雜交稻精準(zhǔn)播種育秧機(jī)插技術(shù)

朱德峰 王亞梁 陳惠哲 張玉屏 向鏡

（中國水稻研究所，杭州310006;第一作者:cnrice＠qq.com）

水稻是我國主要糧食作物，雜交稻的選育和推廣為保障我國口糧安全發(fā)揮了重要作用，雜交稻種植面積曾占到我國水稻種植面積的60%以上，然而由于雜交稻種子價(jià)格高、機(jī)械化種植技術(shù)不配套、品質(zhì)相對(duì)不高等因素，雜交稻種植面積在2004年以后開始呈下降趨勢(shì)，但其面積仍然占我國水稻種植面積的50%以上。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)人口逐步向城市轉(zhuǎn)移，從事水稻生產(chǎn)的人口數(shù)量逐漸減少，水稻種植由人工種植向機(jī)械化轉(zhuǎn)變[1]。其中，機(jī)插種植風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低、勞動(dòng)效率高，是目前保證糧食豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有效的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式[2]。我國傳統(tǒng)毯苗育秧機(jī)插方式引自日本，適用于常規(guī)稻，播種量較高，采用流水線撒播。北方水稻以常規(guī)粳稻為主，較適應(yīng)于傳統(tǒng)的機(jī)插種植方式，隨著育秧技術(shù)的進(jìn)步，秧苗素質(zhì)差和返青慢的問題得到改善。但撒播導(dǎo)致秧苗排列不均勻，機(jī)插取秧不均勻，漏秧率較高，限制了水稻機(jī)插產(chǎn)量的提高[3]。另外播種量高導(dǎo)致秧苗素質(zhì)差、返青慢、機(jī)插死苗多。由于毯苗育秧供秧方便，目前南方雜交稻機(jī)插主要應(yīng)用毯苗機(jī)插技術(shù)，秧盤播種量大、秧苗質(zhì)量較差，無法發(fā)揮雜交稻增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)和潛力，降低了水稻生產(chǎn)效益[4-5]。雜交稻優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮需要少本稀植，如何實(shí)現(xiàn)低播量下的高質(zhì)量機(jī)插成為雜交稻規(guī)?；瘷C(jī)插種植的“卡脖子”問題，目前應(yīng)用的缽苗擺栽和印刷播種技術(shù)，雖然解決了雜交稻少本稀植問題，但是播種和育供秧過程較為繁瑣，產(chǎn)業(yè)化瓶頸需要進(jìn)一步突破。在多年對(duì)毯苗（缽毯苗）研發(fā)的技術(shù)上，中國水稻研究所提出了毯苗育秧機(jī)插的定向定位條播、定位定向機(jī)插的精準(zhǔn)播種育秧機(jī)插方法，并聯(lián)合相關(guān)企業(yè)創(chuàng)新了水稻精準(zhǔn)播種流水線，配套相關(guān)機(jī)插方法，突破了雜交稻機(jī)插技術(shù)的瓶頸，并適宜于常規(guī)水稻品種機(jī)插種植，顯著降低了機(jī)插漏秧率，并提高了水稻群體均勻度，促進(jìn)了雜交稻毯苗機(jī)插種植下產(chǎn)量的提高以及機(jī)插種植產(chǎn)業(yè)化的提升。

1 雜交稻精準(zhǔn)播種育秧機(jī)插的研發(fā)基礎(chǔ)

1.1 水稻缽毯苗機(jī)插

針對(duì)水稻毯苗機(jī)插存在的問題，2006年中國水稻研究所發(fā)明了水稻毯苗和缽苗結(jié)合的水稻缽毯苗機(jī)插技術(shù)。該技術(shù)采用優(yōu)勢(shì)水稻缽形毯狀秧盤及配套育秧方法[6]，培育出上毯下缽秧苗（圖1）。毯苗插秧機(jī)通過按缽取秧，降低了機(jī)插對(duì)秧苗和根系的損傷，機(jī)插后水稻返青快，且插苗均勻。并開發(fā)了不同類型的缽毯秧苗育秧盤及育秧方法，包括9寸秧盤14條、16條和18條等不同類型秧盤，培育大缽體秧苗，初步實(shí)現(xiàn)定位播種和定量取秧的機(jī)插方法[7]。該技術(shù)自2009年開始在黑龍江等地示范推廣，并多次被選為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水稻主推技術(shù)。近年僅黑龍江該技術(shù)年推廣面積超過200萬hm2，解決了北方水稻秧苗素質(zhì)差、機(jī)插返青慢等關(guān)鍵問題[8]。在南方，該技術(shù)也在雜交稻上應(yīng)用，但由于南方水稻機(jī)插育秧大多用泥漿秧板及使用硬盤，起秧相對(duì)不方便，制約了該技術(shù)大面積應(yīng)用。該技術(shù)在秧盤育秧播種方式仍然為撒播，限制了播種和取秧的精準(zhǔn)性。

