直播油菜全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)研究進(jìn)展

韓 笑，劉海翠，李 贏，石曉旭，石 呂，薛亞光，劉 建

（江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇南通 226541）

0 引言

油菜是中國第一大油料作物，菜籽油的供給量常年占中國植物油供給量的47%左右[1]，其作為飼料、綠肥、能源和觀光作物也具有較好的生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值。從2007年起中國的油菜種植面積開始出現(xiàn)下滑，這主要是糧油爭地，勞動力成本提高，油菜種植效益低等原因造成的。中國統(tǒng)計年鑒顯示，截至2019 年，中國油菜播種面積為658.3 萬hm2，較2010 年下降了10%；菜籽油的產(chǎn)量為1348.5 萬t，占全球油菜籽產(chǎn)量的比例也有所下滑，從過去的30%左右下降為20%左右[2-3]。受資源限制，短期內(nèi)中國油菜的播種面積難以大規(guī)模增加，但可以通過提高種植效率及單產(chǎn)水平來彌補(bǔ)播種面積的不足，其中最重要的環(huán)節(jié)就是要不斷提高油菜的機(jī)械化生產(chǎn)水平。

全程機(jī)械化生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)油菜按時收種和統(tǒng)一管理，用工量少，生產(chǎn)成本顯著降低[4]，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值，能夠提高油菜的市場競爭力。目前中國油菜生產(chǎn)全程機(jī)械化水平仍然較低，普遍低于水稻、小麥、玉米、大豆等作物[5]。據(jù)統(tǒng)計，2019年全國水稻、小麥、玉米三大糧食作物綜合機(jī)械化率已超80%，而油菜綜合機(jī)械化率僅為50%左右。機(jī)械化生產(chǎn)包括機(jī)械化耕地整地、種植、收獲和田間管理4 個環(huán)節(jié)，其中油菜機(jī)械耕地整地、施肥和打藥等環(huán)節(jié)機(jī)械化水平近2 年均達(dá)到了80%以上。種植和收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化率較低，2018年分別為29.82%和40.25%，2019年僅提高了3個百分點。由此看來，機(jī)械化收種程度低就是目前制約中國油菜生產(chǎn)機(jī)械化水平的關(guān)鍵性因素[6-7]。

現(xiàn)階段，中國油菜種植主要采用移栽和直播2 種方式。移栽油菜存在育苗成本高、過程繁瑣費力、勞動力成本高、對機(jī)械化收獲的適應(yīng)性較差、總體經(jīng)濟(jì)效率低等問題，難以擴(kuò)大推廣[8]；直播油菜則因操作簡單、省工省時、經(jīng)濟(jì)效益好逐漸受到農(nóng)戶的青睞，并成為了提高油菜機(jī)械化水平的重要突破口。因此，為了進(jìn)一步提高農(nóng)村生產(chǎn)力和油菜種植的綜合效益，中國應(yīng)改變傳統(tǒng)的油菜生產(chǎn)方式，大力推廣油菜機(jī)械化直播的輕簡化生產(chǎn)方式，充分發(fā)揮直播油菜的生產(chǎn)潛力，推動油菜產(chǎn)業(yè)綠色、高質(zhì)量發(fā)展，不僅對中國種植業(yè)結(jié)構(gòu)和國民經(jīng)濟(jì)有重要影響，而且對保障中國食用油安全也具有重要意義。

1 直播油菜機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)途徑

1.1 品種選擇

為了解決中國食用油常年短缺的問題并且改良食用油的品質(zhì)，過去很長一段時間高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是中國油菜育種的主要目標(biāo)，農(nóng)戶在選擇油菜種子時也主要考慮產(chǎn)量、籽粒含油量，抗病和抗倒伏等特征，油菜品種與機(jī)械化作業(yè)適應(yīng)性的研究與考慮有所欠缺[9]。油菜機(jī)械化收獲對油菜植株株型、分枝、成熟整齊度要求較高，目前生產(chǎn)上普遍選用的雜交油菜雖然產(chǎn)量較高，但是大多存在株型大、分枝多、角果易開裂、植株易倒伏等特點，不利于油菜的機(jī)械化收獲[10]。未來在油菜品種選育上，應(yīng)以高產(chǎn)量、高含油率和適合機(jī)械化作業(yè)的目標(biāo)為導(dǎo)向，綜合考慮株型、角果抗裂性、成熟一致性、適收期、生育期等因素，篩選出耐密植、抗倒伏、株型緊湊、抗裂角、苗期生長快、抗菌核病等適合遲播種植的油菜早熟品種。

