不同栽培模式對(duì)沿江平原雙季稻周年產(chǎn)量效益和資源利用的影響

周兵

（廬江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，安徽 廬江231500；作者：zzbb2323@163.com）

雙季稻復(fù)種指數(shù)高，單位面積糧食產(chǎn)出高于同區(qū)域單季稻生產(chǎn)模式，對(duì)保障我國(guó)糧食安全意義重大[1]。傳統(tǒng)雙季稻生產(chǎn)人力投入大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效益偏低。近年來(lái)，受農(nóng)村勞動(dòng)人口轉(zhuǎn)移、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力成本快速上漲和雙季稻全程機(jī)械化等高效生產(chǎn)技術(shù)模式應(yīng)用率不高等因素影響，我國(guó)雙季稻生產(chǎn)面積下降至40%左右[2-3]。本地區(qū)位于沿江平原雙季稻北緣生態(tài)區(qū)，可用于水稻生產(chǎn)的溫光資源一季富余兩季略顯不足，雙季稻生產(chǎn)季節(jié)緊張。綜合來(lái)看，維持穩(wěn)定雙季稻生產(chǎn)的關(guān)鍵在于提高雙季稻生產(chǎn)效率、溫光資源利用率及周年生產(chǎn)效益[4]。

目前，沿江平原雙季稻生產(chǎn)主要栽培模式有盤育拋栽、人工撒直播和毯苗機(jī)插等。大量研究表明，盤育拋栽模式穗粒結(jié)構(gòu)均衡，適應(yīng)性和豐產(chǎn)性優(yōu)于毯苗機(jī)插和人工撒直播模式；人工撒直播為輕簡(jiǎn)化栽培模式，單位面積人力和成本投入小，但群體質(zhì)量和穗粒結(jié)構(gòu)均衡性相對(duì)較差，豐產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)性不足[5-8]；毯苗機(jī)插有利于營(yíng)造優(yōu)質(zhì)群體，降低農(nóng)藥投入，提升產(chǎn)量水平和生產(chǎn)效率。隨著雙季稻毯苗機(jī)插技術(shù)模式的逐步優(yōu)化，其應(yīng)用面積不斷擴(kuò)大，前人對(duì)不同栽培模式應(yīng)用于雙季稻單季生產(chǎn)的研究較多[5-8]，但基于有限的溫光資源環(huán)境，雙季稻周年栽培模式搭配及其對(duì)雙季稻生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量效益和溫光資源利用等的相關(guān)研究較少。本試驗(yàn)設(shè)置周年機(jī)插、早稻機(jī)插晚稻拋栽、周年拋栽和早稻直播晚稻拋栽4 種栽培模式，旨在探究不同模式對(duì)水稻生育特征、產(chǎn)量構(gòu)成、積溫資源利用和成本效益等的影響，以期為本生態(tài)區(qū)雙季稻周年生產(chǎn)模式搭配提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)田位于安徽省廬江縣臺(tái)創(chuàng)園施灣村（117°14'53.32″ E，31°27'54.39″ N）；試驗(yàn)?zāi)攴萑掌骄鶜鉁?7.1 ℃，全年有效積溫3 168.6 ℃，累積降雨量1 402.1 mm，累積光照時(shí)數(shù)1 794.3 h；試驗(yàn)田土壤肥力水平中等，肥力均勻，耕作層理化性質(zhì)為：pH 值6.3，有機(jī)質(zhì)29.4 g/kg，全氮1.3 g/kg，有效磷（P2O5）2.9 mg/kg，速效鉀（K2O）34.7 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

