水稻作为我国第一大粮食作物,播种面积占谷物的32%,占主粮面积的56%,我国常年水稻种植面积约3000万公顷,因此,水稻种植机械化是关系我国粮食安全的重大战略问题。目前,我国农作物耕种收综合机械化水平快速增长,但在水稻生产中,机械化种植依然是薄弱环节,2016年全国水稻种植机械化率仅为44.45%。#水稻种植交流圈# 

机械化育苗插秧是目前我国水稻主产区普遍采用的主流技术,随着杂交水稻种植的大力推进,适用于杂交水稻的机械化插秧技术尚在逐步探索和完善中。面对转型期规模化、机械化生产条件下杂交水稻种植面积下滑的挑战,湖南农业大学邹应斌教授科研团队解决了杂交水稻机插秧用种量大、秧龄期短、秧苗素质差、返青时间长、早晚季品种搭配难等生产问题,实现了杂交水稻单粒播种成苗、大苗密植机插,形成了“杂交水稻单本密植机插高产高效栽培技术”,即“杂交水稻印刷播种、场地育秧、大苗机插栽培技术”。

该技术于2015年10月在长沙通过了袁隆平院士、张洪程院士等9位专家的技术评议,已达到国际先进水平;2017年荣获首届中国三亚国际水稻论坛“水稻年度创新技术奖”;2018年获得国家发明专利。

印刷机制成“稻谷长卷”

近两年,我国杂交水稻的种植面积实际在逐渐减小,而常规水稻的种植面积则呈上升趋势,主要是因为杂交水稻稻种成本高、机插秧比例低、稻种用量大、生产成本居高不下,因此,农户更倾向于选择常规的水稻品种种植。

“在南方杂交水稻生产区域,机插秧的比例很小,大部分农民选择手栽、直播、抛秧等方式,但是存在劳动强度大等问题,最重要的是种子用量居高不下。”邹应斌教授说,杂交水稻精量定位播种问题亟待解决。

2015年3月,江苏淮安汉德农业科技有限公司(原江苏淮安汉德印刷机械有限公司)总经理沙春阳致电邹应斌教授,热情地向他介绍水稻印刷播种机器,即像印刷机将汉字打印在纸上一样,用印刷机把稻种横竖排列整齐地“印刷”(固定)满整张纸。邹应斌说:“我当即觉得这是一个妙点子,于是马上飞到淮安拜访了沙春阳经理,观摩了正在进行的印刷播种现场,我和他商量着如何改进播种机的上胶装置,以适应杂交水稻精量定位播种的需要。”

当人们看见一台印刷机像印刷报纸那般,渐渐吐出一幅长长的“稻谷长卷”,上面印刷的不是字,竟是一粒粒排列整齐的稻种时,不禁叹为观止。这幅长达10余米的“稻谷长卷”被平坦地铺到稻田里,再洒上薄土掩埋,水稻就这样播种下去了。

一台印刷机、一个滚轮、一个漏斗,构成了这台改造后的“水稻印刷机”:不刷油墨,而是涂上食用胶,便于稻种黏在纸上固定;在食用胶与纸张合成的过程中,利用滚轮在上胶时打孔;而印刷机上方安装了一个漏斗,用来输送稻种,固定在准确位置,一气呵成。

据了解,水稻印刷播种机采用的是不加荧光粉、无毒无害的普通纸张,食用胶由玉米淀粉构成,经济环保,遇水可溶解于土壤中,不会造成环境负担。这台印刷机对水稻品种并无特殊要求,常规水稻和杂交水稻都适用。由于杂交水稻稻种价格更高,传统的机插秧方式使杂交水稻播种不均匀,种子用量大,造成浪费,而运用“水稻印刷播种”技术则可以极大地节约用种量,降低生产成本。

精量定位播种提高成苗率

印刷定位播种、提高种子发芽率和成苗率,是“杂交水稻单本密植机插高产高效栽培技术”的3个关键技术环节。

为了提高杂交水稻单本密植大苗机插精量定位播种的种子发芽率(杂交水稻种子发芽率的国家标准为80%以上),在商品杂交水稻种子精选的基础上,邹应斌团队还应用光电比色机对稻种进行二次精选,以去除发霉变色的种子、稻米及杂物等,精选出高活力的种子。

此外,他们还应用商品水稻种衣剂,或者采用种子引发剂、杀菌剂、杀虫剂、成膜剂等,自己配制出种衣剂,将精选后的高活力杂交水稻种子进行包衣处理,以预防种子病菌和苗期病虫危害,提高发芽种子的成苗率。经过包衣处理后的杂交水稻种子,一般播种后25天以内,秧田期不需要再次进行病虫害防治。

