水稻大钵体毯状苗机械化育插秧技术在贵州的试验示范

袁 旭,郭林杰,韩忠禄

(贵州省农业机械技术推广总站,贵州 贵阳 550003)

0 引言

2022年中央一号文件突出提到“要保障国家粮食安全”和“提升农机装备研发应用水平”,国发〔2022〕2号文件也要求贵州“推动山地适用小型农机研发推广应用”。水稻是贵州省主要粮食作物,在粮食安全中占有极其重要的地位[1]。然而,近年来,由于水稻种植成本提高、劳动强度大、农村劳动力大量外出和农业机械化基础设施薄弱等因素,导致农民种植积极性有所减弱。自2016年以来,贵州省水稻种植面积总体开始呈现下降的态势,2021年全省水稻种植面积645 khm2,较2016年减少69 khm2[2]。2021年全省水稻耕种收综合机械化率仅有61.7%,远低于85.6%的全国平均水平,水稻生产形势非常严峻[3]。

水稻机械化育秧能够实现精量播种、避免种子浪费,且秧苗素质高,栽后返青期短,有利于抢农时。机械化种植作业效率高、劳动强度小,省时省工,有利于节本增效。目前,水稻机械化种植主要有移栽、抛秧和直播3种模式。机抛秧抗逆性差、易倒伏,容易受到温度和天气的不利影响,影响产量[4]。直播出苗均匀性和田间通透性差,且对除草剂需求高,容易造成稻田污染。机插秧能做到快速插秧,提高栽插密度,而且在同等条件下,秧苗的株距、行距和插秧深度比较一致,通风性好、透光性好,可以减少病虫害的发生,有利于增产增收。

水稻机械化育插秧技术可分为常规毯状苗和钵苗移栽技术,常规毯状苗机插后对水稻根系损伤严重,移栽后存在5～7 d的返青期,延长了水稻生育期,加重了茬口紧张。钵苗移栽技术对秧苗根系伤害小,无返青期,秧苗素质高,但钵盘、钵苗移栽机价格昂贵,种植成本高。大钵体毯状苗机械化育插秧技术结合了毯状苗和钵苗移栽技术的优势,能培育出既成毯又成钵的秧苗,移栽后几乎无返青期[3],同时可通过改装现有毯状苗插秧机进行机插作业,减少了种植成本。该技术2015年开始在全国水稻主产区试验和示范推广,累计示范推广面积1 000 hm2以上,目前已在江西樟树、湖南湘潭、江苏连云港、安徽凤阳、河南淮滨、重庆垫江、吉林松原等地开展了试验示范推广工作,取得了良好试验示范效果[5]。贵州由于地处冷暖空气经常交锋的地带形成的独特天气,加上特殊的地形条件和种植习惯等因素使该技术在贵州的适应性有待验证。

1 大钵体毯状苗机械化育插秧的技术特点

2022年,贵州省首次引进水稻大钵体毯状苗机械化育插秧技术,并在剑河县、修文县、玉屏县、松桃县、思南县和桐梓县等地开展近1 500 hm2的育插秧试验示范,取得了良好的效果,为水稻大钵体毯状苗机械化育插秧技术的大面积推广应用以及水稻种植机械化水平提升奠定了坚实基础。其主要特点有:

(1)标准化育秧、播种质量高。机插秧要求秧苗出苗率高、个体健壮、长势均匀,标准化育秧是实现这一要求的有效措施。水稻大钵体毯状苗育秧技术采用育秧生产线一次性完成铺底土、播种、覆土等作业,可实现标准化、工厂化育秧,避免自然条件对育秧过程的影响,能按时、按需提供标准化、规格化秧苗,省时省力。播种环节采用的精确对位技术,可保证定量的种子(一般2～5粒/穴)播入每个钵孔中,播种合格率高[5]。

(2)秧苗素质好、水稻分蘖早。与常规毯状苗和钵苗相比,大钵体毯状苗由于育苗钵体较大,育秧基质营养充足,秧苗具有相对均匀和较大的生长空间,利于培养高素质秧苗[6]。所育秧苗茎秆更粗壮,根系更健壮,更能适应机插,且在秧田期已有分蘖发生,可进行带蘖机插,插秧后利于低位分蘖、能提高有效分蘖。