早稻采用常規(guī)秈稻品種浙輻203，晚稻采用常規(guī)粳稻品種鎮(zhèn)稻18；試驗(yàn)以毯苗機(jī)插、軟盤旱育拋栽和人工撒直播為基礎(chǔ)模式，設(shè)置4 個(gè)周年栽培模式組配處理，分別為周年機(jī)插（MTMT）、早稻機(jī)插晚稻拋栽（MTAT）、周年拋栽（ATAT） 和早稻直播晚稻拋栽（DSAT）。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)。各處理間肥水運(yùn)籌、病蟲草害防控及田間管理均采用本地高產(chǎn)模式，各栽培模式主要技術(shù)參數(shù)如下。

表1 不同栽培方式組配生育期比較

（1）毯苗機(jī)插模式：采用機(jī)械流水線播種，PZ80D-25 型高速插秧機(jī)栽插，栽插行株距為25.0 cm×11.4 cm。早季4 月1 日播種，工廠化大棚旱育毯狀秧，秧齡23 d，4 月24 日毯苗機(jī)插，每叢栽植4～5 苗，基本苗數(shù)約158 萬(wàn)/hm2，全生育期每hm2施肥量為純N 228 kg、P2O590 kg、K2O 207 kg。晚季6 月29 日播種，工廠化旱育毯狀秧，苗期化控促壯，每叢栽植約5 苗，基本苗175 萬(wàn)/hm2左右，全生育期每hm2施肥量為純N 255 kg、P2O590 kg、K2O225 kg。

（2）盤育拋栽模式：采用人工均勻播種，人工拋栽，拋栽后移密補(bǔ)稀，拋栽密度為52.5 萬(wàn)叢/hm2。基本苗約210 萬(wàn)/hm2。早季3 月25 日播種，每叢播種4～5 粒種子苗，播后覆膜保溫，秧齡26 d，4 月20 日拋栽，全生育期每hm2施肥量為純N 228 kg、P2O590 kg、K2O 207 kg。晚季6 月27 日播種，每叢播種約5 粒種子苗，秧齡24 d，7 月21 日拋栽，全生育期每hm2施肥量為純N 255 kg、P2O590 kg、K2O 225 kg。

（3）人工撒直播模式：應(yīng)用于早季，4 月9 日人工撒直播，用種量105 kg/hm2，基本苗約275 萬(wàn)/hm2，全生育期每hm2施肥量為純N 168 kg、P2O580 kg、K2O 188 kg。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

每個(gè)處理定點(diǎn)15 株調(diào)查莖蘗動(dòng)態(tài)；在水稻成熟期，每個(gè)處理數(shù)60 叢計(jì)算有效穗數(shù)，按平均穗數(shù)取5叢測(cè)定每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率；收獲時(shí)隨機(jī)取樣晾干測(cè)定千粒重；每小區(qū)單打單收測(cè)定產(chǎn)量。

1.3.2 年有效積溫利用率及積溫生產(chǎn)效率

試驗(yàn)氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于廬江縣氣象局，有效積溫為生育期間≥10℃日均氣溫的累加[9]。積溫生產(chǎn)效率指作物生育期間有效積溫生產(chǎn)的單位面積籽粒質(zhì)量[10]。年有效積溫利用率和積溫生產(chǎn)效率計(jì)算公式如下：

雖然國(guó)內(nèi)外的學(xué)者的研究對(duì)象不同，但在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)財(cái)務(wù)共享服務(wù)中心關(guān)鍵的觀點(diǎn)相對(duì)一致。特別是在梳理了大量的國(guó)內(nèi)研究成果后發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)在建設(shè)運(yùn)營(yíng)財(cái)務(wù)共享服務(wù)時(shí)，更多的考慮到了國(guó)內(nèi)法律、制度、文化，更多的結(jié)合了國(guó)內(nèi)實(shí)際的發(fā)展環(huán)境和企業(yè)的自身特點(diǎn)。

