南方双季稻栽植机械化发展的影响因素和关键技术措施*

徐峰，刘德普，彭俊明，何林

(1. 农业农村部农业机械化总站，北京市，100122； 2. 广东省现代农业装备研究所，广州市，510630)

0 引言

粮食安全是国家安全的重要基础，是“三农”工作的头等大事。粮食丰产离不开机械化的支撑，当前三大主粮综合机械化率均达到85%以上，已基本实现机械化，补短板、挖潜力成为当前粮作机械化发展的主旋律。水稻是我国三大主粮作物之一，常年种植面积30 000 khm2以上，总产2.1亿吨左右，是中国人饭碗里的第一大口粮作物，在保障国家粮食安全方面具有绝对重要地位。2020年水稻耕种收综合机械化率84.35%，在三大主粮作物中机械化率最低，其中种植机械化率仅有56.30%，特别是南方稻区种植机械化率在30%左右(含机插秧、机直播)，四个双季稻主产省机插秧水平38%，双季稻区栽植机械化已成为全国粮食生产全程机械化的最大短板，严重威胁国家粮食安全。找准影响双季稻栽植机械化技术推广的因素，完善技术措施，提高双季稻栽植机械化水平越来越迫切[1]。本文深入分析南方双季稻栽植机械化现状，找出与其他稻区机械化水平差距和制约因素，遴选出适宜三种南方双季稻机械化栽植技术模式，提出有针对性的技术措施和发展建议。

1 南方双季稻区栽植机械化现状

1.1 双季稻对保障粮食安全至关重要

水稻已基本形成长江中下游单季稻区、西南稻区、南方双季稻区、北方稻区四大种植区域。当前增加粮食产量，一方面是扩大种植面积，另一方面是提高粮食单产。因耕地面积有限，单纯依靠扩大耕地面积提高水稻产量的道路已很难走通；水稻单产已处于高位运行，提升潜力有限；发展双季稻，提高复种指数，已成为粮食增产最大的潜力。2020年，双季稻产量为60 500 kt，占全年稻谷总产量的28%，地位举足轻重。近年来双季稻面积下滑较快，2019年为9 330 khm2左右，比2012年减少了2 330 khm2，2020年受国家惠农政策拉动，双季稻面积有所增加，但恢复有限。当前机械化水平高低是影响农民种植意愿的关键因素之一，所以提升双季稻区种植机械化水平是稳定和恢复双季稻面积的重要因素，对保障国家粮食安全至关重要[2]。

江西、湖南、广东、广西四省区是双季稻主产区，2019—2021年全国早稻年平均播种面积4 640 khm2(表1)，四个主产区早稻年平均面积4 006 khm2，占全国早稻种植面积的86.2%。另外，四个主产区的双季稻是水稻种植主要方式，广东、广西双季稻面积占本省水稻总面积的98%以上，江西、湖南双季稻面积占本省水稻总面积分别为73%和69%。可见，抓好南方四省区双季稻机械化生产对提升全国双季稻机械化水平起决定性作用。

表1 2019—2021年双季稻主产区种植情况Tab. 1 Planting in main double cropping rice producing areas in 2019—2021

1.2 双季稻区机械化种植水平低

2020年全国水稻栽植机械化率可以分为四个层次：辽宁、吉林、黑龙江等北方稻区栽植机械化率最高，超过90%；江苏、安徽、湖北等长江中下游单季稻区栽植机械化率次之，超过50%；江西、湖南、广东、广西等双季稻区栽植机械化率较低，为25%～45%；云南、贵州、重庆等西南稻区最低，为5%～30%，如表2所示。

表2 2020年我国水稻主产区机械化种植水平Tab. 2 Mechanized planting level of main rice producing areas in China in 2020

北方稻区基本实现机械化，不存在问题。长江中下游单季稻区水稻种植机械化率也较高，而且增长很快，问题不大。云南、贵州、重庆等西南稻区，丘陵梯田、山垅田面积较大，机耕道等基础设施、田块条件都难以适应机械化，受自然条件限制短时间难以快速提升，解决的办法主要是高标准农田建设和宜机化改造。2020年，南方双季稻区主产区四个省的水稻种植机械率仅为38%，比全国低了18个百分点，差距很大。据调研，晚稻机插秧水平8%左右，远低于单季稻地区种植机械化水平[3]。