1.2 耕地整地

耕地整地是油菜播種前必不可少的環(huán)節(jié)。前茬作物為水稻的田塊土壤含水量高，易粘結(jié)成塊，不利于機(jī)械田間運作，因此油菜播種前要做好前茬水稻的水漿管理，于收獲前排干田內(nèi)漬水，確保土壤的含水量不高于40%，否則要進(jìn)行曬田處理。直播油菜為了達(dá)到淺耕、免耕的要求，要確保水稻留茬高度不高于15 cm，秸稈切碎后要均勻還田，為了加速秸稈的分解可適當(dāng)使用速效氮肥，滿足分解的肥料需求[11-12]。為了使土壤的耕層水氣貫通，需要疏松油菜耕層土壤，機(jī)械翻耕的同時可配合施用有機(jī)肥，改善土壤結(jié)構(gòu)，保證油菜根系能夠最大程度吸收土壤中的營養(yǎng)成分[13]。直播油菜漬害、干旱僵苗問題時有發(fā)生，嚴(yán)重影響其根系發(fā)育、肥料吸收、全苗壯苗，因此播種前需疏通廂溝、圍溝、腰溝，使溝溝相通，并且適當(dāng)加開深溝，確保具備良好的排水條件。

1.3 播種

播期對直播油菜的生長發(fā)育影響較大，適播期為9月底至10月中旬。在旱田直播的油菜直播時間受前茬作物收獲時間的影響較?。欢谘硖镏辈サ挠筒擞捎谇安缢臼斋@及騰茬時間晚，不得不推遲播種時間，此時的光、溫條件與移栽油菜播種育苗時已明顯下降，不利于直播油菜生長發(fā)育過程中光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移，影響其全苗、壯苗、壯根、壯株[14]。為了確保直播油菜適期播種，吳玉珍等[15]指出應(yīng)在播種前至少5 日騰茬并及早搶墑?wù)?，在適期范圍內(nèi)盡早播種，避免因遲播氣溫下降出現(xiàn)難以壯苗越冬的情況。

直播油菜一般以適當(dāng)增加播種量以發(fā)揮群體優(yōu)勢來彌補(bǔ)單株發(fā)育較弱、抗逆能力較差及產(chǎn)量低的不足，達(dá)到“以密增產(chǎn)、以密補(bǔ)遲、以密省肥、以密控草、以密適機(jī)”的效果。油菜提前播種需適當(dāng)降低密度，晚播則需適當(dāng)增加密度[16]。高密條件下油菜主根長、苗期生長緩慢、主軸角果多、有效分枝上移集中、株高適中、株型成熟整齊度高、單株莖桿較細(xì)、抗折斷力減弱、機(jī)械阻力小，有利于機(jī)械化收獲[17-19]。研究表明中國直播油菜收獲密度應(yīng)以30萬～45萬株/hm2為宜。左青松等[20]發(fā)現(xiàn)在密度45萬株/hm2的范圍內(nèi)，低效分枝的比例會隨著密度的增加而降低。楊光等[21]也指出種植密度在30萬～32.5萬株/hm2時綜合損失率最低。

油菜播種前可采用薄膜型種衣劑和丸化型種衣劑包衣油菜種子促進(jìn)出苗、成苗[22]。精量播種技術(shù)是機(jī)械化直播過程中的一項關(guān)鍵技術(shù)，利用油菜精密播種機(jī)將一定播種量的種子在種床適宜位置均勻播種，能夠一次完成滅茬、旋耕、開溝、施肥、播種、覆土6種不同的作業(yè)工序，實現(xiàn)苗勻苗齊以及個體與群體的均衡發(fā)育，達(dá)到節(jié)種、省工和增效的目標(biāo)。為解決種子與土壤的接觸不緊實，貼合度不高，不利于油菜種子汲取土壤中的水分及各種營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致油菜種子吸水發(fā)芽不整齊進(jìn)而影響出苗率等問題，生產(chǎn)上主要應(yīng)用苗帶重鎮(zhèn)壓技術(shù)使種床緊實度適宜，能與周圍的濕土緊密接觸，并保證種子上方有一層細(xì)土覆蓋，起到防止土壤水分的蒸發(fā)，提高種床的溫度的作用，使種子迅速發(fā)芽，促進(jìn)油菜苗健康的生長發(fā)育。油菜播種后應(yīng)于3葉期及時間苗、定苗以確保穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，若因天氣干旱墑情不足可采用溝灌方式，將水引入廂溝中保持土壤濕潤狀態(tài)。

