雜交稻低播量精量播種育秧及機(jī)插取秧特性

王亞梁 朱德峰 向鏡 陳惠哲 張玉屏 徐一成 張義凱

(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; *通信聯(lián)系人, E-mail: cnrice@qq.com)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)村人口勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，水稻生產(chǎn)由傳統(tǒng)手工作業(yè)方式逐步轉(zhuǎn)向機(jī)械化種植。稻田耕作、秧苗移栽和稻谷收獲三大環(huán)節(jié)中，耕作和收獲基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，而移栽的機(jī)械化程度僅40%左右。水稻秧苗移栽機(jī)械化的方式主要以機(jī)插秧為主，其中北方稻區(qū)常規(guī)粳稻的機(jī)插比例高，特別是東北稻區(qū)基本實(shí)現(xiàn)水稻移栽機(jī)械化，然而南方水稻的機(jī)插比例低，單季秈稻和雙季稻機(jī)插比例在25%以下[1]。當(dāng)前我國(guó)由日本、韓國(guó)引進(jìn)的傳統(tǒng)水稻機(jī)插秧技術(shù)主要適合常規(guī)稻機(jī)插，應(yīng)用于雜交稻問(wèn)題多、機(jī)插質(zhì)量差[2]。雜交稻生產(chǎn)在水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有重要地位，種植面積占我國(guó)水稻面積50%以上，因其生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)明顯，較常規(guī)稻增產(chǎn)增效[3-4]。然而，研究表明雜交稻機(jī)插的產(chǎn)量要低于人工手插和拋秧，主要原因是雜交稻機(jī)插漏秧率高、機(jī)插苗數(shù)不均勻[5-6]。雜交稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮要求少本稀植[7]，而現(xiàn)有水稻機(jī)插育秧技術(shù)采用撒播方式，秧盤播種量大導(dǎo)致雜交稻秧苗質(zhì)量差、插后返青慢，且用種成本高，優(yōu)良的雜交稻種子高達(dá)80～100元/kg[8-9]。然而，降低播種量導(dǎo)致雜交稻秧苗成毯性差、漏秧率高，需要大量人工補(bǔ)苗[10]。瞿廷廣等[11]研究表明，雜交稻育秧每盤用種量接近100 g時(shí)，水稻漏秧率才降到5.2%，勉強(qiáng)達(dá)到機(jī)插的要求。生產(chǎn)上雜交稻機(jī)插一般標(biāo)準(zhǔn)秧盤每盤播種量 70～90 g，采用機(jī)械撒播，單季雜交稻機(jī)插用種量1.2～1.5 kg/667m2，雙季稻達(dá)2.0 kg/667m2，播種量仍然較高，制約了雜交稻的生產(chǎn)效益[12]。我國(guó)雜交稻推廣 40多年，雜交稻機(jī)插技術(shù)仍為制約目前雜交稻規(guī)?；a(chǎn)的瓶頸之一。為此，降低雜交稻機(jī)插育秧播種量，實(shí)現(xiàn)雜交稻低播量下高質(zhì)量育秧機(jī)插是雜交稻增產(chǎn)增效的有效途徑。

中國(guó)水稻研究所經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，創(chuàng)新了雜交稻機(jī)插精量穴播和條播的機(jī)插育秧方式，并配套相應(yīng)的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝措施，實(shí)現(xiàn)了雜交稻精準(zhǔn)大缽機(jī)插，使雜交稻播種量降低到30～50 g/盤(9寸標(biāo)準(zhǔn)盤，長(zhǎng)58 cm，寬28 cm)，相應(yīng)的雜交稻精量播種育秧對(duì)秧苗生長(zhǎng)及機(jī)插取秧特性的影響已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究，已經(jīng)具備成熟的生產(chǎn)應(yīng)用條件。本研究旨在通過(guò)不同播種方式對(duì)雜交稻秧苗成苗的影響及機(jī)插取秧效果研究，進(jìn)一步明確雜交稻精量播種機(jī)插相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)插的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為雜交稻精量播種機(jī)插技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)支持，以推動(dòng)我國(guó)雜交稻機(jī)插的規(guī)?；a(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種2個(gè)，分別為當(dāng)前在南方單季稻和部分雙季稻區(qū)大面積推廣的秈型雜交稻品種中浙優(yōu) 1號(hào)和秈粳雜交稻品種甬優(yōu)1540。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在中國(guó)水稻研究所進(jìn)行。選用9寸標(biāo)準(zhǔn)秧盤育秧，播種方法為機(jī)械穴播、條播和撒播(對(duì)照)。根據(jù)水稻機(jī)插取秧次數(shù)(穴數(shù))確定每穴播種種子粒數(shù)，并換算成每盤播種量。按照秧塊橫向取秧 16次，縱向34條，共544穴，設(shè)計(jì)每穴播量5粒、3粒及2粒3個(gè)處理。中浙優(yōu)1號(hào)穴播每穴5粒、3粒和2粒的對(duì)應(yīng)播種量分別為59.8 g、35.4 g和23.9 g。甬優(yōu)1540穴播每穴5粒、3粒和2粒的對(duì)應(yīng)播種量分別為68.0 g、40.8 g和27.2 g。每品種處理播種3盤，3次重復(fù)。

