杂交稻精准播种育秧机插技术

朱德峰 王亚梁 陈惠哲 张玉屏 向镜

（中国水稻研究所，杭州310006;第一作者:cnrice＠qq.com）

水稻是我国主要粮食作物，杂交稻的选育和推广为保障我国口粮安全发挥了重要作用，杂交稻种植面积曾占到我国水稻种植面积的60%以上，然而由于杂交稻种子价格高、机械化种植技术不配套、品质相对不高等因素，杂交稻种植面积在2004年以后开始呈下降趋势，但其面积仍然占我国水稻种植面积的50%以上。随着社会经济的发展，农村劳动人口逐步向城市转移，从事水稻生产的人口数量逐渐减少，水稻种植由人工种植向机械化转变[1]。其中，机插种植风险相对较低、劳动效率高，是目前保证粮食丰产稳产有效的现代化生产方式[2]。我国传统毯苗育秧机插方式引自日本，适用于常规稻，播种量较高，采用流水线撒播。北方水稻以常规粳稻为主，较适应于传统的机插种植方式，随着育秧技术的进步，秧苗素质差和返青慢的问题得到改善。但撒播导致秧苗排列不均匀，机插取秧不均匀，漏秧率较高，限制了水稻机插产量的提高[3]。另外播种量高导致秧苗素质差、返青慢、机插死苗多。由于毯苗育秧供秧方便，目前南方杂交稻机插主要应用毯苗机插技术，秧盘播种量大、秧苗质量较差，无法发挥杂交稻增产优势和潜力，降低了水稻生产效益[4-5]。杂交稻优势的发挥需要少本稀植，如何实现低播量下的高质量机插成为杂交稻规模化机插种植的“卡脖子”问题，目前应用的钵苗摆栽和印刷播种技术，虽然解决了杂交稻少本稀植问题，但是播种和育供秧过程较为繁琐，产业化瓶颈需要进一步突破。在多年对毯苗（钵毯苗）研发的技术上，中国水稻研究所提出了毯苗育秧机插的定向定位条播、定位定向机插的精准播种育秧机插方法，并联合相关企业创新了水稻精准播种流水线，配套相关机插方法，突破了杂交稻机插技术的瓶颈，并适宜于常规水稻品种机插种植，显著降低了机插漏秧率，并提高了水稻群体均匀度，促进了杂交稻毯苗机插种植下产量的提高以及机插种植产业化的提升。

1 杂交稻精准播种育秧机插的研发基础

1.1 水稻钵毯苗机插

针对水稻毯苗机插存在的问题，2006年中国水稻研究所发明了水稻毯苗和钵苗结合的水稻钵毯苗机插技术。该技术采用优势水稻钵形毯状秧盘及配套育秧方法[6]，培育出上毯下钵秧苗（图1）。毯苗插秧机通过按钵取秧，降低了机插对秧苗和根系的损伤，机插后水稻返青快，且插苗均匀。并开发了不同类型的钵毯秧苗育秧盘及育秧方法，包括9寸秧盘14条、16条和18条等不同类型秧盘，培育大钵体秧苗，初步实现定位播种和定量取秧的机插方法[7]。该技术自2009年开始在黑龙江等地示范推广，并多次被选为农业农村部水稻主推技术。近年仅黑龙江该技术年推广面积超过200万hm2，解决了北方水稻秧苗素质差、机插返青慢等关键问题[8]。在南方，该技术也在杂交稻上应用，但由于南方水稻机插育秧大多用泥浆秧板及使用硬盘，起秧相对不方便，制约了该技术大面积应用。该技术在秧盘育秧播种方式仍然为撒播，限制了播种和取秧的精准性。

图1 钵型毯状成毯秧苗

1.2 叠盘出苗育秧

水稻机械插秧中，普遍存在的问题是育秧烂种烂芽死苗及秧苗质量差，导致机插质量差，机插增产增效没有体现。水稻机械插秧中，育秧是技术要求高、风险大、问题多的关键环节，是制约水稻机插秧的瓶颈因子[9]。针对水稻机插秧的育秧问题，中国水稻研究所在21世纪早期开始水稻机插叠盘出苗育秧方法的研究，创新了机插叠盘出苗育秧方法、装备、基质及技术[10]。该育秧方法的研究成功及生产应用，具有三大优点，创新了“1个育秧中心+N个育秧点”的二段育秧新技术模式。该技术模式第一段叠盘出苗，第二段多种方式育秧。水稻叠盘出苗包括种子浸种消毒、催芽、播种、叠盘、保温保湿出苗等工艺，实现育秧自动化、智能化、工厂化。保温保湿出苗室采用自动控温控湿，创造适宜种子出苗的环境，使得种子出苗快、整齐，提早出苗2～4 d，提高成秧率。创建了小棚保温育秧、大棚育秧、露地育秧及多层育秧方式。水稻叠盘出苗育秧具有“一好二低三提高”的优点：一是秧苗质量好，提高种子成秧率15%左右，出苗整齐，秧苗健壮；二是育秧风险低和成本低；三是育供秧能力、社会化服务能力及装备利用率提高。2019年以来该技术多次入选农业农村部主推技术，在主要稻区大面积推广。叠盘出苗育秧技术的研发为杂交稻低播种量育秧提供了出苗保障。

