，不同直播方式对直播均匀度的影响有显著差异。人工撒播的直播均匀度为52.8%，防卡喷播器喷播的直播均匀度为72.8%，机动喷播器喷播的直播均匀度为60.1%；防卡喷播器喷播的直播均匀度显著高于人工撒播和机动喷播器喷播的直播均匀度。

表5 三种水稻直播方式的直播均匀度多重比较

3 小结与讨论

水稻直播栽培技术不受茬口限制，具有省秧田、省工、省力、节约成本、提高水分利用率、经济效益高等优势，适应我国水稻轻简化、集约化、规模化栽培发展趋势，是实现我国水稻低成本、高效益栽培的主要途径之一[13-14]。徐富贤等针对冬水(闲)田稻区地处丘陵地带，稻田地理分布高差较大、多数田块面积小且不规则等问题，开展了人工直播技术及其肥料高效利用研究，并通过不同直播方式的生产适用性与经济性比较，形成了四川地区水稻电动机喷直播技术[14]。电动机喷直播栽培仍然存在出苗不均匀问题，需要匀苗补稀，一定程度上限制了丘陵山区水稻直播技术的推广，出苗不均匀带来的全苗问题一直是直播稻产量不高不稳的首要问题[15]。

基于此，针对丘陵山区制约水稻直播技术推广的出苗不均匀问题，笔者设计了一种便携式防卡喷播器，通过与机动喷播器喷播和人工撒播对比研究，验证其播种速度和播种均匀度。结果表明在本试验条件下，防卡喷播器的直播速度达到0.56 hm2·h-1，比人工撒播快1倍，较机动喷播器喷播速度慢1/3左右；防卡喷播器的直播均匀度达到72.8%，极显著高于人工撒播和机动喷播器喷播。防卡播种器喷播可更好地协调丘陵山区水稻直播速度与直播均匀度的关系，播种均匀度好，为后续高产稳产奠定了基础，适宜在丘陵山区水稻直播中推广应用。