機收方式對再生季稻樁碾壓及產(chǎn)量的影響

張新宇，黃 勇，魯 華，任美林，周 軍，李 超，鄒家龍*

（1.湖北省荊州市荊州區(qū)農(nóng)業(yè)科技服務(wù)中心，湖北荊州 434020；2.湖北省荊州市江陵縣白馬鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，湖北荊州 434103；3.湖北省荊州市荊州區(qū)馬山鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，湖北荊州 434010；4.湖北省荊州市荊州區(qū)李埠鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，湖北荊州 434027）

再生稻是在分蘗力強的中稻品種頭季收割時，僅割去水稻地上植株2/3 部分，利用稻樁上存活的休眠芽，給予適宜的水、溫、光和養(yǎng)分條件，使之萌發(fā)再生，進而抽穗成熟為再一季水稻的種植模式[1-2]。再生稻具有省種、省工、節(jié)水、充分利用光溫資源、生產(chǎn)成本低和效益高等優(yōu)點，在長江流域稻作區(qū)迅速發(fā)展，受到農(nóng)戶的普遍重視。水稻收獲已由傳統(tǒng)人工收割+機械脫粒發(fā)展到全喂入履帶式聯(lián)合收割機收獲方式，從而實現(xiàn)農(nóng)作物收割、脫粒、分離、清選和集糧等全部環(huán)節(jié)[3-5]。聯(lián)合收割機的廣泛使用對減輕農(nóng)業(yè)勞動強度、提高稻作綜合效益有著重要作用。因此，再生稻頭季和再生季也多采用全喂入履帶式聯(lián)合收割機進行機械收獲[6-7]。但是，聯(lián)合收割機在頭季稻田間行走作業(yè)時，輪胎及履帶會不可避免地對土壤和稻樁產(chǎn)生碾壓作用，致使土壤緊實度增加、稻樁不同程度損傷。

已有研究表明，長時間的機械壓實會引起土壤孔隙度和含水量下降，導(dǎo)致土壤物理結(jié)構(gòu)的變化和養(yǎng)分有效性的降低，不利于作物生長。尤其頭季機械收獲時，因農(nóng)機自重、田間水分狀況和駕駛?cè)藛T習(xí)慣等因素，造成稻樁碾壓率極高，進而導(dǎo)致再生芽產(chǎn)生機械損傷、抽芽率顯著降低，最終影響再生季水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[8-10]。本研究基于大量的田間調(diào)查，針對農(nóng)戶普遍采用的傳統(tǒng)機收方式（環(huán)田塊由外向內(nèi)、效率低和碾壓率高）存在的問題，進行作業(yè)方式的優(yōu)化和改進。在保證作業(yè)效率的前提下，優(yōu)化作業(yè)質(zhì)量以減少對稻樁的碾壓，從而提高再生芽的發(fā)芽率和抽穗率，增加再生季產(chǎn)量，為再生稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗點概況

田間試驗地點位于湖北省荊州市荊州區(qū)八嶺山鎮(zhèn)的荊州區(qū)昌松家庭農(nóng)場，經(jīng)度112.110 95，緯度30.410 92，水稻季灌水條件便利，有利于再生稻生產(chǎn)，種植規(guī)模達50 hm2。試驗前，耕層土壤基本理化性質(zhì)為pH 值7.24、有機質(zhì)含量21.6 g·kg-1、有效氮含量145.3 mg·kg-1、有效磷含量12.6 mg·kg-1和速效鉀含量164.8 mg·kg-1。

再生稻品種為豐兩優(yōu)香一號，由合肥豐樂種業(yè)股份有限公司選育，屬秈型兩系雜交水稻。頭季稻于2021 年3 月25 日播種，4 月27 日機插秧，8 月15 日機械收獲；再生稻9 月8 日始穗，9 月10 日齊穗，11 月10號收獲。

供試聯(lián)合收割機械為本地區(qū)廣泛使用的久保田谷物聯(lián)合收割機，機器型號4LZ-2.5、標(biāo)定功率49.2 kW，機具長4.8 m，寬2.3 m、作業(yè)凈幅寬2.0 m，履帶接地長1.7 m，履帶軌距1.2 m、履帶寬度0.4 m、接地壓力為20.3 kPa，作業(yè)生產(chǎn)率為0.28～0.61 hm2·h-1。

1.2 試驗設(shè)計

頭季稻機械收獲方式共設(shè)傳統(tǒng)機收方式、優(yōu)化機收方式2 個處理。其中，傳統(tǒng)機收方式為環(huán)田塊由外向內(nèi)收割；優(yōu)化機收方式為縱向等距行走縮環(huán)機收方式，環(huán)田塊轉(zhuǎn)2～3 圈后，以沿田塊縱向行走收獲為主。具體行走路線如圖1 所示，設(shè)置3 個重復(fù)，其他田間管理措施與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶保持一致。由于機械轉(zhuǎn)彎、收割、稻谷轉(zhuǎn)運會在田間形成地頭重復(fù)碾壓區(qū)、田間1 次碾壓區(qū)和未碾壓區(qū)，故田間調(diào)查針對這3 個區(qū)域開展。