1.3 精准播种育秧机插技术

杂交稻精准播种育秧及机插技术由中国水稻研究所首创，可以实现杂交稻稀播少本种植。杂交稻精准播种改变传统机插秧盘撒播为精准穴播或条播，改变传统机插播种按秧盘的种子克数播种为按机插丛的种子粒数播种，改变传统机插种子随机撒播为种子定位定量精准条播（图2），标准7寸盘或9寸秧盘横向分别为14条或16条，种子播种量每盘35～60 g可调。杂交稻精准播种流水线包括秧盘自动供盘、基质自动上料、秧盘底土铺放、秧盘定位压穴或条、秧盘定位定量气吸播种、定量覆土浇水。杂交稻精准播种后，采用叠盘出苗技术，确保出苗整齐，成秧率达到80%以上，秧苗健壮。杂交稻精准播种与定量取秧机插配套，根据杂交稻种植品种类型和种植季节，确定每丛机插苗数和播种粒数、秧龄和每盘取秧次数。

图2 杂交稻机插秧精准条播与传统撒播

2 精准播种育秧机插技术应用效果

2.1 低播量秧苗成毯

杂交稻机插大多采用9寸秧盘（下同），每盘播种量在70～90 g之间，播种量降低导致成毯困难。不同播种量下精准条播和撒播的成毯特性试验表明，杂交稻条播在低播量下根系盘结力好于撒播，成毯时间早于撒播（图3）[11]。杂交稻盘播种量80 g条件下，撒播和条播秧龄15 d均可成毯。在盘播种量46 g情况下，精准条播的成毯秧龄19 d，较撒播成毯时间提早5 d。生产示范表明，精准播种盘播种量在40～45 g情况下，秧龄18～20 d已经成毯。水稻机插秧成毯决定于盘播种量，更取决于秧盘中种子分布均匀性。

图3 杂交稻机插秧盘不同播种量条播与撒播育秧成毯时间比较

2.2 机插漏秧率降低

单季杂交稻甬优1540机插不同播种量，秧龄25 d情况下，与撒播育秧机插相比，精准条播机插能够显著降低机插漏秧率。在盘播种量35、45和60 g条件下，精准条播育秧的机插漏秧率分别为2.1%，0.5%和0.3%，较撒播育秧机插漏秧率平均降低9个百分点（图4）。精准条播机插漏秧率下降，不仅节省人工补苗成本，也为提高产量奠定基础。

图4 单季杂交稻不同播种量精准条播与撒播育秧机插漏秧率比较

2.3 插苗均匀度提高

连作晚稻杂交稻精准条播机插，在盘播种量45 g和70 g条件下，精准条播机插每丛2～3苗的比例达80%，而撒播机插仅为47%～50%（图5）。精准条播经定位定量播种，并与机插配套，提高了取秧精准度和机插苗数均匀度。

图5 杂交稻不同播种量精准条播与撒播育秧机插目标丛苗数比例

2.4 连作晚稻长秧龄机插

连作晚稻机插秧龄一般在18～20 d。从表1可见，精准条播盘播种量较撒播下降25%，秧龄从20 d到35 d，株高和叶龄基本没有差异。随秧龄延长，精准条播较撒播单株绿叶数和茎基宽增加更多，35 d秧龄，精准条播较撒播单株绿叶数和茎基宽高22%，秧苗干物质量高17%。

表1 低播量条播与撒播秧苗素质的比较（甬优1540）

精准条播秧苗带蘖比例较撒播提高，特别在秧龄30 d时带蘖秧苗比例精准条播处理（PS45）较撒播（PS60）提高26个百分点（图6），产量提高17.05%[12]（表2）。试验示范表明，精准播种技术在连作晚稻的应用上显示出较大的生长和增产优势。

表2 传统撒播与精准条播不同秧龄下产量及产量结构的比较（甬优1540）

图6 传统撒播与精准条播不同秧龄下带蘖苗比例的比较（甬优1540）

2.5 增产节本增效显著

2019年和2020年在浙江余杭、奉化、富阳等地试验示范表明，与传统播种量的撒播育秧机插相比，单季稻和连作晚稻杂交稻精准播种育秧机插，用种量节省29.2%，产量提高10.2%，增产50.6 kg/667 m2，增效178.7元/667 m2，同时减少了因机插漏秧缺苗补苗用工，节本增产增效显著。