1.4 施肥

直播油菜播種較遲，越冬前生長量較小，前期應(yīng)保證充足的養(yǎng)分供給為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。以往種植經(jīng)驗表明，基肥應(yīng)施用450 kg/hm245%復(fù)合肥搶墑播種。油菜定苗后，追施60～90 kg/hm2尿素，蕾薹期應(yīng)追施60～90 kg/hm2尿素及45～75 kg/hm2氯化鉀。此外，抽薹初期還應(yīng)增施9～13.5 kg/hm2硼砂為防花而不實[23]。劉雪基等[24]研究發(fā)現(xiàn)適期播種的油菜施用270 kg/hm2純氮產(chǎn)量最高，但是對于遲播油菜則應(yīng)少施基肥，早施返青肥。吳永成等[25]也指出施用180～270 kg/hm2純氮可獲得較高產(chǎn)量，但是含油率和肥料利用率有所下降。李繼福等[26]通過線性加平臺模型和農(nóng)田鉀素平衡得出油菜的鉀肥適宜用量為70.18 kg/hm2。為實現(xiàn)減氮增效、綠色生產(chǎn)的目標(biāo)，機(jī)械耕種同步一次性側(cè)深施肥技術(shù)得以發(fā)展，在水稻、小麥、玉米等糧食作物生產(chǎn)中的運用已相對成熟。呂偉生等[27]研究發(fā)現(xiàn)該技術(shù)同樣適用于油菜種植，相比于傳統(tǒng)土表淺施肥，油菜機(jī)械直播的同時條帶狀深施適量緩釋肥能夠有效提高油菜的生產(chǎn)力。但是劉秋霞等[28]也指出雖然一次性施用緩釋肥能夠保證高產(chǎn)，在漬水等逆境條件下還應(yīng)適量補(bǔ)充速效氮肥保證穩(wěn)產(chǎn)。

1.5 病蟲草害防治

直播油菜全生育期干旱少雨及田間漬害現(xiàn)象時有發(fā)生。一般立春后雨水較多，連續(xù)陰雨天氣會加重田間草害及菌核病的發(fā)生。雜草較多的田塊需在播種前一周施用草甘膦等滅生性除草劑進(jìn)行除草。播種后2天內(nèi)應(yīng)使用乙草胺進(jìn)行土壤封閉處理。在油菜生長期，禾本科雜草和闊葉雜草應(yīng)分別使用高效氟吡甲禾靈和草除靈進(jìn)行防除，把好冬前除草關(guān)。菌核病多因直播油菜生長密度大、通風(fēng)透光條件差、根系呼吸不暢、爛根爛莖的發(fā)生而加重，可使用多菌靈、脒鮮胺等藥劑兌水噴霧進(jìn)行化學(xué)防治并及時做好清溝防漬工作。由于干旱少雨，青蟲、蚜蟲、潛葉蠅、黃曲條跳甲四種蟲害易發(fā)。應(yīng)及時清理田間殘株，保持土壤濕潤并使用吡蟲啉、吡蚜酮、阿維菌素和高效氯氰菊酯等藥劑進(jìn)行化學(xué)防治。

1.6 收獲

當(dāng)全田80%以上油菜角果變黃后應(yīng)及時關(guān)注預(yù)報在晴天進(jìn)行收獲，收獲時確保籽粒的含水量為10%～15%。目前生產(chǎn)上普遍采用聯(lián)合收割機(jī)進(jìn)行收獲，收獲后應(yīng)晾曬5～7 天進(jìn)行脫粒，并且選擇通風(fēng)、密閉、防潮的環(huán)境儲存以防種子變質(zhì)腐爛。

