賈旋 楊青如 文喜賢 王繼承 陳宜 吳愛文 宋建農(nóng)*

（1 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，北京 100083；2 樟樹市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種子站，江西 樟樹 331200；3 江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，南昌 330000；第一作者：liao988520@163.com；*通訊作者：songjn@cau.edu.cn）

水稻在我國糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位，全國有60%以上的人口以稻米為主食[1]。我國水稻種植面積一般穩(wěn)定在3 000萬hm2左右，在全國谷物中占比約32%，占世界水稻種植面積的29%左右[2－3]。然而，我國水稻種植機械化水平較低，還有50%左右的水稻種植面積靠人力勞動來實現(xiàn)，加上生長發(fā)育環(huán)境和技術(shù)措施復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)節(jié)繁雜、季節(jié)性強、用工量多、勞動強度大，制約了水稻生產(chǎn)發(fā)展[4－5]。季節(jié)緊張是南方雙季稻區(qū)和稻麥輪作區(qū)水稻種植最大的瓶頸，積溫不足是制約東北寒地稻區(qū)優(yōu)質(zhì)水稻發(fā)展的主要因素[6]。

育插秧是水稻生產(chǎn)過程中極其重要的一個環(huán)節(jié)，俗話說“秧好半年禾”，就是強調(diào)了水稻生產(chǎn)的關(guān)鍵是育好秧插好秧[7]。水稻種植機械化的發(fā)展模式主要取決于水稻種植技術(shù)，水稻種植技術(shù)包括直播和移栽[8]。傳統(tǒng)的機插秧技術(shù)對水稻根系損傷嚴(yán)重，水稻移栽后存在5～7 d的緩苗期，延長了水稻生育期，加重了茬口緊張，特別是遭遇不良天氣時影響更大，雙季稻區(qū)、稻麥輪作區(qū)和東北寒地稻區(qū)的農(nóng)戶要開展水稻機插秧就必須犧牲稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)，使用短生育期的品種，這與市場暢銷的優(yōu)質(zhì)品種生育期偏長存在矛盾[6]。缽體苗移栽技術(shù)對秧苗根系傷害小，沒有明顯的返青期，根系發(fā)達(dá)、分蘗快而多、分蘗節(jié)位低，大大提高了秧苗素質(zhì)，基本可以解決以上問題，但成本較高[9－10]。直播出苗率低，用種量大，對除草劑的需求量大，污染稻田環(huán)境和降低稻米品質(zhì)。如何保障水稻具有合適的生育期，逐漸成為水稻綠色、高產(chǎn)、高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，研發(fā)一種不延長水稻生育期的機械化栽培技術(shù)模式是解決雙季稻區(qū)、稻麥輪作區(qū)和東北寒地稻區(qū)水稻發(fā)展問題的關(guān)鍵。

1 研究內(nèi)容

針對雙季稻區(qū)、稻麥輪作區(qū)和東北寒地稻區(qū)水稻生產(chǎn)存在的關(guān)鍵問題，在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)宋建農(nóng)教授的帶領(lǐng)下，本項目研究開發(fā)了水稻大缽體毯狀苗機械化育插秧技術(shù)。該技術(shù)充分發(fā)揮了水稻缽體苗栽培高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的農(nóng)藝技術(shù)優(yōu)勢和機插秧高效精準(zhǔn)機械化作業(yè)優(yōu)勢，集成了水稻大缽體毯狀苗育秧盤、精準(zhǔn)對位播種、秧苗期綜合管理和高速機械栽插等關(guān)鍵技術(shù)，可培育大苗壯秧，形成上毯下缽的秧苗，有效延長了秧苗適宜機插時間，減少了栽插時對秧苗根系造成的損傷，栽插后幾乎無緩苗期。水稻大缽體毯狀苗機械化育插秧技術(shù)有效緩解了雙季稻區(qū)、稻麥輪作區(qū)和東北寒地稻區(qū)機插秧造成的水稻生育期不足難題，為水稻機械化作業(yè)開拓了一項新的技術(shù)模式，具有重要推廣應(yīng)用價值。2021年8月，水稻大缽體毯狀苗機械化育插秧技術(shù)入選“2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重大引領(lǐng)技術(shù)”[11]。

