水稻“播噴同步”和“插噴同步”封閉除草技術(shù)

楊永杰 張建萍 唐偉 于曉玥 陸永良

（中國水稻研究所/水稻生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310006；*通訊作者：luyongliang@caas.cn）

稻田雜草防治是一項(xiàng)極為重要的工作，我國稻田常見的危害性雜草有60 余種，大體可歸為禾本科、莎草科、闊葉草三類，禾本科雜草危害最重，主要有稗草、千金子、雜草稻等，禾本科雜草根系發(fā)達(dá)，生長繁殖快，能很快成為優(yōu)勢種群，掠奪性的侵占水稻養(yǎng)分和空間，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)；莎草科和闊葉雜草主要有異型莎草、鴨舌草、丁香蓼、水竹葉、耳葉水莧等，作為次代優(yōu)勢種群大面積發(fā)生，并與水稻爭水、爭肥、爭光，嚴(yán)重干擾水稻生長[1-2]。據(jù)調(diào)查，全國各生態(tài)稻區(qū)均受雜草危害，與采取除草措施的稻田相比，未除草機(jī)插田產(chǎn)量損失可達(dá)45%左右、直播田產(chǎn)量損失高達(dá)75%以上甚至絕收[3]。目前，由于一些地區(qū)土地流轉(zhuǎn)置換、旱地改水田、水稻旱作等，原本發(fā)生在干旱、半干旱、濕潤溝渠的雜草如看麥娘、狗尾草、雙穗雀稗、菵草、稻李氏禾、播娘篙等進(jìn)入稻田，進(jìn)一步加重了雜草危害[4]。

我國稻田農(nóng)事管理較為粗放，化學(xué)除草仍是目前最經(jīng)濟(jì)有效的防治辦法。稻田常用的化學(xué)除草劑主要有滅生性、封閉類和莖葉處理等3 類，有一些除草劑兼具封閉除草和莖葉處理的雙重效果[5-6]。不同類別的除草劑有不同使用方法。一次性滅生性處理是指在水稻種植前噴施草甘膦、草銨膦、敵草快等除草劑殺死所有植物，降低雜草基數(shù)隨后進(jìn)行土壤翻耕；封閉處理可分為種植前封閉和種植后封閉，即在水稻種植前/后噴施封閉類化學(xué)除草劑進(jìn)行防治，如乙草胺、硝磺草酮、噁草酮，以降低田塊中雜草發(fā)生比例；第三種是莖葉處理，也是防控雜草的最后補(bǔ)救措施，在雜草3～5 葉期噴施除草劑如氰氟草酯、氟氯吡啶酯、惡唑酰草胺等，從而殺滅稻田雜草[7-8]。專家一致認(rèn)為，封閉處理是較為經(jīng)濟(jì)穩(wěn)妥的雜草防控手段，除草劑價(jià)格比莖葉類除草劑普遍要低，能夠早期防控（雜草較小），能大幅減輕后期除草壓力，在保障水稻生長優(yōu)勢和產(chǎn)量形成方面起關(guān)鍵作用[9]。

封閉類除草劑施用技術(shù)和施藥器械多年來仍未改善。傳統(tǒng)噴藥器械主要包括擔(dān)架式噴霧器、背負(fù)式噴霧器、彌霧機(jī)等，主要依靠人力開展除草劑噴霧工作，不僅增加水稻種植戶的勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)和種植成本，其防治效果受人為因素和工作環(huán)境的影響較大[10]。使用無人機(jī)搭載除草劑噴霧，存在專業(yè)駕駛機(jī)手和無人機(jī)使用成本高、除草劑漂移問題顯著等缺點(diǎn)。另外，隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，大量農(nóng)村勞動(dòng)力向城市轉(zhuǎn)移，水稻種植及除草勞動(dòng)力短缺問題突出，亟待探索經(jīng)濟(jì)高效的除草劑施用方式，研發(fā)非接觸、機(jī)械化、輕簡易操作的噴霧裝置，篩選與之配套的綠色、安全、高效的除草劑[4，11]。