2 直播油菜全程機(jī)械化存在問題及改進(jìn)措施

2.1 種植區(qū)域分散

中國油菜種植遍布全國各地，但是各地區(qū)種植面積分散，地塊狹小，絕大部分農(nóng)戶選擇種植在房前屋后，以小田塊種植為主，品種各不相同，種植意愿主要體現(xiàn)在滿足自家的食用油需求以及特定時節(jié)適宜種植、沒有更合適的替代作物幾個方面，形成油菜規(guī)模化種植存在很大的障礙。此外，種植油菜的經(jīng)濟(jì)效益與同季作物小麥相比相差甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致農(nóng)民種植的積極性不高，經(jīng)營規(guī)模小，這些都是實現(xiàn)油菜全程機(jī)械化種植目標(biāo)的主要困難[29-30]。因此，提高農(nóng)民種植油菜及購機(jī)積極性是關(guān)鍵，應(yīng)適當(dāng)提高先進(jìn)適用的油菜機(jī)械裝備的購置補(bǔ)貼并加大對種植油菜的補(bǔ)貼額度，在農(nóng)民經(jīng)濟(jì)能力范圍內(nèi)逐步提高適宜油菜生產(chǎn)的農(nóng)機(jī)普及程度。另外，應(yīng)中央一號文件的要求應(yīng)加快土地流轉(zhuǎn)力度，讓能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化種植的種田大戶或合作社承包零散的土地，形成大面積的規(guī)模化種植區(qū)域。在推廣油菜全程機(jī)械化種植階段，也需要大力發(fā)展專業(yè)化的技術(shù)人才，以促進(jìn)油菜產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。此外，中國南方地區(qū)尚有大范圍的冬閑田，與糧爭地矛盾小，可挖掘潛力巨大，鼓勵農(nóng)民在冬閑田中擴(kuò)大“雙低”油菜種植面積也是大力發(fā)展油菜全程機(jī)械化生產(chǎn)的有利條件[31-33]。

2.2 種植制度限制

中國油菜分為春播油菜和冬播油菜2 種，春播油菜主要集中在東北和西北地區(qū)，冬播油菜主產(chǎn)區(qū)在長江中下游地區(qū)，油菜面積和總產(chǎn)量均占90%以上[34]。該地區(qū)的主要種植方式為稻后油，前茬作物水稻收獲后留茬高度較高，秸稈量較多，土壤黏重板結(jié)，增加了油菜機(jī)械化作業(yè)難度。另外在油菜主產(chǎn)區(qū)種植的水稻大多為遲熟中粳品種，收獲時間一般在10 月中下旬，機(jī)械化直播方式播種時間通常較晚，而收獲時間又較育苗移栽相對略早，因而整個生育期較育苗移栽油菜平均短15～20 天，目前大多高產(chǎn)品種在生育期縮短的條件下較難發(fā)揮高產(chǎn)潛力。為了兼顧稻油兩熟地區(qū)前茬作物和后茬作物的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)選擇水稻相對早熟的品種使其在10月上中旬收獲，后茬作物油菜便能夠在適宜播種時間進(jìn)行油菜機(jī)械化直播，農(nóng)民的種植積極性也會提高，從而提高油菜生產(chǎn)的機(jī)械化程度[35]。

2.3 油菜機(jī)械研發(fā)滯后

近些年來，中國有大批油菜直播機(jī)和油菜聯(lián)合收割機(jī)等機(jī)械投入市場，但是適宜油菜機(jī)械化生產(chǎn)的成熟機(jī)型仍然不多。目前推廣程度較高的裝備大多是在原有的稻麥?zhǔn)辗N機(jī)改變輸種管位置和行距的基礎(chǔ)上改裝而來，其性能并不全符合油菜收種的特點，存在可靠性差、適應(yīng)性不強(qiáng)、關(guān)鍵性指標(biāo)不能滿足生產(chǎn)等問題，如移栽作業(yè)效率低、直播機(jī)播種均勻度低和聯(lián)合收獲損失率高等。雖然有些地區(qū)也在積極引進(jìn)國外先進(jìn)的油菜生產(chǎn)裝備，但是國外以大中型裝備為主，普遍存在機(jī)械價格高農(nóng)民接受度低的問題，難以示范推廣，進(jìn)一步阻礙了油菜全程機(jī)械化的發(fā)展。因國外大型農(nóng)業(yè)機(jī)械難以推廣應(yīng)用，中國應(yīng)研制適合中國油菜種植區(qū)國情的生產(chǎn)機(jī)械，從播種、移栽、收獲等關(guān)鍵環(huán)節(jié)加大研發(fā)力度，切實解決好播種不均、作業(yè)效率低、技術(shù)含量不高、收獲期間損失大等問題，提升農(nóng)機(jī)作業(yè)的穩(wěn)定性、適應(yīng)性以大大提高生產(chǎn)效率。在制定油菜生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)路線時，應(yīng)根據(jù)中國油菜種植的生態(tài)類型、種植制度、品種特點、氣候條件、裝備基礎(chǔ)等因素選擇適宜的油菜生產(chǎn)方式。