2 主要創(chuàng)新和技術(shù)內(nèi)容

2.1 水稻大缽體毯狀苗育秧盤技術(shù)

按照水稻缽育的農(nóng)藝要求和水稻機插秧的技術(shù)要求，設(shè)計了一種新型的機插缽型毯狀育秧盤——水稻大缽體毯狀苗育秧盤[12]，其結(jié)構(gòu)主要由缽體、邊壁、邊壁加強筋、橫向加強筋、縱向加強筋、底孔、橫向連通溝槽和縱向連通溝槽等組成。其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1 所示。秧盤各缽體縱橫成行排列，缽穴下部獨立、上部粘連；縱向缽數(shù)為30 缽，橫向缽數(shù)為14 缽，每盤420 缽；邊壁縱向內(nèi)部尺寸為575 mm，邊壁縱向外形尺寸為585 mm，盤體縱向內(nèi)部尺寸為570 mm；邊壁橫向內(nèi)部尺寸為285 mm，邊壁橫向外形尺寸為294 mm，盤體橫向內(nèi)部尺寸為280 mm；缽穴深16 mm，容積3.3 mL。采用PVC 熱塑一次成型技術(shù)生產(chǎn)，每個秧盤質(zhì)量不少于65 g，具有使用方便、結(jié)實耐用、適用性強、應(yīng)用范圍廣等特點。

圖1 水稻大缽體毯狀苗育秧盤整體三維結(jié)構(gòu)

水稻大缽體毯狀苗育秧盤突出了水稻缽苗的技術(shù)特點，突破了既成缽又成毯的技術(shù)難點，創(chuàng)新了育秧盤結(jié)構(gòu)，解決了低播量條件下的大缽體毯狀苗連片成毯的問題，滿足了機插秧技術(shù)的要求，在兼顧成毯性時，又考慮了盡量減少秧爪傷根。育秧效果如圖2 所示。采用本育秧盤育秧，可與現(xiàn)有水稻插秧機配套，在實現(xiàn)高速機插作業(yè)的前提下，突出大缽體毯狀苗育秧的農(nóng)藝技術(shù)優(yōu)勢。

圖2 水稻大缽體毯狀苗育秧盤育秧效果

2.2 水稻盤育秧精確對位播種技術(shù)

水稻大缽體育秧盤的秧苗分缽生長，為了使缽體可以給秧苗提供足夠的營養(yǎng)，提高秧苗素質(zhì)，在移栽前就開始分蘗，每個缽體內(nèi)秧苗之間的個體競爭力要小，所以要降低播量[5]。插前均勻合格率與秧苗素質(zhì)和插秧質(zhì)量密切相關(guān)：秧苗生長不均勻，就不能合理利用秧盤空間，素質(zhì)參差不齊；如果出現(xiàn)漏播空穴，機插秧時就會出現(xiàn)漏插，造成缺苗。要提高秧苗插前均勻合格率，就必須采用精準(zhǔn)孔穴播種。

為了實現(xiàn)低播量和精準(zhǔn)對孔穴播種，保證定量的種子播入每個缽孔中，并且沒有漏播空穴，本技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)了基于鏈傳動輸送技術(shù)和基于種子輪廓尺寸的對位穴播排種技術(shù)于一體的2ZBL－400 型水稻盤育秧生產(chǎn)線[13]（圖3）。可一次性完成秧盤輸送、鋪底土、精密播種、覆土等作業(yè)工序，與水稻大缽體毯狀苗育秧盤形成完美配套。育秧生產(chǎn)線解決了低播量和精準(zhǔn)對位播種的難題，提高了秧苗素質(zhì)和機插秧質(zhì)量。

圖3 2ZBL-400 型水稻盤育秧生產(chǎn)線

2ZBL－400 型水稻盤育秧生產(chǎn)線主要技術(shù)參數(shù)：1）配套動力：250W 單相減速電機（減速比為59∶1）；2）適用秧盤：寬度不超過340 mm 的各種規(guī)格的軟（硬）塑育秧穴（平）盤；3）總體尺寸：4 060 mm×540 mm×1 025 mm；4）播種量：60～100 g/盤（可調(diào)）；5）鋪土量：1.0～1.5 kg/盤（可調(diào)）；6）合格率：＞90%（以每穴3～5 粒為標(biāo)準(zhǔn)）（如圖4 所示）；7）空穴率：＜2%（排種量平均每穴3～5粒時）；8）生產(chǎn)率：400～500 盤/h。