水稻种子被定位印刷播种在纸张上后,用可降解的淀粉胶黏合固定,可边印刷播种边进行纸张卷捆,以便于运输。另外,除了直接铺在稻田里播种,印刷播种好的“稻谷长卷”还可以在大棚育秧或场地育秧的育秧作业流水线上使用,在育秧播种机上先在秧盘里自动装填底层基质,然后摆放纸张、覆盖上层基质、洒水浸泡……

一台印刷播种机约5.5万元,与传统机插秧相比,种子用量可减少50%以上,每亩可节约种子成本60~90元,而种子包衣处理、“稻谷长卷”印刷制作以及人工成本共增加20元,两者相抵,大概每亩可节约成本40~70元。此外,因为种子是单粒定位播种的,秧龄可延长10~15天,延长了育秧时间,增加了苗壮时间,秧苗素质显著提高,也缓解了机插双季稻的季节矛盾。田间试验结果表明,该技术可以增产10%到14%。

我国南方地区是多熟种植,一年种两季或三季作物。一般来说,作物的生长期越长产量越高,延长秧龄期会使农民选择秧苗的余地更大,可以选择生长期更长的水稻品种以增加产量。“种植双季晚稻季节矛盾突出,种粮大户有成百上千亩的农田,完成早稻收割、秧苗移栽需要耗费较长时间,如果秧龄期太短就无法适应生产的需要,应用这项技术以后能达到一个月左右的育秧时间,在农耗期起到较好的缓冲效果,对农业生产意义重大。”邹应斌介绍。

增产明显,推广任重道远

湖南省浏阳市永安镇坪头村的种粮大户陈冬科,是最早接触这一技术的示范户。今年的早稻育秧时节,邹应斌在午饭间隙与老陈闲聊,“你觉得这项技术怎么样?”老陈一脸笑容,讲起了最初小面积示范的故事。

水稻种子一粒粒均匀地印刷在纸上着实好看,播到秧盘里一算,每个秧盘还用不到20克,周边赶来看新鲜的农户开始念叨:“平常一个秧盘要播差不多80克,少了那么多种子,能行么?”老陈自己心里也打鼓,自己平时播那么多种子,插到田里还漏蔸,何况这么少的种子,能保证产量吗?

技术员认真向他们讲解了印刷播种的水稻种子是如何精选并包衣处理提高发芽率,如何定位播种实现稀播匀播,这样育秧可以延长秧龄,培育大苗,插到大田里以后返青快、个体发育好、分蘖能力强,有利于发挥杂交水稻分蘖大穗的增产优势等问题。

老陈将信将疑,把秧育好后,秧苗很健壮,比常规方法育出来的秧苗粗壮,根系发达,甚至有的已经有分蘖产生。可插到田里后,看着别人家都是青青一田禾,自己的一丘田似乎不见什么苗,老陈又开始犯嘀咕,急忙和技术员联系。技术员安抚他再等半个月,田里就会不一样了。

老陈回忆那半个月的情况,刚开始两天,田里依然没有什么起色,从第三天开始就明显不一样了,返青比同一天机插的田块好。还没有等到半个月,田里的秧苗明显比常规机插的秧苗长得好。当年使用这一技术栽培的水稻,亩产量比常规机插秧增产了100斤。

如今,老陈承包的150多亩稻田全部采用“杂交水稻单本密植机插高产高效栽培技术”,有效延长了秧龄期,给“双抢”赢得了更多时间。他将原来的几十亩一季稻全部改为双季稻,早晚稻产量均突破550公斤/亩。

目前,“杂交水稻单本密植机插高产高效栽培技术”主要在湖南、安徽、湖北等地的合作社及种粮大户间推广应用,由袁隆平院士担任名誉董事长的隆平高科股份有限公司也正在全力开发应用该项技术。但就农户的接受程度而言,想要改变其传统的种植方式仍需更多时间。另外,南方水稻机插秧作业很大一部分由政府给予补贴,但杂交水稻单本密植机插还未列入补贴范围。依据市场规律,新增生产环节带来成本的上升,农户会更乐于选择有作业补贴的传统机插方式,他们对节约种子用量的需求并不高。“购买稻种的成本由国家分摊了,但是进入大面积种植之后,依赖政策赠送稻种的方式不可取,新技术的推广任重道远。”邹应斌说。