機械化栽種和機播用種量對水稻生產(chǎn)的影響

邱錦輝，周士琳，慕容耀明，黃盛標(biāo)

（1.肇慶市農(nóng)業(yè)機械化研究所，廣東 肇慶 526040；2.肇慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣東 肇慶 526070）

0 引言

我國擁有世界第二的水稻種植面積，面積大、分布范圍廣，各省份均有種植水稻[1]。2018 年廣東省水稻種植面積1 787 390 hm2，其中機械種植面積為336 790 hm2；2018 年全省水稻種植機械化率為18.84%[2]。廣東省水稻機械化種植水平與全國平均水平仍存在較大差距，水稻種植機械化仍舊是廣東省實現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機械化的短板。

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化以機械化為依托，只有機械化才能保證農(nóng)業(yè)作業(yè)質(zhì)量一致，高效、優(yōu)質(zhì)地達到農(nóng)業(yè)技術(shù)要求。水稻種植過程所需的工序繁多導(dǎo)致機械化作業(yè)難度大、機械化發(fā)展進程緩慢，水稻種植機械化環(huán)節(jié)的發(fā)展滯后嚴(yán)重影響了水稻生產(chǎn)現(xiàn)代化的進程。水稻機械種植存在的農(nóng)藝技術(shù)難點在一定程度上制約了種植機械化技術(shù)和機具的應(yīng)用與推廣[3]。單方面要求農(nóng)機服務(wù)于農(nóng)藝的思想已經(jīng)難以順應(yīng)當(dāng)代水稻生產(chǎn)機械化發(fā)展的需要，農(nóng)機與農(nóng)藝應(yīng)當(dāng)各級調(diào)整、相輔相成、融為一體，共同為實現(xiàn)水稻生產(chǎn)機械化、提高水稻生產(chǎn)效益而服務(wù)[4]。農(nóng)機與農(nóng)藝的融合對促進水稻種植機械化發(fā)展和水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)有著十分重要的戰(zhàn)略意義[5]。

水稻機械化種植模式可分為機械移栽、機械直播和無人機直播。本文通過闡述在保證水稻穩(wěn)產(chǎn)的前提下，直播時每畝（1 畝=0.067 hm2）種植水稻所需播種量和機械插秧育秧所需播種量以及每畝基本苗數(shù)，為水稻機械化種植提供科學(xué)的參考數(shù)據(jù)。

1 水稻種植品種選擇

單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重是影響水稻畝產(chǎn)最主要的因素。其中單位面積穗數(shù)是最早影響水稻產(chǎn)量構(gòu)成的因素，也是其他因素的基礎(chǔ)。當(dāng)單位面積的基本苗確定之后，單位面積穗數(shù)取決于單株有效分蘗[6]。單位面積穗數(shù)在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨穗數(shù)增加而增加，當(dāng)產(chǎn)量達到最高水平后，穗數(shù)增加反而會導(dǎo)致產(chǎn)量下降，因此生產(chǎn)上單位面積穗數(shù)應(yīng)該控制在適宜的范圍之內(nèi)[7]。千粒重是綜合反映水稻種子品質(zhì)的指標(biāo)，是種子活力的重要指標(biāo)之一，同時也是計算播種量的重要依據(jù)。種子千粒重大說明種子飽滿度高、充實度好、均勻度高[8]。

水稻品種的選擇直接關(guān)系到生產(chǎn)水平，直接影響稻米品質(zhì)，優(yōu)良的品種能夠有效提高產(chǎn)量。因此，種子品種選擇是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)。為了保證水稻生產(chǎn)質(zhì)量，水稻種植主要選擇高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆性強、緊湊抗倒伏的品種。廣東省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳公布了2020 年廣東省農(nóng)業(yè)主導(dǎo)品種和主推技術(shù)，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營者科學(xué)地選擇高產(chǎn)的水稻品種和應(yīng)用適應(yīng)本地環(huán)境的種植技術(shù)。本文選取主導(dǎo)品種內(nèi)的粵禾絲苗（常規(guī)稻）、廣8 優(yōu)165（雜交稻）為例，闡述不同種植模式下水稻種植適宜播種量，使得水稻科學(xué)種植，降低生產(chǎn)成本，達到穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)效果。