圖4 2ZBL-400 型水稻盤育秧生產(chǎn)線播種效果

2ZBL－400 型水稻盤育秧生產(chǎn)線主要特點：1）該機結(jié)構(gòu)簡單、合理、造價低，移動性好，生產(chǎn)率高，播種質(zhì)量優(yōu)，傷種率低；2）該機采用勺式型孔輪排種器[14]和同步柔性皮帶護種裝置[15]，排種性能穩(wěn)定，故障率低，有效地減少了對水稻芽種種子的損傷；3）該機采用大直徑波紋滾筒排土，試驗表明，不僅出土效果好，排量均勻，而且對土壤干濕度要求較寬；在排士量調(diào)節(jié)上也簡便易行，可根據(jù)土壤干濕度和底、表土的需求量，隨時進行調(diào)節(jié)；4）該機采用鏈傳動/輸送機構(gòu)[16]，結(jié)構(gòu)簡單、運動精確無打滑現(xiàn)象，輸送過程無任何移動，保證種子精確投入育秧盤的穴內(nèi)。

2.3 水稻大缽體毯狀苗秧期綜合管理技術(shù)

旱育秧：苗期水分管理，禁止大水漫灌，以噴淋給水為宜，秧田干濕交替，以便培育出根系發(fā)達(dá)、健康茁壯的合格秧苗。濕潤育秧：用淤泥做苗床，秧床保持濕潤，間歇灌水。俗話說“旱長根，水長苗”，為了培育根系強壯和高素質(zhì)秧苗，水稻大缽體毯狀苗育秧采用旱育秧方式。

應(yīng)用秧期綜合管理技術(shù)培育合格秧苗是實現(xiàn)水稻大缽體毯狀苗機插秧的關(guān)鍵。運用好秧期綜合管理技術(shù)的關(guān)鍵是正確操作水稻大缽體毯狀苗育秧的各個環(huán)節(jié)，其育秧流程如圖5 所示。

圖5 水稻大缽體毯狀苗育秧流程

2.3.1 秧田選擇與秧床制作

選擇地勢較高、灌排方便的壤土或粘壤土田作秧田，注意秧田準(zhǔn)備與擺盤時間協(xié)調(diào)一致。秧床的寬度根據(jù)育秧盤的長寬而定，以橫放2個或豎放4個為宜；秧床的長度依秧田長度而定。秧床之間留出25～30 cm（蓋膜苗床應(yīng)加寬至40 cm以上）的作業(yè)道；在秧床之間挖20 cm深、20 cm寬的淺溝，整平并壓實床面即可；對于雙季稻區(qū)晚稻育秧，恰逢高溫和雨季，為防止秧苗生長過快和水分無法控制，給后續(xù)插秧機作業(yè)帶來困難，建議在育秧苗床上方搭建簡易覆蓋膜棚，用于秧苗的遮陽、防雨、防降溫；為防止育秧盤底部竄根，可在床面鋪放一層無紡布（如圖6 所示）。

2.3.2 營養(yǎng)土配置

事實證明，很多對待群眾簡單粗暴的干部，在自律、作風(fēng)方面也往往是屢屢違規(guī)甚至觸犯法律的。比如，山東聊城江北水城旅游度假區(qū)黨工委原書記、管委會原主任胡廷金就是此類反面典型之一，他被依紀(jì)開除黨籍和公職，在其處理通告中，就有一句“嚴(yán)重違反群眾紀(jì)律，對待群眾簡單粗暴，造成不良影響”。