1.3 双季稻区机具保有量少

双季稻区插秧机机械拥有量偏少，而且高速插秧机比例很低，主要以手扶插秧机为主。按水稻耕地面积计算，2020年，每千公顷拥有水稻插秧机数量：黑龙江88.5台(高插40.5台)，江苏为65.1台(高插22.7台)，湖南为9.3台(高插2.4台)，广西为11.7台(高插0.9台)，江西为5.4台(高插0.9台)，广东为7.7台(高插1.7台)。四个双季稻主产区每千公顷拥有水稻插秧机数量均不到15台，与黑龙江省相差7～16倍，高速插秧机数量相差16～45倍。

1.4 手工直播呈蔓延趋势

近年来，双季稻地区手工直播出现蔓延趋势，部分地区直播比例甚至超过70%，主要是由于直播省去育秧和移栽两个环节，与移栽稻相比，具有无缓苗期、成熟期早、省工、省力等优点，生产程序大大简化，技术更轻便，成本更低，每公顷成本6 000元左右，比机插秧低750元，如表3所示。

表3 早稻机插和直播不同环节成本对比Tab. 3 Cost comparison of different links of early rice mechanical transplanting and direct seeding 元/hm2

但是直播的危害性也很大，容易受低温等异常气候影响导致减产，根系浅遇到台风天气容易倒伏，多年直播后杂草快速增多，一般要使用除草剂3次，而机插秧一般使用1次，直播大量使用除草剂造成农田污染加重，难种优质稻，发生杂稻，米质下降等突出问题，由此带来水稻生产风险加大威胁粮食安全[4-6]。江西早稻栽植技术模式比对结果显示(表4)，早稻直播产量比机插低654 kg/hm2，综合效益比机插低1 020元/hm2。

表4 早稻机插和直播模式收益对比Tab. 4 Comparison of benefits of early rice mechanized transplanting and direct seeding modes

2 主要制约因素

日本、韩国以及我国东北、江苏地区等单季稻区主要是毯状苗育机插技术，但这项技术在我国南方双季稻特别是晚稻上的推广应用遇到瓶颈，主要是由于育秧规模、秧苗栽插的时间、插秧机的能力，以及前茬作物腾出的时间(茬口)合理的匹配关系[7]。

2.1 茬口衔接难以把握

南方双季稻区一般7月中旬收获早稻、7月下旬栽插晚稻，9月20日左右必须实现安全齐穗(出穗率大于75%)才能丰收，否则容易遭受秋季寒露风(气温连续几天低于22 ℃)低温危害造成空壳瘪粒、导致减产。传统的机插秧秧苗盘根错节，机插入土时会损伤根系、需要7 d左右的缓青期，导致水稻生育期延长7～10 d，对季节本就紧张的双季稻无疑是雪上加霜，较长生育期的晚稻品种容易在9月下旬遭受寒露风影响产量。优质品种特别是市场畅销的优质品种往往是生育期偏长的品种，农户要开展双季稻机插就必须牺牲稻谷产量和品质，不得不使用短生育期的品种，生育期与产量品质难以在机插秧上很好协调。

2.2 晚稻长秧龄机插难

晚稻7月栽插，育秧期间高温高湿，秧苗生长难于控制，容易徒长，形成超秧龄、长秧龄大苗，另一方面晚稻生育期偏紧，生产上也十分需要长秧龄大苗栽插。但是毯苗插秧机适宜秧龄20 d、株高20 cm左右的中小苗，用于移栽长秧龄毯苗容易造成“搭桥、推秧、伤秧”等问题，不利于秧苗栽后正常发育生长。另外，目前晚稻以杂交籼稻为主，要求每穴单少本栽插，对育插秧机械要提高育苗播种精度和插秧时精确移送精度，目前育、插秧机械精度有待提高，不太适合晚稻的长秧龄、单少本精量栽插的需求。

