水稻水田栽培史及旱田钵苗机械化移栽新发展研究概述

边文范　田慎重　郑东峰　张昌爱　赵庆雷　张玉凤　荐世春　郭慧东　辛淑荣

摘 要 概述了水稻人工插秧、人工抛秧、机械抛秧、机械毯状苗插秧和机械钵体苗插秧等水田栽培发展史，提出了水稻旱田钵苗机械化移栽新的栽培方式，论证了水稻旱田钵苗机械化移栽的可行性和必要性，公布了水稻旱田钵苗机械化移栽初步研究结果，为水稻产业机械化发展，提供新的栽培方法。

关键词 水稻栽培；水田；旱田；机械化移栽；钵苗

中图分类号：S511 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.006

水稻是世界上最重要的两大粮食作物之一，全世界约有半数的人口以稻米为主食。中国和印度是世界两个最大的水稻生产国，我国水稻常年种植面积约0.3亿公顷，种植面积占粮食作物27%，水稻总产约2亿吨，占粮食作物总产量的35%，水稻在我国商品粮构成及粮食安全保障中占有重要地位[1-2]。因此，探索和归纳水稻与社会主义新时代的发展要求相符合的绿色节能、轻简化高产栽培技术尤为重要。

1 水稻水田栽培的发展历史

水稻起源于热带和亚热带的低洼瘠薄地区，栽培稻起源于野生稻。据浙江省桐乡县罗家角遗址和浙江余姚河姆渡新石器时代遗址出土的碳化稻谷分析推断，我国种植水稻历史在万年以上[3]。现有的水稻种植均为水田栽培，栽培方式有人工插秧、人工抛秧、机械抛秧、毯状苗机械插秧和钵体苗机械插秧。近几年，水稻种植也有采用旱直播和水直播方式，但水稻直播的生育期较长，对山东等稻麦两熟区其茬口衔接和短生育期水稻品种的选择，是限制其发展的障碍因素[4-5]。

1.1 水稻人工栽秧历史

水稻栽培最初是人工插秧，人们站在水中半曲着身体，弓着腰，这种“面朝黄土背朝天”的人工插秧方式极其艰辛。20世纪70年代，日本学者松易省三提出了水稻抛秧栽培技术[6]，该技术于20世纪80年代初开始在我国引进推广[7]，虽然抛秧能直立着身体干活，比插秧相对减少了劳动强度，但抛秧需要一定的技巧，抛的高度决定了秧苗的入土深度和站立的直立度，抛秧的角度决定了秧苗行株间的整齐度，所以人工抛秧大田要拉线分格定量，需要熟练工、巧手工，另外还需要匀苗[8-9]。

1.2 水稻机械化栽秧的发展

人们一直梦寐以求用机械化移栽取代人工，为此进行了艰难的求索。

在20世纪50年代人们研制了机械抛秧机，直到20世纪70年代开始试验盘育毯状苗机械插秧技术，才可以说找到了一条以机械化操作取代人工移栽劳作的有效途

径[10-11]。这种毯状苗机插栽培技术目前在我国水稻栽植中依然大面积应用。但这种毯状育秧机栽方式也存在一定的局限性，其中较突出的问题是在极大的播种密度下，整个毯状育苗盘中的根系纏绕在一起，移栽时伤根严重，影响大田的活苗率，缓苗期长、发苗迟，抑制了壮大穗的形成，给水稻高产带来难度，尤其是茬口衔接紧张的多熟制稻区难度更大。为了缩短缓苗期，使苗的根系相对独立不缠绕，提高稻苗大田成活率，世界各国开始了钵苗移栽的探索。20世纪80年代，为了完成经济作物钵苗移栽的设计，欧共体将信息化技术发展带来的机电一体化成果：单片机、机械手、电磁阀等组合成三或四套装置，完成钵苗移栽的取秧、输送和栽植，发明了钵苗移栽机。但这种钵苗移栽机复杂、效率低、成本高，在欧洲也只能用于经济作物[12-14]。20世纪90年代，日本仿造欧共体方案，开发了水稻钵苗移栽机。近十几年国内多家机构也进行了钵苗移栽机的研制和开发。华南农业大学钵苗移栽机的方案还处于研制阶段，中国农业大学水稻钵苗移栽机方案已经接近产业化、东北农业大学的双曲柄五杆水稻钵苗移栽机已投入生产、扬州大学农学院与常州亚美柯机械设备有限公司联合研发了水稻钵苗机插栽培技术[15-17]。近几年，水稻钵苗机插栽培技术在南方单季稻区、双季稻区和东北寒地稻区等均已应用示范，并获得了显著的增产效果，水稻钵苗机插利于稳定穗数的基础上，主攻壮秆大穗，达到足穗与大穗的协调，较稳靠地实现大面积高产或创造高产[18]，因此，水稻钵苗机插秧是实现水稻机械化高产精确定量栽培的发展方向。