近年來，為解決直播稻田/移栽稻田草害重、防治難的問題，科研工作者和農(nóng)藥企業(yè)共同努力，探索出了適合同步機(jī)械化用藥的除草技術(shù)，也研發(fā)和篩選了新型的安全封閉類除草劑產(chǎn)品，同時(shí)能夠完成水稻種植及雜草化學(xué)防控兩項(xiàng)繁重工作，為保障我國水稻的安生產(chǎn)起到了關(guān)鍵作用[12-13]。針對(duì)水稻機(jī)直播田，中國水稻研究所研發(fā)了“播噴同步”機(jī)械化封閉除草技術(shù)[12]，在“播噴同步”技術(shù)積累基礎(chǔ)上，又針對(duì)機(jī)插稻田研發(fā)了“插噴同步”封閉除草技術(shù)。

1 水稻機(jī)械直播“播噴同步”技術(shù)

我國水稻種植方式主要包括移栽、水直播、旱直播、拋秧等，并在各地區(qū)形成特有的種植習(xí)慣。水直播可分為機(jī)械直播和人工直播，因其省去了育秧、拔秧和插秧等栽培環(huán)節(jié)，具有勞動(dòng)力投入低、節(jié)約水資源等優(yōu)勢。水稻機(jī)械精量穴直播技術(shù)近年來發(fā)展較快，機(jī)械化深淺溝播種，配套選用抗病蟲害、抗倒伏的品種，取得了較好的應(yīng)用效果，在長江中下游及華南地區(qū)、寧夏等地種植面積較大。但與人工直播一樣，由于水稻前期生長慢、競爭力弱，干濕交替環(huán)境，導(dǎo)致稻田雜草生長快、雜草治理難等問題極為突出[9，14]。中國水稻研究所針對(duì)該難題，研發(fā)了水稻機(jī)械直播“播噴同步”封閉除草技術(shù)。該技術(shù)采用高壓霧化噴施裝置，在直播機(jī)播種時(shí)同步噴施除草劑，噴霧均勻，霧滴精細(xì)，施藥后在土壤表面形成了一層均勻的藥液封閉膜，能有效抑制雜草的出芽和生長，解決機(jī)械直播帶來的雜草防控難問題，初步實(shí)現(xiàn)了化學(xué)除草的機(jī)械化噴霧工作，省工省時(shí)省力[12]。

1.1 “播噴同步”技術(shù)研究現(xiàn)狀

中國水稻研究所稻田雜草組研發(fā)的“播噴同步”裝置由藥液箱、藥液泵、噴頭、高壓藥液管、電源等組成。藥液箱采用60 L 車載防腐專用藥箱，隔膜式藥液泵鑲嵌在藥液箱上，防止多余的管路及零部件丟失。噴頭采用高壓霧化扇形噴嘴，最小霧滴達(dá)136 μm，霧化效果好，精準(zhǔn)均勻噴施在直播田土表面，最大程度發(fā)揮了農(nóng)藥效率。田間試驗(yàn)結(jié)果表明，除草劑減量15%也能達(dá)到相同的除草效果。該技術(shù)為減少除草劑環(huán)境壓力，助力實(shí)現(xiàn)我國“2020 年化肥、農(nóng)藥使用量零增長行動(dòng)”目標(biāo)提供了新思路[6，12]。3 種型號(hào)（ST110-01、ST110-015 和ST110-02）噴頭用水量分別為120、150、195 L/hm2，型號(hào)選擇根據(jù)風(fēng)力大小確定，0～3 級(jí)風(fēng)選用ST110-01 噴頭、4 ～5 級(jí) 風(fēng) 選 用ST110-015 噴 頭、6 ～7 級(jí) 風(fēng) 選 用ST110-02 噴頭，防止除草劑藥液漂移[15]。這套裝置在多年實(shí)地應(yīng)用中不斷改進(jìn)，產(chǎn)品已趨于成熟并搭載直播機(jī)具一起銷售，在湖南、安徽、江西、浙江、江蘇、四川等水稻種植大省全面推廣，均取得良好的種植和防治效果。