2.3 机插秧经济效益低

南方双季稻区相对北方平原田块小且分散，农村劳动力相对充足，小农生产仍占较大比例，土地流转比例不高，种植规模1.33 hm2以下的农户占大多数。广东、湖南等地人工抛秧比例很大，一个人工抛秧一天的作业效率跟机插秧的作业效率也不差，但是小农户购置插秧机成本高，投资回收期长，而且由于种植习惯的惯性，改用机插困难较大。由于晚稻育插秧投入产出比低，多数农户不太愿意接受机插晚稻，转向只种一季水稻，或直播方式播种晚稻以降低成本[8]。

2.4 机插技术不够轻简

农民喜欢轻简型栽培方式，目前双季稻区机械化移栽与人工插秧、抛秧和直播相比，技术难度相对较大，整个育秧过程操作繁琐，只要有一个环节出了问题，就有可能前功尽弃，而且双季稻生长期不好把握，品种选用不好，会影响水稻产量。水稻直播与移栽相比，双季稻改为单季稻，虽然减少了产量，但用工大大减少，成本也大大降低，受到农民的欢迎[9]。

2.5 社会化服务程度低

由于双季稻区土地流转少，生产规模偏小，水稻品种不统一，限制了商品化供秧，而且双季稻秧龄弹性差，运输成本高，导致机械化育插秧的社会化服务能力不足，现有农机合作社以满足自身农业生产需要为主，专门从事机育机插、以社会化服务为主的专业化服务组织不多，加上秧苗中心偏少，供应半径有限，限制了机插服务范围。插秧机利用率低，又影响农机服务组织的积极性，形成恶性循环，南方双季稻区水稻机插秧水平始终徘徊不前。

3 适宜南方双季稻机械化栽植技术

经过多年试验验证和示范推广，大钵体毯状苗机械化育插秧、水稻机械化有序抛秧、水稻钵苗摆栽技术等三种适用双季稻区的机械化栽植技术逐渐成熟，能有效解决传统毯状苗机插存在的缓青期长、秧龄弹性小、晚稻品种选择范围窄、比较收益低等瓶颈问题[10-13]。2021年，在江西南昌开展了南方双季稻早稻栽植机械化不同技术模式比对试验(表5)，包括育插秧的农资、劳动力、机具折旧等成本投入，产量收入和综合效益比较，试验比对结果与全国平均试验数据基本相当。

表5 早稻机械化移栽不同技术模式综合效益对比Tab. 5 Comparison of comprehensive benefits of different technical modes of mechanized transplanting of early rice

3.1 大钵体毯状苗机械化育插秧技术

充分发挥水稻钵体苗栽培高产优质的农艺技术优势和机插秧高效精准机械化作业优势，系统集成大钵毯苗秧盘、精准对位精量播种、秧苗秧期综合管理、高速机械栽插等关键技术，缩短插秧后秧苗缓苗期、延长了适宜机插秧龄，解决了双季稻区水稻适宜生育期不足难题。

1) 缓解茬口紧。与现有水稻毯状苗育秧盘比较，采用大钵体毯状苗秧盘育秧，既可以突出水稻钵体苗的栽培技术优势，同时还可使秧苗成苗后能够连成一体，满足插秧机作业要求。由于育苗钵体较大，育秧基质营养充足，可培育高素质壮秧大苗，提高秧苗秧龄。秧龄为25～40 d，比常规育秧增加5～10 d秧龄，缓解了农时紧张。

2) 降低灾害风险。该技术伤根少、缓苗期短，与常规插秧作业比较，可提前10～15 d收获，有效减少了晚稻遭遇寒露风危害的风险，保障了丰产稳产。

3) 促进农药减施。可有效拟制杂草生长，减少病虫害的发生几率，每季可减少除草剂和农药的施用次数2～3次，对降低农业污染、保护生态环境、实现水稻绿色生产意义重大，社会效益及生态效益巨大。

4) 增产增收明显。具有早生快发技术优势，低节位有效分蘖多，穗型整齐，成熟度好，综合增产效果明显。江西早稻试验测产平均数据显示，与传统机插秧作业比较，每公顷增收稻谷675 kg以上，增幅10%～20%，单季纯效益增加1 050元/hm2以上。