3 展望

為了不斷提高中國直播油菜的綜合效益，進(jìn)一步推動中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，大力推廣直播油菜全程機(jī)械化生產(chǎn)模式是重點。未來除了依托現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新符合油菜實際種植要求的農(nóng)機(jī)裝備，還要不斷研究適宜直播油菜機(jī)械化生產(chǎn)的高產(chǎn)高效栽培技術(shù)模式，促進(jìn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合發(fā)展。因此建議今后應(yīng)著眼于以下幾個方面的研究。

（1）直播油菜前茬稻草還田方式研究。隨著水稻單產(chǎn)連年提高，秸稈量也逐漸增加，還田任務(wù)加重。目前生產(chǎn)上主流的稻草全量翻壓還田和全量覆蓋還田方式均因過厚的稻草層對油菜出苗產(chǎn)生一定的物理阻礙。除了提高油菜的播種量，未來可借鑒稻茬麥稻稈還田方式，探索潔區(qū)播種、條帶耕作、寬窄行種植[36]等技術(shù)模式的應(yīng)用以提高油菜的出苗率。

（2）直播油菜高密抗倒協(xié)調(diào)性研究。合理密植不僅能夠改變油菜的個體和群體的關(guān)系，而且能夠提高產(chǎn)量，目前是專家學(xué)者們的研究熱點[37]。大量研究表明，油菜抗倒性會隨著種植密度的提高而下降[38-39]。這是因為高密度種植下油菜分枝高度顯著增加而單株莖稈較細(xì)弱顯著增加了油菜倒伏的風(fēng)險，制約了油菜產(chǎn)量的進(jìn)一步提高。已有的研究表明篩選耐密植且抗倒伏的品種是解決該矛盾的最有效途徑，除此之外也可通過改變栽培措施來協(xié)調(diào)高密與抗倒伏之間的關(guān)系，該方向也是未來科學(xué)家們研究的重點[40]。

（3）冬油菜抗寒性研究。全球氣候變化異常，極端氣候的發(fā)生頻率逐年增加，2021年冬季全國大部分地區(qū)就遭遇了1965年以來最大的寒潮災(zāi)害，長江流域油菜、蠶豆、馬鈴薯等農(nóng)作物均受到了大面積的凍害。凍害是制約油菜生產(chǎn)的重要性因素，由于前茬水稻騰茬晚，直播油菜生育期不斷推遲，期間連續(xù)陰雨寡照天氣頻繁，直播油菜更易受到遲播低溫的影響[41]。為了適應(yīng)冬季極端低溫、連續(xù)降雪等氣候變化，未來中國冬油菜品種也應(yīng)進(jìn)行抗寒性的篩選，并且可以研究油菜田間肥水管理、培土措施和施用植物生長調(diào)節(jié)劑等農(nóng)藝措施提高油菜的抗寒性及災(zāi)后恢復(fù)能力。

（4）直播油菜苗質(zhì)提升化控技術(shù)研究。運用植物生長調(diào)節(jié)劑、微肥、營養(yǎng)劑等對直播油菜生長發(fā)育進(jìn)行化學(xué)調(diào)控，是傳統(tǒng)栽培技術(shù)的發(fā)展與補(bǔ)充，具有用量少、成本低、見效快、應(yīng)用廣的特點。目前油菜生產(chǎn)中對于多效唑的運用已較為廣泛，研究發(fā)現(xiàn)于三葉期和越冬前噴施多效唑可防治高腳苗、控旺促壯保證安全越冬[42]。針對以上稻草還田影響出苗壯苗，高密抗稻協(xié)調(diào)性差以及抗寒抗凍的問題，除了改變傳統(tǒng)的耕作栽培措施外，還可以研究化控技術(shù)的調(diào)控效果以順應(yīng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、減量增效、省工省時的形勢要求。