選擇含鹽量少、pH值4.5～5.5、草籽少、無農(nóng)藥殘留、土壤疏松肥沃的土壤作為育苗基質(zhì)土。一般在冬季或旱季，土壤比較干燥的條件下，選擇壤土或粘土的水稻田、園田、山地土和魚塘、溝渠清淤土進行集中采集。將采集的土壤進行晾曬干燥，等土壤水分適宜時用粉碎機粉碎過篩備用，篩孔孔徑以3～5 mm 為宜，一般按每盤3～4 kg 備土。按照每3～4 份過篩土加入l 份過篩優(yōu)質(zhì)腐熟農(nóng)家肥或腐殖酸肥的比例配置營養(yǎng)土，同時加入適量化肥混拌均勻。一般每盤土中加入硫酸銨4～7 g、磷酸二銨4～5 g、硫酸鉀4～5 g。也可選用市場上配制好的育秧基質(zhì)與育苗基質(zhì)土混合配成營養(yǎng)土，配置比例一般為1 份基質(zhì)∶2 份育苗基質(zhì)土，育苗基質(zhì)土不少于1 份。育苗基質(zhì)土可以促進秧苗的成毯性，但是營養(yǎng)含量較少，單純用育苗基質(zhì)土育秧會造成秧苗后期營養(yǎng)不足而出現(xiàn)葉片發(fā)黃現(xiàn)象，降低秧苗素質(zhì)。

2.3.3 播種

要求選用優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗病、抗倒伏、抗逆性強、生育期適宜，適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)良品種。播前曬種、脫芒、精選種子、消毒、浸種、催芽。根據(jù)品種生育期長短、秧齡和計劃栽植期以及當(dāng)?shù)匕踩R穗期確定播種日期。要求秧苗插前均勻合格率較高，育苗空穴率小于5%。一般要求采用2ZBL-400 型水稻育秧生產(chǎn)線播種，每盤播干種30～60 g，若用吸足水分的種子則需加量30%，以每穴內(nèi)有3～5 粒種子為宜。播后及時澆水，也可以澆“蒙頭水”，但不要大水漫灌，以免將營養(yǎng)土和種子沖出缽穴。

2.3.4 苗期管理

擺盤完成后，在秧盤上面再蓋一層無紡布，防止噴灌或大雨時將種子沖出來，出苗后將無紡布除去。當(dāng)出苗至1 葉1 心期盤土不干不澆水；1～2 葉期不完全葉節(jié)發(fā)根，并產(chǎn)生分枝根，秧苗開始在缽穴內(nèi)盤根，此時床面保持濕潤，不要干盤。此后掌握見干見濕的原則，培育旱生根系。秧苗期切忌大水澆灌或床面積水。苗期其他管理同常規(guī)育秧。

2.4 水稻大缽體毯狀苗機械化栽插技術(shù)

與傳統(tǒng)毯狀苗不同，大缽體毯狀苗在機插時為了保持秧苗缽形完整、減少傷根，要求插秧機按缽取苗插秧，具體要求為：橫向送秧每次送秧量等于大缽體毯狀苗育秧盤的橫向缽距，即橫向送秧次數(shù)與大缽體毯狀苗育秧盤的橫向缽數(shù)相等；秧箱的秧苗輸送裝置縱向送秧每次送秧量等于大缽體毯狀苗育秧盤的縱向缽距。

目前已有多個生產(chǎn)廠家的插秧機可滿足水稻大缽體毯狀苗機插技術(shù)要求。另為避免新技術(shù)推廣造成現(xiàn)有裝備的閑置和浪費問題，降低水稻種植的投入成本，可對現(xiàn)存的其他型號的插秧機改進設(shè)計。

2.4.1 插秧機橫向送秧改進設(shè)計

圖7 橫向送秧動力傳送系統(tǒng)

