杂交稻机械化精准条播育插秧关键技术及展望

贾现文,宋 琴 *,杨志远,徐 杰,王良俊

(1.四川省眉山市农业农村局,四川 眉山 620020;2.四川农业大学水稻研究所,成都 611134;3.四川省仁寿县清水片区农机管理服务站,四川 仁寿 620500)

四川省是水稻生产大省、消费大省和制种大省。水稻面积、总产均位居全国前列,再生稻蓄留面积和总产全国第一,杂交水稻制种面积全国第一,稻谷总产占全省粮食产量的42%,90%以上的人口以稻米为主食[1]。四川省水稻生产中杂交稻占比90%以上[2],但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,杂交稻种植面积徘徊不前并呈下降趋势。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[3]。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[4]。

播栽环节机械化水平低一直是制约水稻机械化生产的短板[5-6]。目前,四川省杂交稻机插广泛采用毯苗机插技术,播种流水线均采用无序撒播方式,种子在秧盘中随机分布,只有播种量足够多,才能保证机插时秧爪能够抓取到秧苗,机插秧用种量达到了人工移栽的2倍以上。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,降低了生产效益。另外,毯苗机插额外的种子投入极大地推高了水稻的生产成本,妨碍了大规模推广。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,发展低成本水稻机械化播栽技术是提高四川水稻机械化水平的关键。杂交稻机械化精准条播育插秧技术采用精准条播育秧流水线,改变传统水稻秧盘撒播为气吸式定向定位精准定量条播,能显著减少用种量,增加秧龄弹性。同时配套取秧方式,显著降低机插漏秧率,并提高了水稻群体均匀度,促进了杂交稻机插种植下产量的提高以及机插种植产业化的提升。

1 技术优势及应用效果

杂交稻机械化精准条播育插秧技术通过提高种子分布均匀度,降低机插漏秧率,提高机插苗数均匀度,进而提升了杂交稻机插群体均匀度和产量,是在毯苗条件下实现杂交稻低播量丰产种植的有效方式。

1.1 精准定量,用种量减少

杂交稻机械化精准条播育插秧技术采用精准条播育秧流水线,改变传统水稻秧盘撒播的播种方式为精准定量播种,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,将传统的75～100g/盘的播种量降低到45～60g/盘,较常规毯苗机插节约35%以上用种量,实现杂交稻稀播少本种植。

1.2 气吸条播,漏秧率降低

精准条播育秧流水线创新性地将气吸式/凹槽式精准播种和压槽控水定根结合,压盘器模拟水田开沟的农艺措施在秧盘底土上开出18条凹槽,气吸式滚筒播种器则可以将种子成条地播种到凹槽中,改变传统机插种子随机撒播为种子定位定量精准条播,生长出的秧苗在秧盘中按插秧机秧爪抓取规律有序排布,保证秧爪抓取成功率,显著降低了机插漏秧率。

1.3 叠盘暗化,秧苗素质好

杂交稻机械化精准条播育插秧技术运用叠盘暗化出苗育秧,包括种子浸种消毒、催芽、播种、叠盘、保温保湿出苗等工艺,创造适宜种子出苗的环境,使得种子出苗快、整齐,提早出苗2～4d。且秧苗质量好,提高种子成秧率15%左右,出苗整齐,秧苗健壮,降低了育秧风险和成本,提高了育供秧能力、社会化服务能力及装备利用率,为杂交稻低播种量育秧提供了出苗保障。

1.4 高产高效,综合效益好

杂交稻机械化精准条播育插秧技术节省播种量的同时,秧龄弹性增加,秧苗盘根良好,秧苗素质和栽插整齐度显著提高,机插取秧均匀度提高适合构建理想均匀的杂交稻生长群体,利于杂交稻产量潜力的发挥。2022年,该项技术在眉山市东坡区试验示范,单产达12.34～12.69 t/hm2,产量较传统毯苗机插平均提高6.7%,综合效益提高95.6元/667m2。

2 技术要点

2.1 育秧播种流水线选择

杂交稻机械化精准条播育插秧技术属农机农艺高度融合的技术,应用该技术时需要选择符合要求的播种流水线。选择排种器为气吸式或凹槽式的育秧播种流水线,流水线应具有秧盘自动供盘、基质自动上料、秧盘底土铺放、秧盘定位定量气吸播种、定量覆土浇水等功能,且具有压槽功能,使成条的种子刚好落在基质上被压出的凹槽内。

2.2 秧床准备

选择背风、向阳、水源方便、地势高燥、排水良好的地块作秧床田块。制作秧床时,要求秧床厢面净宽1.4～2.0m,厢沟宽0.4～0.5m,厢沟视情况深10～15 cm。秧床土块细碎,无杂物、杂草,床面平整一致,可采用人工或机械压平压实床面。秧床四周开围沟,确保排水畅通。