穴播、條播采用水稻精量播種機(jī)(中國(guó)水稻研究所和浙江博仁工貿(mào)有限公司研發(fā))播種；撒播采用水稻傳統(tǒng)播種流水線播種，使撒播播種量和精量播種量一致。播種后基質(zhì)育秧，疊盤發(fā)芽，待種子出苗0.5 cm后，將秧盤放置到泥漿秧板上。采用旱育秧，秧板上不建立水層。秧齡18 d，利用錦禾插秧機(jī)進(jìn)行機(jī)插取秧，橫向取秧次數(shù) 16次，縱向取秧次數(shù)

表1 播種方式對(duì)雜交稻種子成苗率的影響Table 1. Effects of sowing methods on seedling percentage of hybrid rice. %

數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差；相同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異不顯著。下同。

Values are mean±SD; Common lowercase letters indicate no significant difference among treatments at 0.05 level. BS, Broadcast sowing；HS, Hill sowing；DS, Drill sowing. The same as below.34次。

表2 不同播種方式對(duì)雜交稻葉齡和株高的影響Table 2. Effects of sowing methods on leaf age and seedling height of hybrid rice.

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 成苗率

在秧齡18 d時(shí)，每處理隨機(jī)選取10 cm×10 cm方塊秧苗，數(shù)出秧苗數(shù)、未成苗種子數(shù)。成苗率(%)=成苗數(shù)/(成苗數(shù)+未成苗種子數(shù))× 100%。

1.3.2 秧苗葉齡和株高

在秧齡18 d時(shí)，每重復(fù)隨機(jī)取1盤，中線上取10 cm×10 cm 3塊區(qū)域，分別取30株秧苗，測(cè)量葉齡和株高。

1.3.3 根系盤結(jié)力和成毯性

秧齡18 d時(shí)，利用彈簧秤測(cè)定根系盤結(jié)力。每盤切15 cm×15 cm秧塊，固定其兩端，用彈簧秤鉤拉任意一端，當(dāng)秧塊斷裂時(shí)，彈簧秤顯示的最大數(shù)值即為根系盤結(jié)力。

同時(shí)評(píng)價(jià)秧苗的成毯性，成毯性的評(píng)價(jià)方法如下：從秧盤1/4處進(jìn)行卷秧，底部根系盤結(jié)好且秧苗不撕裂為成毯性好；底部根系基本盤結(jié)但毯狀秧苗有小部分裂開(kāi)為成毯性一般；底部根系盤結(jié)少且毯狀秧苗極易撕裂則成毯性為差。

1.3.4 機(jī)插均勻度和漏秧率

播后18 d，利用錦禾插秧機(jī)進(jìn)行機(jī)插取秧試驗(yàn)，取秧 150次(叢)，記錄每叢苗數(shù)和漏秧率。機(jī)插苗數(shù)均勻度(Ep)計(jì)算公式如下：

式中，S表示標(biāo)準(zhǔn)差；xi表示觀測(cè)值；ˉx表示觀測(cè)數(shù)值的平均數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析與作圖，利用 SAS 9.4軟件進(jìn)行方差分析的基礎(chǔ)上用 Duncan新復(fù)極差法檢驗(yàn)處理間差異(n=3)。

2 結(jié)果與分析

2.1 成苗率

如表1所示，不同播種方式所有處理成苗率都達(dá)到80%以上，與撒播相比，穴播和條播種子成苗率變化不大，不同播種方式之間成苗率間差異不顯著，隨著播種量的降低，種子成苗率有增加的趨勢(shì)，但增幅未達(dá)到顯著水平。