(3)机插植伤小、几乎无返青期。该技术育出的秧苗上毯下钵,毯层含有少量的侧根相连,而主根系成单个独立钵体。机插时能够按钵取苗插秧、保持秧苗钵形完整、不伤主根,移栽后几乎无返青期[7],与常规毯状苗机插比较,可争取5～7 d生长期,同时利于秧苗的早发稳发和低节位分蘖。

(4)节本增效、增产增收。该技术配套的育秧盘采用热塑成形的方式生产,不仅价格低廉,还便于取秧和上秧。插秧机可以利用现有装备通过简单技术改造,使其满足水稻大钵体毯状苗机插技术要求,避免新技术推广造成现有装备的闲置和浪费问题[8]。从在贵州的试验示范效果看,与同期人工相比每667 m2能增产58 kg以上,增加150元以上稻谷收益。

2 材料与方法

为进一步研究水稻大钵体毯状苗机械化育插秧技术的试验示范效果,通过开展常规毯状苗、钵苗和大钵体毯状苗3种育插秧对比试验,分析不同模式下的秧苗素质和经济效益[9]。

2.1 试验材料

试验的水稻品种采用兆优5455 ,秧盘分为常规毯状苗平盘、大钵体毯状苗软盘和钵体盘,试验用的拌种和营养土配置方法一致,播种机采用育秧流水线,移栽机常规毯状苗、大钵体毯状苗采用久富乘坐式6行高速插秧机,钵苗采用亚美柯乘坐式6行高速插秧机。

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2.2 试验地点

试验地点在松桃县普觉镇真旗屯社区试验田,该试验田所在区域为坝区,地势平坦开阔,土壤肥力均匀,田间管理方便。

2.3 试验方法

移栽时,将秧龄均为20 d、发育良好的常规毯状苗、大钵体毯状苗和钵苗准备好,并测量其移栽时秧苗素质。将具有代表性的大田分成3个试验区域,在同一时间段,分别将3种秧苗进行机械化移栽。栽插后施肥、喷施、灌溉等田间管理一致。记录好不同模式下移栽后秧苗素质、机械化作业过程中的成本投入和稻谷产量。

2.4 测量指标与测量方法

2.4.1 移栽时秧苗素质

主要包括叶龄、苗高、茎基宽、主根长、百株茎叶干质量、百株根干质量[10]。测量方法:在移栽期,从每种模式的秧盘中随机抽取100株秧苗,测定叶龄、苗高、茎基宽和主根长,茎基宽是距秧苗生根处1 cm处的宽度,最长根的长度为主根长[11]。将茎叶与根分开烘干,测定百株茎叶和根干质量,并计算根茎比:根茎比=百株根干质量/百株茎叶干质量。

2.4.2 移栽后秧苗素质

主要包括根系损伤率和发根力。根系损伤率直接影响秧苗后续生育状况,其值越大,表明损伤越严重,具体测试方法见参考文献[12]。秧苗返青的快慢可以由发根力来反映,发根力指秧根新生根数,即白根数,测量方法:在移栽5 d后,从大田中随机抽取20穴,计算平均每株白根数。