兩種水稻品種經(jīng)濟性狀和農(nóng)藝性狀如表1所示。

表1 兩種水稻品種的經(jīng)濟性狀和農(nóng)藝性狀Tab.1 Economic and agronomic traits of two rice varieties

2 水稻機插種植播種量與種植技術(shù)

水稻機械化插秧是運用機械替代人工手動插秧作業(yè)、插秧機通過模擬人工插秧的路徑將適齡秧苗按農(nóng)藝要求移插到秧田的水稻種植技術(shù)。機插秧能夠保證插秧作業(yè)的一致性，減輕插秧作業(yè)的勞動強度，極大地提高勞動生產(chǎn)力，是目前應(yīng)用最為廣泛的水稻機械化種植模式。水稻機插秧可以獲得較高的播種密度達到節(jié)約秧田、提高秧田利用率的目的。此外，還可實現(xiàn)對秧苗質(zhì)量的調(diào)控，易于田間管理，保障水稻生產(chǎn)取得穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。

2.1 水稻機插秧播種量

水稻機插秧作業(yè)，秧苗是關(guān)鍵。為了培育壯秧，育秧時最重要的是控制好播種量。育秧播種量與成苗率、苗質(zhì)以及水稻產(chǎn)量密切相關(guān)。隨著播種量增加，落谷密度增加，單位面積內(nèi)種子成苗數(shù)增加，秧苗均勻度提升，機械漏插率降低。播種量過大會造成疊谷、重籽概率增大，進而降低成苗率[6]。機械插秧作業(yè)時要求秧盤內(nèi)秧苗分布均勻從而保證較低的漏插率，田間秧苗均勻分布進而提高栽插質(zhì)量。因此在育秧播種時應(yīng)保證播種量適宜的情況下均勻播種。

廣東為雙季稻區(qū)，以盤式育秧為例，根據(jù)機插秧要求，普遍采用內(nèi)徑規(guī)格為58.0 cm×28.0 cm×2.8 cm、底孔直徑為0.25～0.30 cm的秧盤進行育秧，盤式育秧適宜的落谷密度為23 000～25 000粒/m2，每盤育苗所需播種量根據(jù)不同的水稻品種存在一定差異。如粵禾絲苗千粒重為22 g，雙季常規(guī)稻播種量約120 g/盤（種子發(fā)芽率為90%時的播種量），播種2～4粒/cm2，保證成苗1～3株；廣8優(yōu)165千粒重為21.7 g，雙季雜交稻播種量要求略少于常規(guī)稻，每盤播種量為100 g左右，播種2～4粒/cm2，保證成苗1～3 株。

水稻機插秧通過確定大田內(nèi)適宜的基本苗從而確保適宜穗數(shù)，適宜基本苗指的是大田單位面積上生長的水稻個體總數(shù)。機插秧大田適宜基本苗數(shù)=單位面積高產(chǎn)適宜穗數(shù)/單株成穗數(shù)。

機械插秧作業(yè)中，每畝稻田所需要秧苗盤數(shù)與每秧盤育秧苗數(shù)相關(guān)，當(dāng)秧盤中秧苗數(shù)多，則每畝所需秧盤數(shù)少。廣東省機械插秧作業(yè)的行距一般取30 cm，通過調(diào)整株距可以調(diào)整大田的基本苗數(shù)。針對常規(guī)稻而言，千粒重16～17 g 品種，畝用種量1.50～1.65 kg；千粒重18～20 g 品種，畝用種量1.7～1.9 kg；雜交稻每畝用量一般為1.1～1.7 kg?；浐探z苗適宜基本苗約為70 000 條/畝，廣8 優(yōu)165 適宜基本苗約為35 000 條/畝，依據(jù)工廠化盤式育秧每盤適宜播種量，機插秧粵禾絲苗每畝大約需要秧苗16 盤；廣8 優(yōu)165 每畝大約需要秧苗12盤。在大田機插秧作業(yè)時，為了預(yù)防漏插或者缺苗現(xiàn)象對插秧效果造成的影響，一般每畝大田配備秧苗18～24 盤。大田機械實際栽插的每畝基本苗數(shù)不應(yīng)超過農(nóng)藝要求的每畝適宜基本苗數(shù)的±10%。