圖1 頭季稻機械收獲路線設(shè)計

1.3 田間調(diào)查與測定

1.3.1 機械收獲效率及碾壓率

頭季稻成熟后選定大小適中、平整程度、田間水分狀況一致的田塊作為試驗區(qū)。根據(jù)不同處理記錄收獲時長、田塊面積。同時，跟蹤調(diào)查試驗田塊碾壓情況，估算實際碾壓面積和碾壓率。

1.3.2 土壤容重和緊實度

頭季稻收獲完畢后，采用環(huán)刀法測定各處理地頭重復(fù)碾壓區(qū)、田間1 次碾壓區(qū)和未碾壓區(qū)耕層土壤容重。同時，采用TJSD-750 土壤緊實度儀測定土壤緊實度[3,11]。

1.3.3 再生季出芽和抽穗情況

頭季稻收割后，各處理劃分地頭重復(fù)碾壓區(qū)、田間1 次碾壓區(qū)和非碾壓區(qū)，并分別選取30 蔸稻樁跟蹤調(diào)查再生稻的抽芽和抽穗情況，計算抽芽率和抽穗率。

1.3.4 再生季產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子

再生稻收獲前1 天，各處理采集5.0 m×10.0 m 的樣方測產(chǎn)，調(diào)查碾壓區(qū)和非碾壓區(qū)再生稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用MS Excel 2019 進行數(shù)據(jù)處理和作圖，Origin Pro 2020b 軟件進行方差統(tǒng)計分析，LSD 法檢驗P<0.05水平上的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 機收方式對作業(yè)效率和田間碾壓的影響

表1 結(jié)果顯示，傳統(tǒng)機收方式對田間和地頭碾壓較為均衡，但整體碾壓率高；而優(yōu)化機收方式對地頭碾壓較重，比傳統(tǒng)機收方式的碾壓率增加32.8%。優(yōu)化機收方式的田間碾壓寬度和田間碾壓率均低于傳統(tǒng)機收方式，分別低0.28 m 和21.7%。整體而言，由于地頭碾壓只占田塊機械碾壓的少部分，而且再生季產(chǎn)量主要由田塊中間區(qū)域貢獻，因此優(yōu)化機收方式整體碾壓率低于傳統(tǒng)機收方式。此外，收獲作業(yè)效率結(jié)果顯示，相比傳統(tǒng)機收方式，優(yōu)化機收方式可顯著提高機械作業(yè)效率，增加單位時間作業(yè)面積。

表1 機收方式對作業(yè)效率和田間碾壓的影響

2.2 機收方式對土壤容重和緊實度的影響

從圖2 結(jié)果可知，稻田土壤容重變化趨勢表現(xiàn)為重復(fù)碾壓區(qū)＞1 次碾壓區(qū)＞未碾壓區(qū)，表明機械碾壓程度越大，土壤容重也越大。各處理機械收獲行走方式對未碾壓區(qū)土壤容重?zé)o顯著影響，均為1.0 g·cm-3左右。優(yōu)化機收方式處理1 次碾壓區(qū)和重復(fù)碾壓區(qū)的土壤容重均顯著低于傳統(tǒng)機收方式，分別降低13.7%和30.3%。同樣，對于土壤緊實度，兩種收獲方式對未碾壓區(qū)均無影響。優(yōu)化機收方式處理的一次碾壓區(qū)和重復(fù)碾壓區(qū)土壤緊實度均低于傳統(tǒng)機收方式，且表現(xiàn)為重復(fù)碾壓區(qū)>一次碾壓區(qū)。

圖2 機收方式對土壤容重和緊實度的影響

2.3 機收方式對再生季出芽和抽穗的影響

圖3 結(jié)果顯示，再生季出芽數(shù)和出芽率結(jié)果為未碾壓區(qū)>一次碾壓區(qū)>重復(fù)碾壓區(qū)。各處理未碾壓區(qū)和一次碾壓區(qū)的出芽數(shù)無顯著性差異；而重復(fù)碾壓區(qū)，優(yōu)化機收方式出芽數(shù)顯著低于傳統(tǒng)機收方式，出芽率也低于傳統(tǒng)機收方式，但差異不顯著。同樣，再生季抽穗率結(jié)果也表現(xiàn)為未碾壓區(qū)>一次碾壓區(qū)>重復(fù)碾壓區(qū)，且差異極顯著。