2 水稻钵盘机械化旱栽秧的发展

水稻钵苗机械旱栽秧的必要性和可行性。水稻的栽培无论是人工插秧、人工抛秧还是机械抛秧、毯状苗机械插秧或钵体苗机械插秧均为水田插秧，属于水作栽培模式。目前，水稻钵体苗机械插秧在水田插秧中已经推广应用，有广阔的发展前景，水稻完全可以像栽植蔬菜一样，利用水稻钵体苗机械在旱田进行栽秧，实现水稻绿色节能轻简化生产。结合水稻钵体苗机械化旱栽秧的必要性和可行性进行论证。

2.1 水稻钵苗机械化旱栽的必要性

1）水稻机械化旱栽秧的栽培方式适合缺水和习惯旱作的北方地区，节能省水、节省劳动力，能稳定和扩大水稻的种植面积，是水稻产业绿色节能发展的需要。2）水稻钵苗机插是以钵体秧盘为载体创新出的新型机械化育插秧模式，该模式与现在水稻机插为主体的毯状苗机插相比优势表现在：可有效解决毯状插秧机插存在播种量大、毯状苗在极大的播种密度下，整个毯状育苗盘中的根系缠绕在一起，机插伤苗伤根重，影响大田的活苗率，缓苗期长、立苗慢返青迟，生育期较短及漏秧率高、插苗不均匀等问题。钵苗育秧采用精确定量播种，每盘种子用量为35～50 g，传统毯状秧盘为100～180 g，种子节省明显，节省种子量达50%～60%；秧苗带营养体块一起移栽、无缓苗期、成活率高。3）水稻钵苗机械水栽模式，对水田整地要求较高，必须要求土地尽量平，对土质黏重的田地，需在水耙后泥浆下沉2～3 d再栽秧，而水稻钵苗旱栽秧，可提早水稻栽秧时间3～5 d，对一年两熟地区的茬口衔接适应面广。4）对于稻麦轮作地区，水稻水栽模式，还存在泡田后，秸秆易漂浮，影响机械插秧问题，而水稻钵苗旱栽秧，不需要泡田，在旱地移栽，可有效规避秸秆漂浮问题。5）在我国“双减”行动和化肥使用量零增长的大背景下，粪肥等有机肥的应用会明显增加，但稻田内以水覆盖，粪肥施用会有更大的操作难度和时间限制，而水稻旱栽秧旱作能克服水作有机肥施用难的问题。

2.2 水稻钵苗机械化旱栽的可行性

1）水稻的灌水量比其他旱作物都多，但稻田水分消耗多用在移栽前的水耕整田和水稻生长期间的棵间蒸发和田间渗透上，实际上水稻的生理需水并不多，有1/3～2/3是耕作用水和生态用水，节水潜力大[19-20]。旱作水稻生育期灌溉定额在3 000 m3·hm-2左右即可获得较高产量[21]，可以节省大量用水，为水稻旱栽秧提供理论基础。2）水稻钵体育苗和钵体苗水田移栽机械的发展，为水稻钵体苗旱栽提供了育苗和机械基础，水田移栽和旱田移栽的区别主要是机械栽插部件不同，但均是带着水稻苗生长的营养土块一起移栽，对水稻苗的移栽后根际微环境影响不大，因此，水稻机械化旱栽理论可行。3）水稻旱育苗方式与许多常规蔬菜育苗方式相似，并且水稻适宜机插的钵苗大小、高度与蔬菜机插苗要求相近；移栽大田时，水稻与蔬菜要求的行株距相近，在机械可调范围内，因此水稻钵苗实现与蔬菜似的旱田机插是可行的。

3 水稻机械化旱栽秧发展现状

针对稻麦轮作模式下，小麦秸秆全量还田时，水稻水田栽培泡田易造成秸秆漂浮，并且在化肥减施的大背景下，泡田对有机肥特别是粪肥等施用的时间和方式更加严格，不如旱田施用有机肥方便，水作也不适宜北方旱作习惯，水稻钵苗机械旱栽秧，能克服水田泡田的缺点，同时省去水田沉浆时间，能提前插秧3～5 d，对山东等一年两熟地区的茬口适应面广。为此，山东省农业科學院农业资源与环境研究所依托山东省重点研发计划项目开展了水稻钵苗机械化旱栽秧的研究。培育出了适合水稻旱栽的钵体壮苗，在稻麦轮作区，在小麦秸秆全量还田下，可以实现水稻钵苗机械化旱栽秧，通过单季生产和测产，水稻机械化旱栽秧能稳产保产，有的试验点甚至增产达5%。水稻机械化旱栽秧节能、省水，实现了机械化、轻简化栽培，是一种新的水稻栽培方式。

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（责任编辑：刘昀）