2.2 不同插秧機械作業(yè)效率以及秧苗需求量

目前我國應(yīng)用較為廣泛的水稻插秧機主要為手扶式和高速（乘坐式）插秧機兩大類，插秧機通過插植臂，采用仿人工插秧的方式進行插秧作業(yè)，插秧機構(gòu)通過改變橫向傳送次數(shù)和縱向取苗量來實現(xiàn)每穴載插秧苗的數(shù)量。機械栽插作業(yè)深度一致，栽插穴（株）距可調(diào)整，穴（株）距少為密植，穴（株）距大為疏植。手扶式插秧機操作簡單，機手操控作業(yè)面板的手柄即可完成插秧作業(yè)，有效地減輕了勞作強度。手扶插秧機采用汽油發(fā)動機為動力，手扶插秧機價格低廉。市面上常用的手扶式插秧機工作行數(shù)為4 或者6（廣東區(qū)域較少使用2 行），作業(yè)效率為1.20～3.15 畝/h，插秧深度為7～37 mm，行距為30 cm。其中，久保田SPW 系列手扶式插秧機的工作參數(shù)如表2 所示。高速插秧機工作效率高，機手只需要在控制室內(nèi)即可完成插秧作業(yè)，相比手扶式插秧機，高速插秧機作業(yè)更加穩(wěn)定且具有更高的精度，即使在高速作業(yè)的情況下也能保證達到較好的插秧效果，對秧苗損害小。高速插秧機工作行數(shù)以6 或者8 居多，作業(yè)效率3～9 畝/h，插秧深度為10～55 mm，可調(diào)整穴（株）距為10、12、14、16、18、21、24 cm。

表2 久保田SPW系列手扶式插秧機的工作參數(shù)Tab.2 Working parameters of Kubota SPW series walk-behind rice transplanter

3 水稻精量穴直播播種量以及種植技術(shù)

水稻機械化直播是輕便簡單、可持續(xù)發(fā)展、生產(chǎn)效率高的水稻栽種方式，歐美國家大多采用直播的方式種植水稻[9]。水稻精量穴直播不僅節(jié)省了種植工序、有效降低水稻生產(chǎn)成本，還可提早水稻生育期，能夠做到水稻遲播早熟、遲播高產(chǎn)。水稻精量穴直播克服了直播水稻發(fā)苗困難、容易倒伏的問題，是未來實現(xiàn)水稻機械化種植重要的發(fā)展方向。

3.1 水稻精量穴直播播種量

水稻精量穴直播通過精確控制每穴種子數(shù)量進而減少播種量、控制大田基本苗，達到預(yù)防倒伏的目的。稻田基本苗控制在適宜的范圍之內(nèi)是保證水稻直播產(chǎn)量和抗倒伏的基礎(chǔ)，常規(guī)稻直播應(yīng)控制每畝5～6萬株基本苗，雜交稻每畝應(yīng)控制在3～4萬株基本苗[10]。水稻精量穴直播種植密度可高于水稻機插秧種植，提高農(nóng)田利用率，一般種植行距取25 cm，穴距取18 cm[11]。在華南地區(qū)，大多數(shù)務(wù)農(nóng)人員選擇每畝播種常規(guī)稻2.0～2.5 kg，雜交稻1.5 kg。以粵禾絲苗和廣8優(yōu)165兩種品種為例，在保證適宜基本苗的前提下，每穴播種3～5粒種子，根據(jù)品種的發(fā)芽率以及成苗率可知粵禾絲苗每畝播種量范圍為2.0～2.5 kg，廣8優(yōu)165每畝適宜播種量為1.5～2.0 kg。