圖3 機收方式對再生季出芽和抽穗的影響

2.4 機收方式對產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

表2 結(jié)果顯示，機收方式對再生季產(chǎn)量影響較為明顯，傳統(tǒng)機收方式和優(yōu)化機收方式的產(chǎn)量分別為3 890 kg/hm2和4 367 kg/hm2，優(yōu)化機收方式比傳統(tǒng)機收方式處理增產(chǎn)12.2%。對比發(fā)現(xiàn)2 個處理的碾壓區(qū)產(chǎn)量構(gòu)成因子均低于未碾壓區(qū)，尤其有效穗數(shù)和每穗實粒數(shù)顯著性差異。各處理對應(yīng)的碾壓區(qū)產(chǎn)量構(gòu)成因子之間差異不明顯，但優(yōu)化機收方式1 次碾壓區(qū)面積顯著小于傳統(tǒng)機收方式處理，從而提高優(yōu)化機收方式處理的整體單位面積再生稻產(chǎn)量。因此，機械碾壓顯著降低再生季產(chǎn)量，但優(yōu)化機收方式可減少機械碾壓面積，有效提高再生季產(chǎn)量。

表2 機收方式對再生稻產(chǎn)量及構(gòu)成因子的影響

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

本研究通過前期大量田間實證調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全喂入履帶式聯(lián)合收割機雖然能夠適應(yīng)江漢平原水田作業(yè)，但是其轉(zhuǎn)向不靈活、履帶寬度比一般輪式收割機大，在行走和返回公路轉(zhuǎn)運稻谷途中易造成大片稻樁碾壓，尤其是調(diào)頭轉(zhuǎn)向處的反復(fù)碾壓，這不僅造成稻樁機械損傷嚴重，而且對土壤物理性質(zhì)產(chǎn)生極大影響[6,12]。表1 結(jié)果顯示，優(yōu)化機收方式地頭碾壓寬度和碾壓率遠高于田塊中間區(qū)域。研究表明高含水量土壤受到外力碾壓時，土壤更容易下沉，使得土壤緊實度增加。頻繁機械壓實會影響碾壓土壤物理性狀，導(dǎo)致土壤孔隙度降低、土壤緊實度增大。土壤孔隙和固體數(shù)量決定土壤的容重。土壤容重高低可反映出土壤緊實或疏松，總孔隙度，土壤水分、空氣、熱量狀況較差或良好等情況。土壤容重過大，表明土壤密度大，易板結(jié)，不利于透水、通氣，植物地下部分難以生長發(fā)育。土壤容重過小，說明土質(zhì)疏松，不利于養(yǎng)分保存，會使有機質(zhì)易分解[2]。根據(jù)田間監(jiān)測和測量可知，久保田全喂入履帶式聯(lián)合收割機進入田間進行收割作業(yè)時的收割寬度為2 m，1 次收割6 行，其中中間4 行稻樁未碾壓，兩側(cè)各1 行稻樁會被收割機履帶1 次碾壓。機械設(shè)備于田塊兩頭轉(zhuǎn)彎時各碾壓2 m 寬稻樁，因而形成頭季稻收獲后的地頭重復(fù)碾壓區(qū)、田間1 次碾壓區(qū)和田間非碾壓區(qū)。再生季抽芽率和抽穗率均表現(xiàn)為未碾壓區(qū)＞1 次碾壓區(qū)＞重復(fù)碾壓區(qū)，這表明機械碾壓會顯著影響再生季腋芽萌發(fā)和再生苗生長發(fā)育，最終影響再生季產(chǎn)量[5,13]。聯(lián)合收割機操作手為便于行走和卸谷，通常采用環(huán)形由外向內(nèi)路線，容易產(chǎn)生較多的重復(fù)碾壓區(qū)，而優(yōu)化路線可以顯著降低重復(fù)碾壓區(qū)面積、提高作業(yè)效率，最終提高田塊的整體產(chǎn)量。

此外，通過本次試驗發(fā)現(xiàn)，碾壓區(qū)和非碾壓區(qū)的再生稻生育期進程存在較大差異。碾壓區(qū)由于受到機械損傷、稻樁破壞嚴重，再生芽需要重新萌發(fā)，從而導(dǎo)致其成熟期推遲15 d 左右。因此，如果碾壓區(qū)和非碾壓區(qū)的稻谷同時收獲，勢必會影響稻米的品質(zhì)[14-15]。如何來調(diào)控兩者生育期的剩余進程還需進一步研究，以利于再生稻產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3.2 結(jié)論

本次試驗結(jié)果表明，1）優(yōu)化機收方式相比傳統(tǒng)機收方式可顯著提高單位時間的作業(yè)面積，降低田間碾壓面積，但會增加地頭或者轉(zhuǎn)運區(qū)碾壓率。2）優(yōu)化機收方式能夠減小1 次碾壓區(qū)的土壤容重，但對土壤緊實度無顯著影響。3）相比傳統(tǒng)機收方式方式，優(yōu)化機收方式可降低田間稻樁碾壓和損傷、增加發(fā)苗率和抽穗率，從而增產(chǎn)再生季稻谷的產(chǎn)量。