我国水稻机插育秧发展现状

周晚来 王朝云 易永健 谭志坚 汪洪鹰 杨媛茹 余旺 易镇邪

（1中国农业科学院麻类研究所，长沙410205；2湖南农业大学农学院/南方粮油作物协同创新中心，长沙410128；*通讯作者：yizhenxie@126.com）

种植机械化是我国水稻生产全程机械化的关键。随着水稻种植机械化的发展，机械栽插逐步被确立为我国水稻种植机械化的主推技术，成为我国水稻种植机械化发展的主要方向[1-4]。育秧是水稻机插秧技术的重要环节，“秧好一半谷”，这句谚语形象地说出了培育壮秧的重要性，水稻种植技术一直在发展，而培育壮秧这一基本原则始终未变。

1 我国水稻机插育秧技术的发展

我国从1953年就开始有组织地研究插秧机，最初是模仿人工移栽大苗的工艺流程设计水稻插秧机，采用传统水田育秧、大苗洗根移栽模式，因存在诸多问题、效果较差而自然终止。1979年，我国引进日本工厂化育秧和秧苗带土机插成套技术与设备，自此开始了秧苗带土机插时代[5-7]。目前，我国的水稻机插育秧技术不断趋于完善，毯状盘育秧技术逐渐成为主流，与此同时，针对机插育秧中的特定问题进行的改进与创新层出不穷，如目前水稻机插多采用毯状秧苗，而钵形秧苗主要在抛秧上应用，后者具有移栽伤苗少、返青快等优点，但无法在现有插秧机上应用，针对这一问题，中国水稻研究所研发出钵形毯状秧盘，培育了具有上毯下钵的秧苗，按块定量取秧机插，可提高插秧机取秧的精确度，实现钵苗机插，具有秧苗素质好、伤秧伤根少、增产效果好等诸多优点[8-12]；再如针对水稻毯状盘育秧实践中普遍存在的根系盘结差、难起秧、易散秧问题，中国农业科学院麻类研究所研制出了一种麻育秧膜产品，垫铺于水稻机插育秧盘底面，具有良好的盘根、保水保肥、透气增氧作用，可在育秧土底层创造一层适合于水稻根系生长发育的“水-肥-气”平衡环境，促进秧苗根系盘结、显著提高秧苗素质、提高机插质量，增产效果显著[13-20]。

2 机械插秧对秧苗素质提出了更高要求

机械插秧在节省劳动力、提高生产效率和产量上优势明显，在国家政策层面上，农业部在2006年即出台了《全国水稻生产机械化十年发展规划（2006-2015年）》，大力推广应用机械插秧。尽管如此，在中国知网中搜索主题中并含“机插”与“问题”的文章，并将其依年份排列，如图1所示，在2006年我国大力推广应用机械插秧后，讨论分析机械插秧中存在问题的文章爆发式地出现在我国各种学术期刊上，并持续增加。由此可以一窥水稻机械插秧技术在我国的推广应用并非一帆风顺，而是伴随着各种问题，多个地区出现了推而不广的难题[21-22]。从各时期、各地区基层农技推广人员反馈的信息看来，制约机械插秧推广应用的原因是多方面的，在技术层面上，机插育秧技术要求高，农户所育秧苗不能满足机插要求导致机插成本提高、效率降低、增产不明显是最关键的原因[23-32]。可以说，推进水稻生产全程机械化发展关键在机插，难点在育秧。

图1 分析讨论我国水稻机械插秧问题的文章发表趋势（检索时间：2018年1月）

与手工插秧相比，机械插秧在减轻劳力负担，提高生产效率的同时，也带来了两个新的问题：一是漏插，机插育秧中出现的缺苗、秧苗不整齐、秧块缺边掉角都会导致插秧机漏插。由于现有主流插秧机采取的是中小苗移栽、定苗定穴的数量化栽培方式，因而控制好漏插率是发挥机插水稻群体调控能力，形成高光效群体的重要环节。根据GB/T 6243-2017《水稻插秧机试验方法》，合格水稻插秧机的漏插率应低于5%，伤秧率低于4%，然而在生产实践中，机插秧漏插率常常高达6%～8%，甚至更高，严重影响机插质量[33-35]。二是分蘖推迟，目前普遍实行的是中小苗带土移栽，由于秧龄小、秧苗弱，不仅秧田不带分蘖，而且栽后基部分蘖芽的发育也在秧田期受到抑制，小苗移栽后要经过1～2个叶龄长出大田根系、稻株体内营养状况良好后，才能发生分蘖。此外，秧苗移栽后会有一定程度的植伤，产生植伤后植株生长速率先降低再恢复，群体茎蘖数也会有一定程度的增长停滞或下降过程，植伤越严重，恢复期越长。尽管带土机插对秧苗根系的伤害没有人工拔苗洗根移栽损伤大，但因栽植机械作业过程中有一定的伤秧，尤其是秧苗从苗床到铺放至机器秧箱上这一运输过程中秧毯卷筒、叠压造成的茎折伤，会显著延长返青期，推迟生育进程，降低低位分蘖发生[36-39]，从而影响稻谷产量，也限制了水稻生产中品种选择的余地。上述问题影响了农民应用机械插秧的积极性，限制了该技术的推广应用。