3.2 水稻精量穴直播機械工作效率

水稻精量穴直播機工作行數(shù)一般為10 行，有20、25、30 cm 3 種固定行距和15、35 cm 可選寬窄行距，直播時穴距能夠在12～25 cm 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，農(nóng)戶可根據(jù)本地條件和水稻種類選擇適宜的穴距。每臺播種機設(shè)置10個播種箱，單個種箱容積為10 L，種箱最大可裝載2 kg 種子，播種機工作效率大于4畝/h。水稻精量穴直播一般工作行距為25 cm，穴距為18 cm，每穴播種2～4粒種子，每畝用種量為1.0～1.8 kg，表3為世達爾精量化水稻穴直播機畝萬穴數(shù)。

表3 世達爾精量化水稻穴直播機畝萬穴數(shù)（理論值）Tab.3 Shidaer accurately quantifies the number of holes per mu of rice direct seeding machine (theoretical value)

4 無人機直播

廣東屬于丘陵地形，田塊細碎分散一定程度上阻礙了廣東水稻種植機械化的發(fā)展。農(nóng)用無人機因體積小、質(zhì)量輕、對地形適應(yīng)性強、能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)高效的作業(yè)、有效保障作業(yè)人員安全等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理當(dāng)中。將農(nóng)用無人機應(yīng)用于水稻生產(chǎn)精準(zhǔn)播種，是基于水稻機械化種植的一種新興種植方式。

水稻無人機直播具有智能化程度高、適應(yīng)性強、能大幅度提升作業(yè)效率和降低勞動強度等優(yōu)點，主要有撒播（無序）和條播（有序）兩種播種模式[12]。

撒播（無序）農(nóng)用無人機載荷有10（作業(yè)效率為150 畝/h）、20 kg（作業(yè)效率為300 畝/h）兩種，播撒幅度為6～9 m。

條播主要是通過采用1 個或者多個播種器將種子通過定位管道吹出，使種子能夠在田間均勻分布，呈有序排列。條播無人機的種箱裝載量有3～5 個單體種倉（載荷5 kg）及6～10 個單體種倉（載荷10 kg）兩種規(guī)格，播種行距20～30 cm，種子掉落行內(nèi)最大幅寬不超過8 cm[13]。目前市面上用于條播的代表機型有珠海羽人公司研發(fā)的精量播種器。

珠海羽人研發(fā)的谷上飛水稻精量直播無人機最多可掛載10個承重為1 kg的種倉，播種行距在20～30 cm范圍內(nèi)可調(diào)，能夠適應(yīng)不同地形和水稻品種的種植要求。該款無人機單次作業(yè)時間最高為12 min，作業(yè)效率大于30 畝/h。通過對大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，在全自主作業(yè)模式下，用戶可直接調(diào)用地塊數(shù)據(jù)，設(shè)置每畝用量、飛行速度以及壟距等參數(shù)自動生成無人機的飛行路線，無人機即可完成自主播種作業(yè)。以常規(guī)稻每畝4 kg種子用量，雜交稻每畝2 kg種子用量為例，在單次種倉滿載的情況下，該無人機可播種常規(guī)稻約3畝、雜交稻約5畝，極大地提高了水稻播種的作業(yè)效率。

5 結(jié)語

隨著農(nóng)業(yè)機械化進程的加快，水稻種植機械化向智能化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展，水稻機械化種植方式亦應(yīng)與時俱進、不斷完善。水稻機插秧可以減少秧苗倒伏情況出現(xiàn)，栽培規(guī)范，容易獲得高產(chǎn)，但存在移栽期容易受到天氣影響的問題；水稻精量穴直播簡化了種植過程中育秧和移栽等工序，生產(chǎn)更加方便高效，但水稻穴直播秧苗容易倒伏；無人機條播技術(shù)智能、高效，但仍需進一步改進。機械化種植方式都在一定程度上縮短了水稻的生育周期，降低了群體質(zhì)量。因此，水稻機械化種植方式都應(yīng)與農(nóng)藝融合，選用短生育期、大穗型的高產(chǎn)品種。水稻機械化種植不僅要根據(jù)水稻生長特性確定不同種植方式、水稻生長所需行距和穴距、種植深度等，還需依據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和土壤類型確定大田適宜播種量和基本苗，充分利用陽光等自然資源，達到促進水稻穩(wěn)產(chǎn)的目的。