年有效積溫利用率（%）=作物生育期間有效積溫/年有效積溫；

積溫生產(chǎn)效率[kg/（hm2·℃·d）]=單位面積籽粒產(chǎn)量/作物生育期有效積溫。

1.3.3 成本效益及糧食生產(chǎn)效率

生產(chǎn)總成本包括種子、化肥、農(nóng)藥、人工、播種育秧、機(jī)械作業(yè)和基礎(chǔ)性支出，其中人工成本為作物生產(chǎn)季所有環(huán)節(jié)用工總成本，單價(jià)為11.25 元/h；機(jī)械作業(yè)成本包括機(jī)耕、機(jī)插和機(jī)收；基礎(chǔ)性支出包含租金和水電費(fèi)，單個(gè)生產(chǎn)季費(fèi)用為4 725 元/hm2。早秈稻銷售價(jià)為2.2 元/kg，晚粳稻銷售價(jià)為2.3 元/kg。凈收益和糧食生產(chǎn)效率等計(jì)算公式如下：

總收入（元/hm2）=單位面積糧食產(chǎn)量×單價(jià)；

凈利潤(rùn)（元/hm2）=單位面積中收入-單位面積生產(chǎn)總成本；

效益成本比率（%）=總收入/總成本；

糧食生產(chǎn)效率（kg/h）=實(shí)際產(chǎn)量/生產(chǎn)期間工時(shí)人力投入。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 整理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，Duncan 法檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同模式的生育期差異

從表1 可見(jiàn)，在早季，全生育期從長(zhǎng)到短依次為拋栽（113 d）＞機(jī)插（108 d）＞直播（102 d）。拋栽播期分別較機(jī)插和直播早8 d 和15 d，成熟期分別較機(jī)插和直播早2 d 和4 d，在晚季，全生育期拋栽（144 d）＞機(jī)插（143 d）。拋栽播期較機(jī)插模式早2 d，成熟期較機(jī)插早1 d。從周年來(lái)看，不同模式兩季作物生育期存在部分重疊，重疊期19～23 d，周年生育期從長(zhǎng)到短依次為ATAT（238 d）＞MTMT（232 d）＞MTAT（231 d）＞DSAT（223 d）。

2.2 不同模式的產(chǎn)量及其構(gòu)成要素比較

同一生產(chǎn)季的相同栽培方式間不存在顯著差異，不同方式間存在一定差異（表2）。在早季，拋栽和機(jī)插單位面積有效穗數(shù)分別較直播小10.0%和24.3%，每穗粒數(shù)分別較直播提升13.1%和22.0%，結(jié)實(shí)率分別較直播提高8.9%和6.4%，產(chǎn)量分別較直播增加19.1%和9.9%，且以上差異均達(dá)到顯著水平，不同栽培方式間千粒重不存在顯著差異。在晚季，拋栽單位面積有效穗數(shù)和實(shí)測(cè)產(chǎn)量均顯著大于機(jī)插，提升幅度分別為15.4%和4.3%，在每穗粒數(shù)、千粒重和結(jié)實(shí)率方面不同方式不存在顯著差異。周年產(chǎn)量變幅在16.03～17.27 t/hm2間，從大到小依次為ATAT＞MTAT＞MTMT＞DSAT，其中，ATAT 和MTAT 均 較DSAT 顯 著 增 產(chǎn)，MTMT 較DSAT 增產(chǎn)但差異不顯著。

表2 不同栽培方式組配的產(chǎn)量及其構(gòu)成要素比較

表3 不同栽培方式組配對(duì)資源利用的影響

2.3 不同模式組配對(duì)資源利用的影響

由表3 可知，不同栽培模式周年生育期間有效積溫在2 964.7℃～3 071.8℃之間，占全年總有效積溫的比例均超過(guò)93.5%，ATAT 處理占比高達(dá)96.9%；早季有效積溫利用率為46.4%±0.3%，晚季有效積溫利用率為61.6%±0.5%，周年有效積溫利用率為108.0%±0.6%。積溫生產(chǎn)效率早季高于晚季，周年積溫生產(chǎn)效率在5.41～5.62 kg/（hm2·℃·d） 之間，從大到小依次為ATAT＞MTAT＞MTMT＞DSAT，但差異未達(dá)顯著水平。