2.3 种子播量确定与处理

按杂交稻种子千粒重确定播种量,千粒重小于25 g,每盘播种量45～50 g;千粒重25～30 g,播种量50～55 g;千粒重大于30 g,播种量55～60 g。浸种前1周选晴天将种子晒1～2 d,然后将晒好的种子放在阴凉、干燥处存放。通过水选精选种子,去除秕粒、霉变种子,使种子发芽率达到90%以上。杂交稻种子可能携带病原菌,且稻瘟病等防治难度大、成本高,故要求播种前用三环唑或咪鲜胺等药剂浸种12h左右,再换清水浸泡12～24h,以种子破胸但芽长不超过1mm为宜。清水浸洗后用高巧等包衣剂拌种并晾晒至种子之间不粘连即可播种。

2.4 育秧介质与秧盘准备

底土选择理化指标符合DB5106/T16-2021规定的商品基质摊晾半天左右,面土采用翻晒、粉碎并过2mm筛的稀土。育秧选用58mm×28mm标准硬盘。

2.5 播期与秧龄

根据前茬作物收获期,安排播种期,保证秧苗适龄移栽,秧龄以25～30d为宜。

2.6 调整底土厚度与压槽深度

调节播种流水线的撒底土装置,使秧盘中育秧基质厚度2.2～2.4cm。选装18条压槽器,在底土上压出18条沟槽,同时调整压槽器松紧螺丝,使沟槽深度达到1.1～1.2cm。

2.7 覆盖表土与浇水

铺底土、压槽和播种完成后,进入表土覆盖环节,调节覆表土装置,使覆土后总高度与秧盘高度平齐。浇水环节水源应混合有敌磺钠等消毒杀毒成分,调节浇水量使凹槽部分开始出现积水即可。

2.8 暗化育秧

选择平整硬实的场地作为暗化育秧场所,22～28张秧盘叠放在托盘上,顶部叠加一张有土无种子且吸满水的秧盘作隔热保湿层。托盘摆满秧盘后加盖深色厚实薄膜遮光保湿,育秧温度以28～32℃为宜,通过加盖或去除尼龙布应对环境温度剧烈变化。待种芽立针(芽长0.5～1.0cm)时通过转运设备运送至秧田摆盘。

2.9 秧苗管理

暗化结束后的秧苗应及时摆入秧床,摆盘要求整齐一致,盘与厢面、盘与盘之间紧密接触,摆盘后起厢沟中泥土填敷盘边空隙,防止盘周缺水,影响整齐度。搬运秧盘时,应避免上下盘相互碾压导致断芽、伤芽。摆盘后应快速灌水浸透1次,淹水以恰好淹没秧盘为宜,保证每盘浸透,切忌淹水过深导致漂盘、漂土。淹水后及时排干,用50g/m2厚度的白色无纺布覆盖,四周用泥土压住无纺布边缘,无纺布不宜过紧,为秧苗预留生长空间。当秧苗生长至2叶1心时,可完全揭无纺布,如遭遇长时间 20℃以下的低温,则需加盖薄膜保温。秧苗水分管理推荐采用干湿交替模式。3叶期前要求速灌速排,严禁长期淹水,以防烂种烂苗。整个秧苗生长期,应采用干湿交替灌溉,秧苗浇1次透水后自然落干或排水保持土壤湿润,之后视情况盘面泥土泛白时再浇透水一次,反复如此管理。移栽前5～7 d,采用尿素15～20g/m2施“送嫁”肥和“送嫁”药,以保证秧苗生长旺盛,带肥带药入田。施肥时应采用对水浇施或秧床保持适当水层后撒施,施用时间应选择阴天或晴天傍晚施用,切忌晴天高温时施用。

2.10 起秧转运

秧龄达到移栽标准天数时,查看秧苗盘根情况。苗高超过12cm且整盘秧苗形如薄毯,从一角抓起不散不形变即达到移栽标准。如果因低温、营养不足等秧苗成毯性不佳,则适量补充叶面肥继续生长几天后再观察确认。用运输车将秧盘连同托盘一起转运至大田。秧盘起秧时,拉断穿过渗水孔的根系后平放秧盘,卷苗起秧应减少秧苗茎折,秧龄越长卷幅越大,确保秧块不变形、断裂。如果需要在秧田处先卷苗起秧再运输至大田,则秧卷不应叠放超过3层且运输时间尽量缩短,减少秧苗茎折发生。