2.2 秧苗葉齡和株高

不同播種量及播種方式對(duì)水稻秧苗的一致性造成較大的影響。如表2所示，同一播量條件下，中浙優(yōu)1號(hào)不同播種方式秧苗葉齡和株高平均值差異不大。隨著播種量降低，撒播葉齡和株高變化幅度增加，而穴播和條播的葉齡與株高變化幅度比撒播要小。每穴5粒和3粒的播種量條件下，穴播和條播的葉齡與株高的變異系數(shù)顯著小于撒播，而每穴2粒的播種量，穴播和條播葉齡與株高的變異系數(shù)與撒播相比差異未達(dá)顯著水平。以上說(shuō)明，在低播種量條件下，采用穴播或者條播的方式能夠提高秧苗生長(zhǎng)一致性。

表3 播種方式對(duì)雜交稻根系盤結(jié)力和成毯性的影響Table 3. Effects of sowing methods on seedling root intertwining and capacity for blanket formation of hybrid rice.

圖1 播種方式對(duì)雜交稻機(jī)插漏秧率的影響Fig. 1. Effects of sowing methods on the percent of missed hills of hybrid rice in machine transplanting.

2.3 根系盤結(jié)力及成毯性

由表3可知，隨著播量的降低，撒播根系盤結(jié)力及成毯性降幅大于穴播和條播。而對(duì)于穴播和條播來(lái)說(shuō)，在適宜的低播種量下可以實(shí)現(xiàn)成毯，中浙優(yōu)1號(hào)和甬優(yōu)1540播種量為2粒時(shí)便可成毯，根系盤結(jié)力顯著高于撒播處理。對(duì)穴播和條播進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，中浙優(yōu)1號(hào)條播根系盤結(jié)力要好于穴播，條播根系盤結(jié)力平均比穴播高 9.4%，而甬優(yōu) 1540條播根系盤結(jié)力除5粒時(shí)比穴播要低外，2粒和3粒播種量下條播根系盤結(jié)力要大于穴播，但差異未達(dá)顯著水平。以上說(shuō)明，在低播種量條件下，采用穴播和條播的方式能夠提高秧苗成毯。

2.4 機(jī)插漏秧率

播種量降低對(duì)機(jī)插漏秧率造成較大的影響。如圖1所示，與5粒相比，3粒和2粒的播種量中浙優(yōu)1號(hào)機(jī)插漏秧率平均增加20.6% 和310.5%，甬優(yōu)1540機(jī)插漏秧率平均增加 29.6%和163.6%。然而，與撒播相比，穴播和條播能夠顯著降低漏秧率，中浙優(yōu) 1號(hào)播量 3粒時(shí)穴播和條播漏秧分別為0.52%和1.04%，比撒播顯著降低10.4和9.7個(gè)百分點(diǎn)，甬優(yōu)1540播量3粒時(shí)穴播和條播漏秧率分別為0.78%和1.30%，比撒播顯著降低11.9和11.5個(gè)百分點(diǎn)。以上表明，穴播及相應(yīng)的條播能夠在低播種量條件下有效降低漏秧率。

2.5 機(jī)插苗數(shù)

對(duì)機(jī)插苗數(shù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(表4)，撒播和機(jī)插平均苗數(shù)要小于穴播和條播，但并不存在顯著差異，播種方式改變主要影響機(jī)插苗數(shù)均勻度，其中穴播的機(jī)插苗數(shù)均勻度最高。由圖2可知，穴播和條播機(jī)插取秧達(dá)到期望苗數(shù)的比例要顯著高于撒播，兩個(gè)品種穴播和條播機(jī)插苗數(shù)達(dá)到預(yù)期苗數(shù)的比例達(dá)80%以上，其中穴播接近100%。結(jié)果說(shuō)明，穴播和條播能在低播量下使機(jī)插苗數(shù)有效達(dá)到預(yù)期效果。

表4 播種方式對(duì)雜交稻機(jī)插取秧苗數(shù)的影響Table 4. Effects of sowing methods on seedling-catching number by transplanting machine of hybrid rice.

圖2 不同播種方式下期望機(jī)插取秧苗數(shù)比例Fig. 2. Percent of various machine transplanting modes reaching expected seedling-catching number of hybrid rice under different sowing methods.