2.4 不同模式的成本效益分析

從表4 可見(jiàn)，針對(duì)農(nóng)事生產(chǎn)資料成本，直播用種成本較其他栽培方式高21.0%以上，化肥投入較其他方式低8.3%，機(jī)插和拋栽農(nóng)藥成本相同，較直播低1.6%；播種育秧成本方面，ATAT 較MTMT 高18.9%，直播方式最少，DSAT 僅為MTMT 的56.3%；機(jī)械作業(yè)成本方面，由于機(jī)插成本的提升，MTMT 較ATAT 高41.2%；人工成本方面，機(jī)械化提升效率，人工成本投入降低，拋栽方式在移栽環(huán)節(jié)投入人工相對(duì)較多，ATAT 較MTMT節(jié)省工時(shí)數(shù)為194.6 h/hm2，人工支出高52.3%；總成本從大到小依次為ATAT＞MTAT＞MTMT＞DSAT，其中ATAT 比MTMT 高9.0%。由于拋栽方式相對(duì)增產(chǎn)和直播方式相對(duì)輕簡(jiǎn)化節(jié)本，凈利潤(rùn)從大到小依次為ATAT ＞DSAT ＞MTAT ＞MTMT，ATAT 和DSAT 分 別 較MTMT 增收1 730.8 元/hm2和1 851.2 元/hm2。由于全程機(jī)械化高效生產(chǎn)和直播輕簡(jiǎn)化栽培，MTMT 糧食生產(chǎn)效率較ATAT 提升43.6%，較DSAT 提升12.9%。

3 討論

3.1 不同模式對(duì)溫光資源利用及生育特征的影響

作物生長(zhǎng)發(fā)育取決于生育期間溫光資源基礎(chǔ)條件。研究表明，沿江雙季稻北緣區(qū)，溫光資源可利用總量有限，且雙季稻生產(chǎn)溫光資源利用強(qiáng)度高[11-12]。本研究與前人研究結(jié)果基本一致，有效積溫利用率早季為46.4%，晚季為61.6%，周年利用率超過(guò)106.0%，周年生育期間有效積溫占全年總有效積溫比例超過(guò)93.5%（表3）。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與其他栽培方式相比，拋栽的播種期提前7～15 d，成熟期提前1～4 d，全生育期延長(zhǎng)1～11 d（表1），雙季稻周年拋栽模式有效積溫利用率達(dá)到108.7%。有研究表明，盤育拋栽方式秧齡彈性更大，實(shí)現(xiàn)提前播種和提早成熟，適當(dāng)早播有利于延長(zhǎng)苗期溫光資源利用率，培育大齡壯秧，早季提前成熟騰茬，有助于晚季利用優(yōu)質(zhì)溫光資源早栽早發(fā)[13]。本研究中，周年拋栽模式（ATAT）較周年機(jī)插模式（MTMT）生育期長(zhǎng)6 d，二者成熟期差距僅為3 d。有研究表明，結(jié)合早稻保溫和晚稻化控等強(qiáng)化栽培技術(shù)，雙季稻毯苗秧齡可以提升至30 d 以上，且適當(dāng)增加秧齡有利于產(chǎn)量提升[14-15]。本研究雙季稻毯苗秧齡為24 d 左右，在周年溫光資源利用等方面仍有一定的提升空間。