3.2 水稻机械化有序抛秧技术

有序抛秧机把适龄钵体秧苗按农艺要求和规范，有序的抛掷到大田的技术，属机械抛秧农艺方式的创新，技术模式主要为钵体软盘育秧，并采用取秧带夹持式取秧、通过平板送秧转换成水平式抛秧，完成秧苗的带土移栽，优势明显。2020年湖南早稻机械化有序抛秧面积增加66.6 khm2。

1) 稳产增产。机抛不伤根、不缓苗，秧苗入土及时且入土浅，一般为0.5～1.0 cm，具有发根能力强，吸收养分快，返青期短，茎秆粗壮，抗倒伏性强等优点，全生育期缩短3～7 d，倒伏率较直播低了10个百分点，减少了晚稻遭遇寒露风危害的风险。有序机抛水稻低节位分蘖多，优势分蘖比例大，高峰苗数多，有效穗多，结实率明显提高。江西早稻试验测产平均数据显示，机抛较传统机插增产幅度为8%以上，单季新增纯效益150元/hm2以上。

2) 药剂减施。秧苗行列整齐有序，而且克服了人工抛秧无序不均、杂乱无章、不利通风和田间管理及机械化作业的弊端，有利于均匀养分和光合作用。该技术要求大田水深10 mm，同时抛掷的秧苗没有返青期，其生长速度远大于杂草，挤占了杂草的生长空间，减少了除草剂的用量。通过提高抛秧密度，减少化学氮肥的施用，试验表明早稻种植密度从30万蔸/hm2提高到33万蔸/hm2时，纯氮施用量减少30 kg/hm2。

3) 适应性广。作业适用范围广，因为行距和株距可调，水稻有序抛秧机适应作业的季节更广，适应不同栽植密度要求的品种更广，单季稻、双季稻均适用。可一次抛秧13行，幅宽达到2.5～3.9 m，适合于不同密度有序抛栽。综合作业效率为0.8 hm2/h，是8行高速插秧机的1.2～1.5倍，手抛秧的10倍左右。

3.3 水稻钵苗摆栽技术

采用日本“五步栽插法精准作业，大苗带钵无植伤移栽”水稻钵苗插秧机核心技术，融合我国“密植增产”“边际优势增产”等水稻现代农艺种植技术。该技术除了大钵体毯状苗机械化育秧技术的缓解茬口紧的优点外，还有以下优势[14-16]。

1) 密植增产。由于钵苗机插可培育秧龄30～35 d 秧苗，与毯苗机插或直播水稻相比，将水稻生长季向前延伸10～15 d，可利用更多的温光资源。实现水稻体苗机械化密植移栽，每公顷钵苗机插秧基本穴数可在(12.75～30.75)万穴之间调整，基本苗足，穗数多，为中小穗型水稻密植增产奠定了基础。江西早稻试验测产平均数据显示，钵苗摆栽较传统机插增产幅度达22%，单季纯效益增加1 800元/hm2以上。

2) 绿色种植。中长秧龄钵体大苗，有利于稻田前中期建立3～5 cm水层，通过封闭的水层，抑制稻田杂草种子萌发与生长，实现以水抑草、生态控草。同时，可降低有害生物影响。抗逆性强，病情指数降低67%左右，减少化肥农药使用。

3) 适宜综合种养。在泥脚深度30～45 cm的深泥脚条件下，可实现一次六行的水稻钵苗机械化精准移栽，突破了乘坐式插秧机移栽作业泥脚深度小的技术瓶颈，是综合种养绿色发展模式中“三低”田块水稻机播的首选技术。

4 发展建议

当前，解决双季稻栽植机械化问题的技术条件日趋成熟，加大政策扶持和适用技术推广应用，加快提高双季稻区水稻种植机械化率，努力成为推动双季稻面积增长的新引擎。

4.1 因势利导明确适用的主推技术

水稻机械化栽植环节技术丰富、模式多样，目前有机插秧、机直播及机浅栽三种主流方式，衍生出毯苗、钵毯苗、有序抛秧、钵苗摆栽、长秧龄、穴直播、无人机飞播等多种技术模式。技术路径多了，容易出现选不对选不好的问题。要在试验示范的基础上，根据本区域农艺特点、种植习惯科学选定先进适用的技术路线，比如湖南、广东抛秧技术推广得好，农户对抛秧的田间管理技术已经熟悉，改用机械有序抛秧的话农民很容易接受，可因势利导推广有序抛秧技术；江西有钵毯苗、长秧龄试验示范基础，可以进一步扩大推广面积。另外在双季稻区推广难的地区，或在水稻生长一季有余、二季不足的地区，利用再生稻生育期短、种植成本低、省工省力的优势，大力推广再生稻技术，将再生稻计入双季稻种植面积。