3 討論

漏秧是制約水稻機(jī)插群體產(chǎn)量構(gòu)建的重要原因之一[13]。本研究采用精量穴播和條播的方式降低了雜交稻機(jī)插育秧播種量。本研究中，在每穴 3粒的播種量條件下穴播和條播即可以有效降低在低播種量下的漏秧率(實(shí)際漏秧率不超過(guò)1%)，又能實(shí)現(xiàn)高比例的1～3苗機(jī)插，為大田雜交稻高產(chǎn)群體的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)際生產(chǎn)中，70～90 g育秧30 cm×14 cm 規(guī)格機(jī)插每畝用秧盤數(shù)量在 18～25個(gè)，而本研究中3粒每穴播種量的機(jī)插秧盤每畝用量在 29個(gè)，實(shí)際每畝播種量比目前正常條件下減少26.5%～51.2%，實(shí)現(xiàn)了雜交稻機(jī)插技術(shù)的突破，減少了因高播種量增加的育秧成本。我們的精量播種的方式進(jìn)行機(jī)插秧秧盤縱向 16條設(shè)置，并聯(lián)合錦禾、洋馬、井關(guān)和沃德等插秧機(jī)生產(chǎn)公司實(shí)現(xiàn)橫向取秧 16次，同時(shí)加寬秧門并加寬取秧秧針至 2 cm，實(shí)現(xiàn)了精量播種大缽機(jī)插農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝的融合，解決了傳統(tǒng)機(jī)插橫向取秧18次的機(jī)插模式下雜交稻機(jī)插漏秧率高、機(jī)插返青慢等問(wèn)題[14]。

試驗(yàn)中，相對(duì)于撒播，精量播種提高秧苗一致性，這和前人的研究結(jié)果是一致的[15]。對(duì)于撒播來(lái)說(shuō)，種子較密的區(qū)域秧苗質(zhì)量差而影響秧苗均勻性。在播種量每穴2粒時(shí)，撒播在秧盤上由于空間充足，秧苗生長(zhǎng)未受限制，因此秧苗生長(zhǎng)差異較小。壯苗機(jī)插可以在最大程度上保證水稻連作晚稻生產(chǎn)效益，試驗(yàn)表明低播量下撒播雖然秧苗均勻但漏秧率高，秧苗根系成毯很差，大面積應(yīng)用時(shí)并不能實(shí)現(xiàn)較好的機(jī)插效果，這和前人研究是一致的[16-17]。選擇穴播或條播的方式在低播量下具有較好的成毯效果，同時(shí)克服了機(jī)插取秧不均的問(wèn)題。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，每穴3粒的播種量穴播和條播1～3苗機(jī)插苗數(shù)可以達(dá)到80%以上，每穴2粒穴播播種的機(jī)插取秧1～2苗達(dá)95%以上，基本實(shí)現(xiàn)精確定量播種機(jī)插的預(yù)期要求，機(jī)插取秧均勻度提高適合構(gòu)建理想均勻的雜交稻生長(zhǎng)群體，利于雜交稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[18]。

研究中發(fā)現(xiàn)精量播種方式的改變并沒(méi)有對(duì)種子成苗率造成影響，然而隨著播種量的增加，種子的成苗率有下降的趨勢(shì)，這和前人的研究是一致的[19]，較高播種量由于營(yíng)養(yǎng)吸收競(jìng)爭(zhēng)等原因不利于種子成苗。對(duì)于精量播種而言，種子成苗率對(duì)機(jī)插質(zhì)量的影響很大，本研究中，每穴播種2粒及相同播種量的條播下由于成苗率沒(méi)有達(dá)到 90%以上不能保證機(jī)插取秧平均苗數(shù)達(dá)到2苗，在實(shí)際生產(chǎn)中，種子發(fā)芽質(zhì)量會(huì)使每穴播種兩粒風(fēng)險(xiǎn)較大，實(shí)際操作中建議采用每穴3粒的精量穴播的播種方式，相應(yīng)播種量條播可以適當(dāng)增加播種量以達(dá)到更好的機(jī)插效果。

本研究設(shè)置了縱向 16條的播種方式，主要針對(duì)連作晚稻而言，原因是連作晚稻種植季節(jié)緊張和水稻種植密度相對(duì)較高[20]，育秧時(shí)間通常只有18～20 d，為此增加取秧次數(shù)，可以減少秧盤的用量，進(jìn)一步節(jié)省機(jī)插育秧成本。特別針對(duì)單季稻，我們也研發(fā)了縱向 14條的穴播和條播的播種育秧方式以及橫向 14次取秧的機(jī)插配套，實(shí)現(xiàn)帶蘗帶土機(jī)插，減少返青過(guò)程，最大程度發(fā)揮雜交稻的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)[21]。目前，南方雜交稻機(jī)插已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)精量穴播和條播的播種及機(jī)插條件，結(jié)合疊盤暗出苗等工廠化育秧方式，實(shí)際生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)大規(guī)模精量播種機(jī)插能夠有效降低雜交稻機(jī)插成本、提高雜交稻生產(chǎn)效益。