2.11 机械移栽

移栽前清理好本田排灌渠系,保证水流畅通。至少提前3d足水泡田,泡田工序完成后,通过旋耕机、水田驱动耙等将耕整田块,达到田面平整,并让土壤沉实,防止机插时漂秧、倒秧和栽插过深,影响分蘖和产量。一般粘性土壤整地后沉淀2～3d,壤土沉淀1～2d,砂性土壤沉淀1d。同时控制水层,保持薄水机插。到达大田的合格秧苗即可用插秧机移栽。调整插秧机横向移动次数为18次,同时依据移栽秧龄调整插秧机纵向取秧深度为1.3～1.8cm,秧龄越长则取秧深度应越大。移栽完成后划定代表性区域调查栽插质量,并视情况漏窝补苗/扶正倒秧。

3 展望与思考

稻田耕作、秧苗移栽和稻谷收获3大环节中,耕作和收获基本实现了机械化,而移栽的机械化程度仅40%左右[7]。随着高标准农田建设走向深入,落差大、面积小等制约水稻机械化生产的顽疾被根治,在云贵川等水稻机械化生产薄弱的地区,以机械化带动的水稻规模化生产将加速推进。传统毯苗育秧机插方式引自日本,是目前国内应用最广泛的机插秧技术[8]。与人工移栽相比,常规毯苗机插虽然高产难度大,但多穗的群体特征保证了毯苗机插稳定的产量表现。然而,四川省地形和气候条件复杂,寡日高湿生境下,群体穗数多易加重病害,常常导致毯苗机插优势难以发挥,所以四川杂交稻生产一直以塑造大穗而非多穗群体来实现高产。常规毯苗机插种子用量大、育秧环节技术复杂导致的生产成本高企阻碍了机插秧技术的快速普及。综合而言,毯苗机插在四川省无论从产量还是效率、效益的角度来说,都不具有突出优势,所以普及率不高。毯苗机插之后,同样源自日本的钵苗机插进入我国,其高产优势突出,在江苏、黑龙江等平原稻区推广应用,然而相较毯苗机插高得多的成本投入限制其发展,导致钵苗机插难以代替毯苗机插。

针对常规毯苗机插的不足,新型机插秧技术的发展正在如火如荼的展开,机插秧技术发展进入快车道,以往简单的缝补式改良正在被革新式创新取代。杂交稻机械化精准条播育插秧技术通过在播种流水线中引入气吸式播种器,使水稻种子在秧盘中由无序撒播变为精准条播,在匹配的插秧机取样回数的协助下,使单位面积用种量至多降低40%,实现了用种量大幅降低,节约生产成本40元/667m2以上。而成条稀播带来秧苗期良好的通风透光条件,使得秧苗素质和秧龄弹性提升明显,为高产稳产打下坚实基础。目前,四川省杂交稻机插已经具备了实现精量条播的播种及机插条件,结合叠盘暗出苗等工厂化育秧方式,实际生产中实现大规模精量播种机插能够有效降低杂交稻机插成本、提高杂交稻生产效益。杂交稻机械化精准条播育插秧技术将成为水稻节本增效机械化生产的重要手段,将为打造新时代更高水平的“天府粮仓”、全面推进乡村振兴、加快农业农村现代化提供装备支撑。

然而,杂交稻机械化精准条播育插秧技术也有自身的缺点,主要制约其发展的关键因素是秧盘用量大导致的育秧环节基质、秧盘消耗多。密苗机插技术也是目前机插秧技术的最新成果,通过设计更加轻巧的取秧爪和更灵活的回转装置,使机插秧单次取样面积至多减少55%,配合高密度播种流水线,同步实现了单位面积秧盘用量降低30%以上和插秧效率提高15%以上。但大量种子无序播撒导致的秧苗素质低下严重影响了水稻产量潜力的发挥,导致其在杂交稻产区应用效果较差。优化精准条播机插技术和密苗机插技术,使两者创新兼容,实现用种量减少、秧苗素质提高及秧盘用量减少,同时创新在四川稻区寡日高湿生境下的适应性,构建播栽整体化模式,弥补目前机插秧技术单一突破顾此失彼的短板,创新形成适合四川地形和生态特征的水稻机械化生产技术将是以后研究的重点和难点。

建议政府组织科研机构或企业开展育秧和机插装备的选型、改进和研发,育秧环节以播种精准化、机械化及自动化为目标,开展水稻苗床压槽、精准密播、无盘检测等新型播种技术和设备的研发制造,集成放盘、装盘、播种、覆土、喷淋、收盘和码垛全流程自动化装备,研(改)制与播种流水线匹配的精准密苗变速回转箱、取秧爪、护苗导轨等关键装置,集成“种肥药”机具,农机农艺深度融合,实现精准条播密苗机插、侧深施肥和药剂喷洒一体化。