圖1 缽型毯狀成毯秧苗

1.2 疊盤出苗育秧

水稻機(jī)械插秧中，普遍存在的問題是育秧爛種爛芽死苗及秧苗質(zhì)量差，導(dǎo)致機(jī)插質(zhì)量差，機(jī)插增產(chǎn)增效沒有體現(xiàn)。水稻機(jī)械插秧中，育秧是技術(shù)要求高、風(fēng)險(xiǎn)大、問題多的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是制約水稻機(jī)插秧的瓶頸因子[9]。針對(duì)水稻機(jī)插秧的育秧問題，中國水稻研究所在21世紀(jì)早期開始水稻機(jī)插疊盤出苗育秧方法的研究，創(chuàng)新了機(jī)插疊盤出苗育秧方法、裝備、基質(zhì)及技術(shù)[10]。該育秧方法的研究成功及生產(chǎn)應(yīng)用，具有三大優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新了“1個(gè)育秧中心+N個(gè)育秧點(diǎn)”的二段育秧新技術(shù)模式。該技術(shù)模式第一段疊盤出苗，第二段多種方式育秧。水稻疊盤出苗包括種子浸種消毒、催芽、播種、疊盤、保溫保濕出苗等工藝，實(shí)現(xiàn)育秧自動(dòng)化、智能化、工廠化。保溫保濕出苗室采用自動(dòng)控溫控濕，創(chuàng)造適宜種子出苗的環(huán)境，使得種子出苗快、整齊，提早出苗2～4 d，提高成秧率。創(chuàng)建了小棚保溫育秧、大棚育秧、露地育秧及多層育秧方式。水稻疊盤出苗育秧具有“一好二低三提高”的優(yōu)點(diǎn)：一是秧苗質(zhì)量好，提高種子成秧率15%左右，出苗整齊，秧苗健壯；二是育秧風(fēng)險(xiǎn)低和成本低；三是育供秧能力、社會(huì)化服務(wù)能力及裝備利用率提高。2019年以來該技術(shù)多次入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)，在主要稻區(qū)大面積推廣。疊盤出苗育秧技術(shù)的研發(fā)為雜交稻低播種量育秧提供了出苗保障。

1.3 精準(zhǔn)播種育秧機(jī)插技術(shù)

雜交稻精準(zhǔn)播種育秧及機(jī)插技術(shù)由中國水稻研究所首創(chuàng)，可以實(shí)現(xiàn)雜交稻稀播少本種植。雜交稻精準(zhǔn)播種改變傳統(tǒng)機(jī)插秧盤撒播為精準(zhǔn)穴播或條播，改變傳統(tǒng)機(jī)插播種按秧盤的種子克數(shù)播種為按機(jī)插叢的種子粒數(shù)播種，改變傳統(tǒng)機(jī)插種子隨機(jī)撒播為種子定位定量精準(zhǔn)條播（圖2），標(biāo)準(zhǔn)7寸盤或9寸秧盤橫向分別為14條或16條，種子播種量每盤35～60 g可調(diào)。雜交稻精準(zhǔn)播種流水線包括秧盤自動(dòng)供盤、基質(zhì)自動(dòng)上料、秧盤底土鋪放、秧盤定位壓穴或條、秧盤定位定量氣吸播種、定量覆土澆水。雜交稻精準(zhǔn)播種后，采用疊盤出苗技術(shù)，確保出苗整齊，成秧率達(dá)到80%以上，秧苗健壯。雜交稻精準(zhǔn)播種與定量取秧機(jī)插配套，根據(jù)雜交稻種植品種類型和種植季節(jié)，確定每叢機(jī)插苗數(shù)和播種粒數(shù)、秧齡和每盤取秧次數(shù)。