2.4.2 插秧機縱向送秧改進設(shè)計

為滿足插秧機縱向送秧要求，即秧箱的秧苗輸送裝置縱向送秧每次送秧量等于大缽體毯狀苗育秧盤的縱向缽距，及減輕縱向送秧誤差積累和過沖現(xiàn)象，設(shè)計了一種水稻大缽體毯狀苗專用插秧機精準(zhǔn)送秧裝置[17]，主要由送秧臺、棘輪驅(qū)動定位機構(gòu)和秧苗輸送帶等關(guān)鍵部分組成。棘輪驅(qū)動定位機構(gòu)可實現(xiàn)縱向送秧驅(qū)動、鎖緊和阻沖功能，秧苗輸送帶被棘輪驅(qū)動定位機構(gòu)驅(qū)動一個縱向缽距后，阻沖齒與棘輪齒進行嚙合，防止棘輪因為慣性而發(fā)生過沖現(xiàn)象造成縱向送秧不準(zhǔn)；在縱向送秧結(jié)束后，棘輪處于鎖死狀態(tài)，在非縱向送秧時秧苗和秧苗輸送帶不會因為插秧機工作時產(chǎn)生的震動或秧苗重力的影響，而相對送秧臺發(fā)生縱向移動。圓錐凸起式雙面同步帶是一種長寬單皮帶式秧苗輸送帶，不僅增加了大缽體毯狀苗與皮帶的接觸面積，而且將帶與苗之間原來的摩擦傳動變成了嚙合傳動，每個圓錐凸起卡住4個秧苗缽體，可以防止秧苗上下左右移動，對整毯秧苗起到橫向和縱向的定位作用。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，送秧精確，工作可靠，極大的保證了大缽體毯狀苗的橫向和縱向送秧的精度。

3 應(yīng)用示范和提質(zhì)增效情況

3.1 應(yīng)用示范情況

水稻大缽體毯狀苗機械化插秧技術(shù)自2015年開始在全國水稻主產(chǎn)區(qū)試驗和示范推廣，累計示范推廣面積萬畝以上。目前已在雙季稻區(qū)的江西樟樹、瑞昌、臨川、奉新、南昌、高安、上高、鉛山、撫州及湖南汨羅、湘潭，稻麥輪作區(qū)的江蘇連云港、安徽鳳陽和五河、河南淮濱，西南丘陵山區(qū)的重慶墊江、涪陵、巴南、永川、梁平，以及東北寒地稻區(qū)的黑龍江墾區(qū)七星農(nóng)場、創(chuàng)業(yè)農(nóng)場和前哨農(nóng)場、吉林松原、遼寧盤錦等地開展了試驗示范推廣工作，取得了良好試驗示范效果。

3.2 提質(zhì)增效情況

3.2.1 緩解茬口緊張問題

與現(xiàn)有水稻毯狀苗育秧盤比較，采用大缽體毯狀苗秧盤育秧，育苗缽體較大，育秧基質(zhì)營養(yǎng)充足，可培育高素質(zhì)壯秧大苗，提高秧苗秧齡，緩解了農(nóng)時緊張。一般對雙季稻，秧齡為25～40 d，比常規(guī)育秧增加5～10 d秧齡，可滿足生育期較長的優(yōu)質(zhì)品種要求，其市場收購價格可提高0.6～1.0元/kg；另一方面延長早稻秧齡并減少返青時間，有利于緩解雙季稻區(qū)冬種油菜的茬口緊張問題。

3.2.2 降低災(zāi)害風(fēng)險

本技術(shù)機插時秧苗傷根少、緩苗期短，與常規(guī)插秧作業(yè)比較，可提前10～15 d收獲，有效減少了晚稻遭遇“寒露風(fēng)”危害的風(fēng)險，保障了水稻豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

3.2.3 促進農(nóng)藥減施

采用本技術(shù)，秧苗早發(fā)快生，可有效抑制雜草生長，減少病蟲害的發(fā)生幾率，每季可減少除草劑和農(nóng)藥的施用次數(shù)2～3次，對降低農(nóng)業(yè)污染、保護生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)水稻綠色生產(chǎn)意義重大。

3.2.4 增產(chǎn)增收明顯

本技術(shù)充分利用現(xiàn)有插秧機，通過簡單的改進設(shè)計，就能滿足水稻大缽體毯狀苗機插秧技術(shù)要求，既可避免新技術(shù)推廣造成現(xiàn)有裝備的閑置和浪費問題，還可實現(xiàn)精準(zhǔn)高效插秧。插秧后秧苗缽體形狀明顯，插秧植傷小，具有早生快發(fā)技術(shù)優(yōu)勢，低節(jié)位有效分蘗多，穗型整齊，成熟度好，綜合增產(chǎn)效果明顯。全國試驗區(qū)平均數(shù)據(jù)顯示，與傳統(tǒng)機插秧作業(yè)相比，每667 m2增收稻谷50 kg 以上（增幅10%以上），增純效益200元以上。