研究團(tuán)隊(duì)已對(duì)“播噴同步”封閉除草技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。經(jīng)過多年多點(diǎn)試驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)篩選了可用于播噴同步用藥的酰胺類、磺酰脲類等多種除草劑，這些除草劑單劑或混配使用，試驗(yàn)條件下水稻成苗率均在80%及以上，安全性好，與未施藥處理相比，藥后20 d靶標(biāo)雜草封閉效率均達(dá)到85%及以上[16]。張建萍等[15]研究表明，同步噴施120 g/L 噁草酮乳油+10% 芐嘧磺隆可濕性粉劑（360+30 g/hm2）復(fù)配劑，對(duì)機(jī)直播田水稻安全性良好，與未施藥對(duì)照相比，藥后20 d 出苗率均在84.9% 及以上，施藥48 d 后對(duì)稗草、闊葉草以及莎草的密度和鮮質(zhì)量防效均達(dá)95.0%及以上，持效期長。張建萍等[17]采用“播噴同步”技術(shù)，除草劑選用推薦劑量的掃氟特+芐嘧磺隆、噁草酮+芐嘧磺隆，藥后25 d 水稻成苗率分別為87.6%和82.3%，滿足了生產(chǎn)對(duì)水稻成苗率的要求，采用種衣劑能提高水稻的成苗率。對(duì)多年生莎草發(fā)生嚴(yán)重的稻田可使用掃氟特+芐嘧磺隆，對(duì)田間莎草和闊葉草較多、禾本科雜草較少的稻田建議選用丙草胺+芐嘧磺隆。張建萍等[6]發(fā)現(xiàn)，采用“播噴同步”技術(shù)，選用33%嗪吡嘧磺隆水分散粒劑（有效成分99.0 g/hm2）處理，水稻出苗率為96.2%，藥后48 d 對(duì)稗草、闊葉草和莎草植株的密度和鮮質(zhì)量防效均達(dá)98.0%以上。

另外，直播田雜草防治已經(jīng)是熱點(diǎn)和難點(diǎn)。王在滿等[11]采用水稻精量穴直播機(jī)，加裝了同步噴施除草劑裝置，發(fā)現(xiàn)同步噴施丙草胺（商品名掃茀特）處理，土壤中丙草胺降解速度較常規(guī)方法（播后3 d 噴施）慢，對(duì)水稻出苗率和雜草控制效果較好，產(chǎn)量與常規(guī)管理措施差異不顯著，節(jié)省了除草勞動(dòng)力成本，而噴施二甲戊靈后嚴(yán)重影響水稻成苗率，出現(xiàn)藥害。姜心祿等[18]也認(rèn)為，丁草胺（新馬歇特）和吡嘧磺隆可作為“播噴同步”技術(shù)的可選除草劑。

1.2 “播噴同步”封閉除草技術(shù)要點(diǎn)

1）田塊平整：田塊之間單排單灌，整地要平，確保播時(shí)田間無坑洼無積水，積水淹種是水稻發(fā)生藥害、出苗率低的主要原因，建議提前2 d 排水沉降，水稻立針期前確保開溝排水，防止雨天積水淹灌。2）盲谷播種：種子按常規(guī)消毒和浸種，一般浸種36～48 h，早稻氣溫較低可催芽12 h 至種子破胸露白，瀝干水不催芽。催芽后播種容易堵塞影響直播機(jī)下種，也易造成除草劑藥害[19]。3）兌水量：采用高壓霧化扇形噴頭，兌水量與直播機(jī)牽引動(dòng)力、行駛速度相關(guān)，需用清水測算除草劑兌水量，然后選用無雜質(zhì)干凈水根據(jù)兌水量配置除草劑溶液。4）除草劑選擇：除草劑選擇應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仄贩N、氣候、草相等情況，選擇經(jīng)過本地試驗(yàn)并且安全性高的除草劑，禁止使用非經(jīng)驗(yàn)證的除草劑產(chǎn)品，并嚴(yán)格按照除草劑說明推薦用量施用，嚴(yán)禁加量，使用粉劑類除草劑時(shí)需大水量溶解并沉降棄渣，防止堵塞噴頭。5）選擇晴好天氣：播前了解短期天氣情況，確保播后有6～12 h晴好天氣，盡量避免播種后短時(shí)間內(nèi)降雨，否則影響防治效果。6）田間管理：3 葉期前一般不上水，如遇連續(xù)高溫天氣，田塊開裂達(dá)1 指，可上“跑馬水”，切忌大水漫灌、深水泡灌。

