王丹英 褚光 陳松 徐春梅 陳里鵬 章秀福*

（1 中國(guó)水稻研究所/水稻生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310006；2 杭州富陽(yáng)鹿山街道南山村，杭州311400；第一作者：wangdanying@caas.cn；*通訊作者：zhangxiufu@caas.cn）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、水稻生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)主體的轉(zhuǎn)變，水稻種植季節(jié)的請(qǐng)工難、用工貴問(wèn)題異常突出。同時(shí)，水稻生產(chǎn)的比較效益逐年下降，省工節(jié)本高效的直播技術(shù)成為稻農(nóng)的必然選擇。

水稻直播是指不經(jīng)過(guò)育秧、移栽而直接將水稻種子播入大田的一種勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較輕、成本相對(duì)較少的種植方式。目前我國(guó)直播稻面積占全國(guó)水稻播種面積的1/3 左右，主要分布于長(zhǎng)江中下游及淮河流域的雙季早稻和單季稻，以及北方的單季稻；華南及西南稻區(qū)的直播稻則呈快速發(fā)展之勢(shì)。播種方式以撒直播為主，占直播面積的80%以上，機(jī)械直播面積不足20%。

根據(jù)播種時(shí)稻田的水分狀況，水稻直播又可以分為濕潤(rùn)直播和旱直播。毋庸置疑，水稻人工濕潤(rùn)撒直播可以節(jié)省大量勞動(dòng)力及成本，將農(nóng)民從繁瑣的育秧、插秧等勞作中解放出來(lái)，但也存在著播量過(guò)大，出苗不勻的問(wèn)題。生產(chǎn)上農(nóng)戶為克服整地不平造成的漬水或陰雨天氣對(duì)種子成苗的影響，往往會(huì)加大播種量，較高的播種量導(dǎo)致群體密度過(guò)高，限制了個(gè)體優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，尤其不利于雜交稻的高產(chǎn)。此外，與移栽稻相比，撒直播水稻因群體郁閉、扎根淺，極易發(fā)生倒伏。

為了解決上述問(wèn)題，并進(jìn)一步發(fā)揮直播稻節(jié)本高效的優(yōu)勢(shì)，近20 年，大量的農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝科研工作者、種糧大戶投入于機(jī)械化精量濕潤(rùn)直播機(jī)具和技術(shù)的研究、應(yīng)用和推廣，促進(jìn)和推動(dòng)了水稻機(jī)械化精量濕潤(rùn)直播技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。

圖1 同步開(kāi)溝起壟水稻機(jī)械精量穴直播技術(shù)原理及效果

1 水稻機(jī)械精量濕潤(rùn)直播技術(shù)

水稻機(jī)械精量濕潤(rùn)直播是使用機(jī)械在整地后的濕潤(rùn)稻田進(jìn)行穴播、條播稻種，兼具撒直播省工節(jié)本和機(jī)插秧水稻成行分布均勻的優(yōu)點(diǎn)。水稻機(jī)械精量直播機(jī)按其排種工作原理可分為機(jī)械式（槽輪式、窩眼輪式、型孔式、勺式、轉(zhuǎn)盤式等）、氣力式（氣吸式、氣吹式）和電磁振動(dòng)式等，按其結(jié)構(gòu)型式又可以分為自走式和懸掛式兩種。懸掛式水稻直播機(jī)可與高速水稻插秧機(jī)機(jī)頭配套使用，使一臺(tái)插秧機(jī)能實(shí)現(xiàn)插秧、直播兩種作業(yè)。據(jù)2019 年農(nóng)機(jī)購(gòu)置補(bǔ)貼公示銷量數(shù)據(jù)顯示，目前有補(bǔ)貼銷量的水稻直播機(jī)生產(chǎn)廠家已超20 家，在售直播機(jī)產(chǎn)品有近50 款。

在水稻濕潤(rùn)機(jī)械精量穴直播機(jī)具的研發(fā)上，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)做了大量工作[1－4]，成功研究出同步開(kāi)溝起壟水稻精量穴直播機(jī)，在田面上同時(shí)開(kāi)設(shè)蓄水溝和播種溝，采用穴播方式將稻種播在壟上的播種溝中，實(shí)現(xiàn)了直播水稻成行成穴有序生長(zhǎng)和壟植潤(rùn)灌栽培（圖1）；直播機(jī)行距可選、株距可調(diào)、播量可調(diào)，其中20 cm 固定行距適合常規(guī)稻，25 cm 固定行距適合雜交稻；株距10～25 cm，穴距多級(jí)可調(diào)；每穴播種量可以調(diào)控在3～5粒（1.2～1.8 kg/667 m2，適用于雜交稻）、6～10 粒（2.5～5.0 kg/667 m2，適用于常規(guī)稻）和10 粒以上（5～25 kg/667 m2）。中國(guó)水稻研究所在此基礎(chǔ)上研究了農(nóng)藝農(nóng)機(jī)相融合的超級(jí)稻精量機(jī)械穴直播技術(shù)[5]，創(chuàng)建了基于種子包衣和盲谷播種的全苗勻苗、肥水耦合、除草等超級(jí)稻機(jī)械精量穴直播農(nóng)藝關(guān)鍵技術(shù)，突破了超級(jí)稻小播量條件下有序穴播全苗、肥水高效利用、除草、穩(wěn)產(chǎn)等技術(shù)難題，充分發(fā)揮了超級(jí)稻高產(chǎn)潛力。2012—2015 年，以超級(jí)稻甬優(yōu)9 號(hào)、甬優(yōu)12 號(hào)、內(nèi)2 優(yōu)6 號(hào)和春優(yōu)84、春優(yōu)927 等為材料進(jìn)行的大面積示范推廣，創(chuàng)造了連續(xù)4 年單產(chǎn)超800 kg/667 m2的高產(chǎn)記錄。