在不考虑土地租金、种子和化肥成本的前提下,分析不同模式下全程机械化作业的成本投入、实际产量和种植效益。

3 结果与分析

按照2.4节内容对移栽前后秧苗素质进行测量,并根据实际记录不同模式下水稻生产全程机械化作业的成本投入和实际产量,分析其经济效益,结果分别如表1～表4所示。

表1 不同模式移栽时秧苗素质比较

3.1 移栽时秧苗素质结果与分析

表1结果表明,在不同育秧模式下,从叶龄来看,同期钵苗生长最快,虽然钵苗的苗高和主根长最小,但是百株茎叶干质量、百株根干质量和根茎比均为最高,且茎基宽最大,说明钵苗有利于培养出壮苗,根系发达。主要是因为钵苗每穴之间是完全独立的个体,钵与钵之间不存在竞争关系,营养充足,综合来看,移栽时钵苗的秧苗素质最好。毯状苗虽然苗高,但百株茎叶和根干质量、茎基宽均低于钵苗和大钵体毯状苗,根茎比仅有0.29,明显低于钵苗的0.48和大钵体毯状苗的0.43,说明毯状苗茎叶生产快,培育的苗以细长为主,而根系生长相对缓慢。主根最长主要是因为毯状苗根系不受秧盘钵形限制,根系生产空间相对充足。而大钵体毯状苗由于下钵上毯的技术特点,其秧苗素质略差于钵苗,但优于毯状苗。

3.2 移栽后秧苗素质结果与分析

表2结果表明,在不同移栽模式下,机械化移栽后,根系损伤率从大到小依次为:常规毯状苗>大钵体毯状苗>钵苗,常规毯状苗的根系损伤率高达29.10 %,而大钵体毯状苗和钵苗的根系损伤率分别为常规毯状苗的42.30%和11.86%。这是由于毯状苗根系缠绕在一起,插秧机在取秧时,秧爪会按照取秧面积切断根系,因此毯状苗机插秧根系损失大;钵苗则是按钵取苗进行机插,几乎不伤根;而大钵体毯状苗虽然也是按钵取苗进行机插,但是由于钵与钵之间的毯层含有少量的侧根相连,在进行机插时会存在部分损伤。从发根力来看,钵苗和大钵体毯状苗的基本一致,明显优于常规毯状苗,说明大钵体毯状苗机械化移栽后几乎无返青期,同时表明大钵体毯状苗移栽时秧苗侧根的部分损伤对后续的根系生长无明显影响。

表2 不同模式移栽后秧苗素质比较

3.3 经济效益结果与分析

表3结果表明,机械化移栽的平均产量均高于同期人工,钵苗、大钵体毯状苗和常规毯状苗机械化移栽与同期人工相比,分别增产12.20%、11.08%和6.41%。

表3 不同模式下平均产量比较

表4结果表明,在不考虑种子、化肥和土地租金成本的前提下,钵苗、大钵体毯状苗和常规毯状苗机械化作业成本分别为641元/667 m2、604元/667 m2和579元/667 m2,主要是育秧和机插秧环节存在差异。钵苗的秧盘和移栽机购置成本远高于大钵体毯状苗和常规毯状苗,因此作业价格最高,大钵体毯状苗作业价格高于常规毯状苗:一是因为大钵体毯状苗需要更换取秧部件来实现按钵取秧,导致移栽机具投入成本增加;二是改进后的插秧机横向送秧次数为14次,而久保田、井关和洋马等常见高速插秧机的最小送秧次数为16或18次,造成同等面积下秧盘使用量略有增加,插秧机作业效率略有下降,导致人工成本增加。谷物价格按贵州省市场平均收购价2.6元/kg核算稻谷产出收益,大钵体毯状苗机械化育插秧较钵苗和常规毯状苗种植收益分别提升21元/667 m2和38元/667 m2。

4 结语

从试验示范的结果看:大钵体毯状苗与钵苗有利于培育壮苗,移栽时秧苗根系发达,移栽后的根系损伤率分别为常规毯状苗的42.30%和11.86%,根系损伤小,发根力基本一致,在移栽前后秧苗素质明显优于普通毯状苗。钵苗、大钵体毯状苗机械化移栽与同期人工相比,产量增幅分别为12.20%和11.08%,明显高于常规毯状苗的6.41%,且大钵体毯状苗机械化育插秧较钵苗和常规毯状苗种植收益分别提升21元/667 m2和38元/667 m2,经济效益好。钵苗由于高昂的成本投入,推广较慢,综合考虑秧苗素质和经济效益,认为大钵体毯状苗机械化育插秧技术值得在贵州省大面积推广。但是如何进一步降低育插秧成本,解决成毯难和贵州本地适应性等问题,是下一步探索的重点。