“播噴同步”封閉除草技術(shù)對(duì)稻田雜草防控來說是一項(xiàng)新技術(shù)，經(jīng)過幾年的探索、試驗(yàn)和示范，總結(jié)了一些技術(shù)要領(lǐng)，但我國水稻種植區(qū)的情況千差萬別，生產(chǎn)中不確定因素較多，該技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中總會(huì)遇到許多的問題[4]。例如，盡管多次強(qiáng)調(diào)當(dāng)天播種作業(yè)完畢需要清理播種裝置，以免稻種發(fā)芽堵塞直播機(jī)排種孔，也要清理除草劑噴霧裝置的濾網(wǎng)和噴嘴，防止噴頭堵塞影響噴霧質(zhì)量和效果，但仍未得到重視，影響了該技術(shù)的應(yīng)用效果；其次，丘陵地區(qū)有不少過水田，施藥后大雨將藥液帶到下游過水田，很容易產(chǎn)生藥害。因此，各地運(yùn)用中要在充分理解和掌握該技術(shù)核心要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，一定要因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，充分發(fā)揮當(dāng)?shù)氐募夹g(shù)優(yōu)勢，使得該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中日臻完善，發(fā)揮更大作用。

2 “插噴同步”封閉除草技術(shù)

插秧是另外一種水稻種植方式，可分為人工插秧和機(jī)插秧，具有合理密植、病蟲害影響輕、不易倒伏、經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)，機(jī)插秧是各地區(qū)政府部門大力推廣的水稻輕型種植技術(shù)。與人工插秧相似，機(jī)插秧秧苗小、行距大、封行遲，對(duì)雜草競爭力弱，且土表裸露較多，導(dǎo)致機(jī)插秧田的雜草發(fā)生較重，特別是“脊背土”漏出水面，極適宜雜草萌發(fā)和生長，是機(jī)插秧田雜草防治的難點(diǎn)[9]。盡管機(jī)插秧田草害較直播田輕，但仍需要保持足夠重視。

2.1 “插噴同步”技術(shù)研究現(xiàn)狀

“插噴同步”封閉除草技術(shù)是指在水稻機(jī)械移栽水稻的同時(shí)，機(jī)械化均勻施用除草劑，封閉稻田雜草，達(dá)到輕簡機(jī)械除草的效果。德國拜耳作物科學(xué)公司和日本久保田公司在2015 年提出了“水稻機(jī)插同步精準(zhǔn)用藥”技術(shù)，主要以久保田乘船式插秧機(jī)為載體，同步精確施用氟酮磺草胺組合除草劑[13]。孫國才等[20]采用該技術(shù)方案，配套施用丁草胺·丙炔噁草酮，藥后60 d 株防效（93.5%）和鮮質(zhì)量防效（91.8%）分別比常規(guī)土壤封閉處理高8.6%和1.4%，取得了較好的除草效果，且對(duì)水稻安全。然而，該技術(shù)采用壓桿動(dòng)力點(diǎn)滴式施藥，選用的除草劑單一，不易施用均勻，也不易用到除“久保田”以外的其它品牌插秧機(jī)上，限制了該技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

中國水稻研究所針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，研發(fā)出了廣適性行間給藥同步噴霧裝置，該裝置由藥箱、藥液泵、噴管、噴頭、開關(guān)控制等組成，適合于市場上各種類型的插秧機(jī)，包括洋馬、久保田、東風(fēng)井關(guān)、日月神等，也適合6 行、7 行、8 行的插秧工作，可應(yīng)用于25 cm 和30 cm 行距。采用60 L 車載防腐專用藥箱，隔膜式藥液泵鑲嵌在藥液箱上，防止多余的管路及零部件丟失，安置在駕駛室右側(cè)并用綁帶固定，噴頭采用0.4 mm 錐形噴頭（噴幅80°），每個(gè)噴頭固定在每兩行水稻中間進(jìn)行行間施藥。這種設(shè)計(jì)具有三大優(yōu)勢：一是節(jié)約藥水，一箱藥水能噴施約1.1 hm2地，比常規(guī)用水量（30 L）節(jié)省用水86.7%，大幅度減除了灌水、送水、多次配藥等勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)；二是噴施均勻，無重噴漏噴，解決了“脊背土”除草難題，也避免了水稻藥害發(fā)生；三是便于技術(shù)集成，可開展施肥、插秧、除草“三位一體”工作，大幅度減少勞動(dòng)力負(fù)擔(dān)。