4.2 推动技术模式熟化优化集成化

针对双季稻区茬口紧、水稻生育期变化等难题，运用系统思维，着眼于周年生产全局，要加强技术模式对比和试验示范，遴选主推技术和适用机具，总结提炼不同品种不同区域水稻机械化生产的工艺路线、技术模式、机具配套、操作规程、运行机制。针对目前3种适用技术存在的应用难度大、使用复杂，生产成本高问题，联合研究单位和企业持续推动技术完善、应用简化，形成适合双季稻的轻简、高效、节本、适用的机械化生产技术模式和综合解决方案，实现作物品种、栽培措施和机械化技术的集成配套，切实解决南方双季稻区水稻种植环节关键问题[17]。

4.3 提高插秧机和育秧中心补贴力度

装备是提升机械化水平的基础，目前南方双季稻区机械化率低的主要原因之一就是栽植机具保有量偏少，而且成本偏高，农民难以承受。充分利用农机购置补贴政策，提高高速插秧机、有序抛秧机、钵苗移栽机等适用机具的补贴额，鼓励各地实施省级、市级累加补贴，将补贴比例提高到50%，切实降低农民购机成本，提高购机的积极性，加快提高机具保有量。目前育秧中心建设投入很高，种植规模200～333 hm2需要一次性投入(200～500)万元，可探索成套设施装备方式，开展水稻育秧中心建设补助试点，制定育秧中心建设技术规范，通过以奖代补、先建后补的方式，验收合格后兑现补助资金。按照服务面积和辐射范围做好育秧中心布点规划，确保育秧服务距离适中、覆盖到位[18-20]。

4.4 提升机械化育插秧社会化服务能力

积极培育机械化育插秧服务主体，加大资金政策的扶持力度，推进水稻生产全程机械化综合农事服务中心创建升级，全面提升农机社会化服务能力。鼓励农民土地流转和生产托管，通过农机大户、农机专业合作社、社会化服务组织等新型主体，开展代耕、代育、代插等水稻种植全程机械化服务，着力解决小农户育秧难、无机用、成本高等问题。鼓励双季稻区利用中央财政农业生产社会化服务项目资金优先对水稻机插(播)、工厂化育秧等关键环节进行作业补助，降低农民育插秧作业成本。

4.5 多渠道开展形式各样的技术培训指导

机插秧的技术推广难点和应用风险在育秧，一方面要加快配套育秧生产装备机械化、自动化、智能化建设，实现规模化集中育供秧，另一方面要加强育秧技术的培训与指导，将育秧的每一环节、每一技术细节落实到位，全面提升苗期管理水平和育秧技术水平，提升育供苗质量、能力和效益。聚焦水稻机械化种植实际问题，以农民需求为关注点，开展作业演示、技术讲解、操作体验、互动答疑等参与式、体验式推广田间日活动，不仅要请技术专家，也要请“土专家”，做给农民看，带着农民干，手把手教农民使用主推技术。

5 结语

南方双季稻机械化栽植水平较低，严重影响国家粮食安全，破解南方双季稻栽植机械化发展制约因素迫在眉睫。大钵体毯状苗机械化育秧、水稻机械化有序抛秧、水稻钵苗摆栽技术三种适宜南方双季稻机械化栽植的技术，有效解决双季稻茬口衔接紧、生育期短、经济效益低等问题，增产增收效果明显。持续推动大钵体毯状苗机械化育秧、水稻机械化有序抛秧、水稻钵苗摆栽技术完善、应用简化，形成轻简、高效、适用的技术方案，进一步发挥技术优势。加大政策补助力度，提高育插秧机具装备保有量，扩大育秧中心建设规模，加快在南方双季稻地区因地制宜推广先进适用水稻栽植机械化技术装备，为我国粮食安全提供坚实机械化技术支撑保障。