有研究表明，機(jī)械精量濕潤(rùn)直播水稻出苗后可以達(dá)到與機(jī)插秧一樣的成行成穴效果，產(chǎn)量與機(jī)插秧相近，但省工節(jié)本優(yōu)勢(shì)非常明顯[6-7]：1）省去了育秧和移栽環(huán)節(jié)，每667 m2節(jié)省勞動(dòng)力1.1～1.6 工、節(jié)本100～200元；2）在作業(yè)環(huán)節(jié)，在機(jī)械前進(jìn)速度相同的情況下，由于直播機(jī)不需要停機(jī)加秧苗，純作業(yè)時(shí)間大大高于機(jī)插秧，加上直播機(jī)的作業(yè)幅寬為8～10 行，大于插秧機(jī)的6～8 行，單個(gè)直播機(jī)作業(yè)效率比機(jī)插秧提高40%，通常水稻機(jī)械濕潤(rùn)直播的播種速率3.3～5.3 hm2/天；另外，機(jī)插秧作業(yè)需1 名機(jī)手、2～3 名輔助工搬運(yùn)秧苗，而機(jī)械化直播僅需1 名機(jī)手即可完成整個(gè)播種環(huán)節(jié)，用工量大減。3）在生育期上，由于機(jī)直播水稻沒(méi)有拔秧傷根和栽后返青的過(guò)程，生育進(jìn)程也加快，全生育期較移栽水稻縮短5～7 d。與撒直播相比，機(jī)械精量直播播種質(zhì)量穩(wěn)定，稻種在田間分布均勻，通風(fēng)透光性好，病害發(fā)生較輕，抗倒伏性強(qiáng)，產(chǎn)量比撒直播增加40～80 kg/667 m2。

正是基于上述優(yōu)點(diǎn)，“十三五”期間，水稻機(jī)械精量濕潤(rùn)直播技術(shù)的應(yīng)用面積迅速增加。據(jù)《全國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化統(tǒng)計(jì)年報(bào)》，2018 年我國(guó)水稻直播機(jī)擁有量約3 萬(wàn)臺(tái)，較2017 年增加近6 000 臺(tái)，增長(zhǎng)23.97%；全國(guó)水稻機(jī)直播面積151 萬(wàn)hm2，同比增長(zhǎng)36.91%[8]。

圖2 同步開(kāi)溝起壟施肥水稻機(jī)械精量穴直播技術(shù)原理及效果

2 水稻機(jī)械精量穴直播同步側(cè)深施肥技術(shù)

鑒于水稻生產(chǎn)中基肥利用效率低，基肥面施的吸收利用率僅為10%～36%，通過(guò)基肥深施是將肥料定量地施在根系的側(cè)深位置，可有效提高肥料的利用效率[9-10]。

水稻側(cè)深施肥技術(shù)的研究多見(jiàn)于機(jī)插秧，其核心載體是側(cè)深施肥裝置。國(guó)內(nèi)對(duì)施肥裝置的研發(fā)始于20世紀(jì)60 年代，雖然相繼研制出多款施肥機(jī)具，但施肥作業(yè)效果并不理想，應(yīng)用面積很少。日本和韓國(guó)在施肥裝置的研發(fā)具有明顯優(yōu)勢(shì)，日本的機(jī)械插秧和側(cè)深施肥已實(shí)現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。在排肥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，井關(guān)、東洋、久保田等公司生產(chǎn)的側(cè)深施肥裝置主要采用直槽輪式排肥器，施肥效率高，但施肥穩(wěn)定性略差，而洋馬等公司生產(chǎn)的側(cè)深施肥裝置可通過(guò)調(diào)節(jié)齒輪轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)施肥量的調(diào)節(jié)，施肥穩(wěn)定性和均勻性好[11]。