圖2 雜交稻機(jī)插秧精準(zhǔn)條播與傳統(tǒng)撒播

2 精準(zhǔn)播種育秧機(jī)插技術(shù)應(yīng)用效果

2.1 低播量秧苗成毯

雜交稻機(jī)插大多采用9寸秧盤（下同），每盤播種量在70～90 g之間，播種量降低導(dǎo)致成毯困難。不同播種量下精準(zhǔn)條播和撒播的成毯特性試驗(yàn)表明，雜交稻條播在低播量下根系盤結(jié)力好于撒播，成毯時(shí)間早于撒播（圖3）[11]。雜交稻盤播種量80 g條件下，撒播和條播秧齡15 d均可成毯。在盤播種量46 g情況下，精準(zhǔn)條播的成毯秧齡19 d，較撒播成毯時(shí)間提早5 d。生產(chǎn)示范表明，精準(zhǔn)播種盤播種量在40～45 g情況下，秧齡18～20 d已經(jīng)成毯。水稻機(jī)插秧成毯決定于盤播種量，更取決于秧盤中種子分布均勻性。

圖3 雜交稻機(jī)插秧盤不同播種量條播與撒播育秧成毯時(shí)間比較

2.2 機(jī)插漏秧率降低

單季雜交稻甬優(yōu)1540機(jī)插不同播種量，秧齡25 d情況下，與撒播育秧機(jī)插相比，精準(zhǔn)條播機(jī)插能夠顯著降低機(jī)插漏秧率。在盤播種量35、45和60 g條件下，精準(zhǔn)條播育秧的機(jī)插漏秧率分別為2.1%，0.5%和0.3%，較撒播育秧機(jī)插漏秧率平均降低9個(gè)百分點(diǎn)（圖4）。精準(zhǔn)條播機(jī)插漏秧率下降，不僅節(jié)省人工補(bǔ)苗成本，也為提高產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

圖4 單季雜交稻不同播種量精準(zhǔn)條播與撒播育秧機(jī)插漏秧率比較

2.3 插苗均勻度提高

連作晚稻雜交稻精準(zhǔn)條播機(jī)插，在盤播種量45 g和70 g條件下，精準(zhǔn)條播機(jī)插每叢2～3苗的比例達(dá)80%，而撒播機(jī)插僅為47%～50%（圖5）。精準(zhǔn)條播經(jīng)定位定量播種，并與機(jī)插配套，提高了取秧精準(zhǔn)度和機(jī)插苗數(shù)均勻度。

圖5 雜交稻不同播種量精準(zhǔn)條播與撒播育秧機(jī)插目標(biāo)叢苗數(shù)比例

2.4 連作晚稻長秧齡機(jī)插

連作晚稻機(jī)插秧齡一般在18～20 d。從表1可見，精準(zhǔn)條播盤播種量較撒播下降25%，秧齡從20 d到35 d，株高和葉齡基本沒有差異。隨秧齡延長，精準(zhǔn)條播較撒播單株綠葉數(shù)和莖基寬增加更多，35 d秧齡，精準(zhǔn)條播較撒播單株綠葉數(shù)和莖基寬高22%，秧苗干物質(zhì)量高17%。

表1 低播量條播與撒播秧苗素質(zhì)的比較（甬優(yōu)1540）

精準(zhǔn)條播秧苗帶蘗比例較撒播提高，特別在秧齡30 d時(shí)帶蘗秧苗比例精準(zhǔn)條播處理（PS45）較撒播（PS60）提高26個(gè)百分點(diǎn)（圖6），產(chǎn)量提高17.05%[12]（表2）。試驗(yàn)示范表明，精準(zhǔn)播種技術(shù)在連作晚稻的應(yīng)用上顯示出較大的生長和增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。

表2 傳統(tǒng)撒播與精準(zhǔn)條播不同秧齡下產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的比較（甬優(yōu)1540）

圖6 傳統(tǒng)撒播與精準(zhǔn)條播不同秧齡下帶蘗苗比例的比較（甬優(yōu)1540）

2.5 增產(chǎn)節(jié)本增效顯著

2019年和2020年在浙江余杭、奉化、富陽等地試驗(yàn)示范表明，與傳統(tǒng)播種量的撒播育秧機(jī)插相比，單季稻和連作晚稻雜交稻精準(zhǔn)播種育秧機(jī)插，用種量節(jié)省29.2%，產(chǎn)量提高10.2%，增產(chǎn)50.6 kg/667 m2，增效178.7元/667 m2，同時(shí)減少了因機(jī)插漏秧缺苗補(bǔ)苗用工，節(jié)本增產(chǎn)增效顯著。