表4 不同栽培方式組配的成本效益比較

3.2 不同模式對(duì)產(chǎn)量的影響

本研究中盤育拋栽方式均較毯苗機(jī)插和人工撒直播顯著增產(chǎn)，周年拋栽模式（ATAT）分別較周年機(jī)插模式（MTMT）和早稻直播晚稻拋栽模式（DSAT）增產(chǎn)5.9%和7.8%（表2）。透過(guò)產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，拋栽方式增產(chǎn)主要來(lái)源于成熟期有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的顯著提升，這與張洪程等[16-17]研究結(jié)果相似。相對(duì)人工撒直播方式，毯苗機(jī)插方式穗粒結(jié)構(gòu)較為均衡，較撒直播增產(chǎn)9.3%；與盤育拋栽方式相比，毯苗機(jī)插方式在結(jié)實(shí)率、千粒重和雙季晚稻穗粒數(shù)方面均未產(chǎn)生顯著差異，僅在單位面積有效穗數(shù)方面顯著低于拋栽方式，這與栽插機(jī)械性能限制有關(guān)，毯苗機(jī)插以固定行株距栽植，基本苗較拋栽降低了24.0%以上，隨著周年機(jī)插模式的熟化和寬窄行缽苗機(jī)插等新型栽培機(jī)械的應(yīng)用，雙季稻機(jī)械化栽插模式的產(chǎn)量有望進(jìn)一步提升[18-19]。

3.3 不同模式對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率的影響

從周年生產(chǎn)成本來(lái)看，周年拋栽模式（ATAT）生產(chǎn)成本最高，其次是早稻機(jī)插晚稻拋栽（MTAT）和周年機(jī)插模式（MTMT），早稻直播晚稻拋栽模式（DSAT）成本最低。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)成本的拆解分析發(fā)現(xiàn)，雙季機(jī)插模式（MTMT）雖然增加了機(jī)械作業(yè)費(fèi)用，但較雙季拋栽模式（ATAT）顯著提高了作業(yè)效率，減少了34.3%的人力投入（表4），尤其是在育秧、移栽等關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)省了大量人力。糧食生產(chǎn)效率是反映每個(gè)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者在單位時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品量或產(chǎn)值的重要指標(biāo)[20]。本研究揭示，由于高效機(jī)械化栽培技術(shù)的應(yīng)用，雙季機(jī)插模式（MTMT）糧食生產(chǎn)效率最高，較傳統(tǒng)雙季拋栽模式（ATAT）提升43.6%，較輕簡(jiǎn)化的早稻直播晚稻拋栽模式（DSAT）提高12.9%。在我國(guó)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力日益短缺和勞動(dòng)力成本快速上漲的大背景下[21-22]，MTMT 模式可望緩解用工緊張、用工荒和適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)等影響雙季稻發(fā)展的多種障礙因子。目前，MTMT 模式在農(nóng)藝栽培上的主要障礙是晚稻機(jī)插，生產(chǎn)上秧齡彈性小、高溫緩苗期長(zhǎng)、有效分蘗時(shí)間短、有效穗數(shù)嚴(yán)重不足等諸多障礙因素依然未能得到較好研究與解決，晚稻機(jī)插產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益一直徘徊不前。未來(lái)應(yīng)在晚稻機(jī)插栽培、農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、農(nóng)機(jī)裝備等方面加大研究投入力度，破解機(jī)插晚稻多種限制因素，促進(jìn)雙季稻生產(chǎn)朝著機(jī)械化、輕簡(jiǎn)化和高效化方向發(fā)展。

4 結(jié)論

周年拋栽生產(chǎn)模式（ATAT）提高了有效積溫利用率，穗粒結(jié)構(gòu)均衡，實(shí)現(xiàn)了顯著增產(chǎn)和最佳的周年生產(chǎn)效益。周年機(jī)插模式（MTMT）通過(guò)工廠化育秧和機(jī)械化移栽等高效技術(shù)模式的運(yùn)用，降低了生產(chǎn)成本，大幅提升了周年糧食生產(chǎn)效率，適宜于勞動(dòng)力資源短缺背景下的適度規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用。

致謝：試驗(yàn)研究過(guò)程中得到了安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院吳文革研究員、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)武立權(quán)教授的傾力指導(dǎo)，田間操作得到了廬江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心多位同事的全力配合與支持，特表謝忱！