本研究團(tuán)隊(duì)對(duì)“插噴同步”技術(shù)開展了系統(tǒng)性的研究。選用酰胺類和磺酰脲類除草劑單劑或者復(fù)配劑，多點(diǎn)試驗(yàn)證實(shí)，按推薦量同步施用這些除草劑對(duì)水稻安全，30 d 防效均達(dá)到95.0%及以上。在浙江、湖南、湖北、江西等地，采用“插噴同步”及供試除草劑開展推廣及示范，取得了較好的效果，受到當(dāng)?shù)胤N植戶廣泛好評(píng)。然而采用25%雙環(huán)磺草酮會(huì)對(duì)部分秈稻品種產(chǎn)生藥害，對(duì)未添加安全劑的丙草胺也不建議使用，同步施用常規(guī)劑量雙唑草腈抑制水稻分蘗及生長，異噁草松不適宜“插噴同步”封閉除草技術(shù)，一些適合“播噴同步”的藥劑也不一定適宜機(jī)插秧移栽的返青苗和淺水層灌溉實(shí)際，對(duì)移栽水稻會(huì)出現(xiàn)藥害或防效下降的問題，需要進(jìn)行前期試驗(yàn)。

2.2 機(jī)插秧“插噴同步”封閉除草技術(shù)要點(diǎn)

1）秧苗質(zhì)量：浸種、消毒、育秧等嚴(yán)格按照流程操作，防止弱苗、小苗、病苗出現(xiàn)。2）田地要求：田地平整，整地后應(yīng)至少沉降1 d，機(jī)插秧前稻田保持0～2 cm 淺水層，坑洼水層不淹沒水稻秧心，防止藥害發(fā)生。3）氣象要求：移栽當(dāng)天不能有大風(fēng)大雨，防止除草劑漂移和流失，影響插秧和雜草防治效果。4）除草劑選擇：選擇經(jīng)過當(dāng)?shù)卦囼?yàn)并且安全性高的除草劑，防止水稻藥害，嚴(yán)格按照除草劑說明控制用量，配粉劑類型時(shí)需要沉降棄渣，防止堵塞噴頭。5）兌水量：不同的插秧機(jī)型號(hào)、行駛速度、噴頭數(shù)量，兌水量不盡相同，需先用清水模擬測算用量，除草劑溶解稀釋并定量兌清水。6）后期管理同常規(guī)田：遇大雨天氣做好排水工作，避免淹沒水稻秧心。

“插噴同步”封閉除草技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)高效的特性。第一，研究發(fā)現(xiàn)除草劑施用到田里，往往不能發(fā)揮全部優(yōu)勢，僅有部分活性物質(zhì)達(dá)到靶標(biāo)位點(diǎn)，選擇合適的噴霧器械，能夠顯著提高除草劑效率[21]，該技術(shù)通過機(jī)械化噴施封閉除草劑，采用0.4 mm 錐形噴頭均勻噴霧，最大程度的發(fā)揮了除草劑藥效。第二，采用封殺兼顧的除草劑，能治理因“田等秧”（整地于插秧間隔時(shí)間長）生長的部分雜草，解決插秧田（淺水層管理）和除草劑施用（排水落干）之間的矛盾，具有安全高效、操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。第三，該技術(shù)不但提高了封閉除草效果，也能有效應(yīng)對(duì)雜草抗性問題。張新鳳等[22]高度評(píng)價(jià)了“插噴同步”封閉除草技術(shù)，認(rèn)為該技術(shù)具有省工、省藥、低風(fēng)險(xiǎn)、實(shí)用性強(qiáng)等特性，每667 m2可至少增加收入150元，能夠?qū)崿F(xiàn)減藥不減產(chǎn)、增效又安全的效果，具有良好的市場應(yīng)用前景。

3 展望

水稻種植和封閉除草全程機(jī)械化是農(nóng)業(yè)發(fā)展的大趨勢，也是機(jī)械化集約化種植和管理必須掌握的技術(shù)，封閉除草劑同步應(yīng)用技術(shù)能夠?qū)嵉亟鉀Q除草用工難、用工貴問題，緩解種植和除草競爭勞動(dòng)力的壓力，杜絕人體接觸化學(xué)除草劑，克服傳統(tǒng)化學(xué)除草方式的各種缺陷，具有節(jié)本增收、高效、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，大大提高了種稻效益，受到普遍歡迎。

然而，在實(shí)際推廣和應(yīng)用中，還是會(huì)遇到各種各樣的問題，如植保技術(shù)和農(nóng)機(jī)的深度融合問題，適合當(dāng)?shù)氐某輨┻x擇難的問題，同步用藥后災(zāi)害性惡劣天氣帶來的藥害問題，知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)問題等，還需要多部門合作，開展更深層次的研究，使得該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中日臻完善，發(fā)揮更大作用。