水稻機(jī)直播同步側(cè)深施肥技術(shù)是在直播機(jī)械作業(yè)時(shí)，在兩條播種溝中同步開(kāi)出一條施肥溝并施入肥料，然后將施肥溝覆蓋。與機(jī)插秧同步側(cè)深施肥技術(shù)相比，機(jī)直播的同步側(cè)深施肥技術(shù)研究相對(duì)滯后。在2010 年左右華南農(nóng)業(yè)大學(xué)提出了水稻同步開(kāi)溝起壟施肥精量穴直播技術(shù)，在壟臺(tái)上的播種溝的一側(cè)開(kāi)設(shè)1 條施肥溝，溝寬度一般為5 cm、深度5～10 cm[12]（圖2）。2019年，上海世達(dá)爾現(xiàn)代農(nóng)機(jī)有限公司推出搭配有洋馬施肥裝置的水稻同步側(cè)深施肥機(jī)械精量穴直播機(jī)。

研究表明，機(jī)械直播同步側(cè)深施肥技術(shù)可有效提高肥料的利用效率，減少肥料流失，在同等水稻產(chǎn)量下，可減少肥料用量10%左右。通常，基肥的施用量占總肥量的30%～50%；若用緩釋肥作基肥深施，理論上可以將基肥比例提高到70%以上，甚至將全部肥料作基肥深施，以減少追肥作業(yè)程序。然而，一方面受施肥裝置排肥量的限制，另一方面大量施肥增加肥料的添加次數(shù)影響作業(yè)效率，一般基肥用量不高于35 kg/667 m2。研究表明，在機(jī)械直播同步側(cè)深施肥時(shí)以緩釋肥和速效肥混合作為肥源為好，如用緩釋尿素和普通尿素混施。機(jī)械側(cè)深施肥方式替代傳統(tǒng)撒施方式能夠顯著增加直播水稻齊穗期和成熟期干物質(zhì)積累量，增加有效穗數(shù)，提高稻谷產(chǎn)量和氮肥吸收利用率[13]。

3 機(jī)械精量穴直播同步噴施除草劑技術(shù)

水稻直播栽培時(shí)，雜草與水稻種子同步萌發(fā)，相互競(jìng)爭(zhēng)，雜草防治始終是水稻直播生產(chǎn)最需解決的問(wèn)題之一。水稻直播稻田的常用除草方法是采用“一封兩殺”或“兩封一殺”方法：在播前5～7 d 用滅生性除草劑除老草，播種3～5 d 后噴施土壤封閉除草劑，水稻2 葉1 心至3 葉期莖葉噴霧處理。這種方法如若用人工，則勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低；若用無(wú)人機(jī)噴施除草劑，為防止藥劑漂移產(chǎn)生藥害，則對(duì)天氣要求很高，可能會(huì)因天氣不適合而耽誤施藥適期，從而影響雜草防除和直播水稻生長(zhǎng)。為了解決此問(wèn)題，中國(guó)水稻研究所和華南農(nóng)業(yè)大學(xué)相繼提出了機(jī)械精量穴直播同步噴施除草劑技術(shù)[14-15]，在水稻精量穴直播機(jī)的基礎(chǔ)上，加裝了一套同步噴施除草劑裝置，在播種同時(shí)噴施除草劑。研究表明，選用安全性較高的封閉除草劑（如30%丙·芐可分散油懸浮劑和25%雙環(huán)磺草酮懸浮劑）進(jìn)行同步噴施，或機(jī)播時(shí)采用盲谷（只浸種不催芽）播種，機(jī)械播種時(shí)同步噴施除草劑并不會(huì)影響水稻種子的出苗率[16-18]。這種播種和施藥機(jī)械同步化，不僅避免了除草劑的漏施、重施，生產(chǎn)上還可以節(jié)約1 次施藥的勞力成本。目前，該技術(shù)已在安徽、上海、四川、浙江等省市推廣。

4 存在問(wèn)題

近年來(lái)我國(guó)直播稻面積增長(zhǎng)迅速，在機(jī)械精量濕潤(rùn)直播技術(shù)出現(xiàn)了一些創(chuàng)新和發(fā)展，但機(jī)械直播的比例還是偏低。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的羅錫文院士認(rèn)為主要是由于水稻直播存在的“苗難全、草難除”兩大難題尚未解決，生產(chǎn)上缺乏適宜直播的品種，農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)尚不配套。但是，不能否認(rèn)的是，近年全國(guó)水稻直播的面積在快速增加。因此，機(jī)械精量濕潤(rùn)直播技術(shù)推廣有難度，除了上述原因外，可能還在于該技術(shù)對(duì)稻田和土壤的要求較高，不適用于小面積、不規(guī)則田塊和泥腳較深的稻田。與撒直播相比，機(jī)械精量濕潤(rùn)穴直播在操作靈活性上的欠缺，以及這兩年稻谷收購(gòu)價(jià)偏低所導(dǎo)致的效益增加不多，不足以吸引農(nóng)戶從撒播或噴播轉(zhuǎn)向機(jī)械精量直播。今后，唯有加強(qiáng)栽培、育種、農(nóng)機(jī)、植保、智能控制等學(xué)科的有機(jī)融合，切實(shí)解決直播生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，才有可能在水稻機(jī)械精量直播技術(shù)上有所突破，建立起符合農(nóng)民需求的水稻機(jī)械直播高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)體系。