在传统的手工插秧中，壮秧往往只是意味着秧苗个体壮实，而机械插秧带来的上述问题分别从群体和个体的角度对秧苗素质提出了更高的要求，除了个体健壮，还要求群体均衡。首先，在机插移栽植伤导致的生育期延迟无法避免或者不可控制的情况下，提高秧苗个体素质，培育壮秧显然是促进其机插后早生快发、赶上生育期的关键手段。因此，在秧苗个体素质上，机插秧苗必须更加壮实，具备早生快发的物质基础，在形态上表现为叶挺色绿、节短秆壮、根多色白等；其次，为减少漏插，机插秧苗必须具备良好的群体素质，即秧苗群体整齐、均匀，做到“一板苗无高低，一把苗无粗细”，株高适宜，苗数充足，根系盘结牢固，盘根带土厚度2.0～2.5 cm，厚薄一致，提起不散，形如毯状[40]。

3 影响机插秧苗素质的因素

3.1 育秧土

根据来源、质地等的不同，常用的育秧土有泥浆、营养土、育秧基质，此处育秧基质是指采用自然资源、农业废弃物等加工制得的无土栽培基质，虽然不属于严格定义的土壤范围，但作为土壤替代物，也被列入育秧土范围。泥浆就地取材，制备简单，技术要求低，容易为农民掌握，但含水高、质量大、粘稠的特性决定了其难以用于工厂化播种生产线；营养土可用于工厂化播种生产线，但存在制备相对麻烦，技术要求高、破坏土壤耕层、土源不足等问题。由此，水稻育秧基质逐渐成为研究热点。前人研制出了以粉碎秸秆、蔗渣、粉煤灰、草炭、生物炭、木屑、椰壳、沼渣、菌渣、谷壳、水葫芦、蛭石、珍珠岩等为原料的育秧基质[41-53]。不同育秧土对秧苗素质的影响主要体现在其水肥特性及通气性的差异上。相比而言，泥浆取自本田，最接近秧苗的原始生长环境，因而技术要求低、安全性最高，然而制备良好的营养土养分充足、水分可控性好、透气性好，更有利于培育壮秧。理论上，只要调配得当，可以使得育秧基质在水分、养分和透气性上充分满足水稻机插育秧的要求，简化育秧流程，降低育秧难度，但目前商业化育秧基质的品质良莠不齐。

除了自身物理化学特性，育秧土的使用方法也会影响机插秧苗素质，其中最关键的是育秧土的厚度。作为养分的载体，营养土的厚度直接决定了其养分供给量，如营养土薄，则随秧龄的增加，营养土中养分易较快消耗，不能满足秧苗生长的需求，秧苗表现出早衰；育秧土过薄导致秧块蓄水量少，容易干旱缺水，在机插时，偏薄的秧块放置在插秧机上时容易受自身重力压迫起拱，影响机插。增大育秧土厚度可以避免上述问题，但育秧土过厚，会增加用土量，还会导致移栽起秧时秧块带土较多使得秧块沉重，容易破裂。因此，应根据秧龄、播种量、施肥量等情况来确定营养土厚度，从而达到既能壮秧，又能满足机插要求的目的。吴为民[54]研究指出，软盘育秧秧苗根系宜在厚度为2.0～2.5 cm的土层中交织生长，根系盘结可形成毯状秧板，不松散。殷发国等[55]也指出，育秧土厚度超过2.5 cm会导致漏穴率明显增加。在水稻机插育秧的生产实践中，一般将营养土厚度控制在2.0～2.5 cm之间[56-57]。

3.2 播种量

播种量既可影响机插秧苗群体素质，也会影响机插秧苗个体素质。一般而言，随着播种量的增加，秧苗成毯性提高，但秧苗处于密生环境中，通风透光性差，随着秧苗的生长，秧苗素质迅速下降，直接影响了栽后在田间的生长发育，还会导致适合机插的秧龄弹性小，成苗率下降，而在低播种量条件下，虽然秧苗素质较好，但成毯性差，起秧难，散秧问题严重[58-60]。关于最佳播种量，目前尚无统一说法。张卫星等[41]以超级杂交稻内2优6号为材料，基于秧苗素质（苗高、叶挺高、叶面积、干质量、重高比、根冠比等）的试验结果认为，较低播量（300～400 g/m2，相当于九寸盘 49～65 g/盘）能培育出素质较高且适于机插的秧苗。李泽华等[61]从栽插质量和满足栽插的农艺要求角度评价，认为对杂交稻天优998而言，毯状秧盘的最佳播种量范围为65～80 g/盘。方书亮等[62]以淮稻11号和甬优2640为材料，研究了播种量对秧苗素质和大田栽插质量的影响，发现常规粳稻在120～130 g/盘、杂交粳稻在 80～90 g/盘的播种量（干种）下，所育秧苗素质较好，不仅秧苗成毯效果佳，且大田的移栽质量更高。景启坚等[63]研究指出，对于常规粳稻6217而言，其适宜的芽谷播量范围为120～150 g/盘，这与金军等[64]以武运粳23号为试验材料得到的播种量为150～180 g/盘时更有利于培育健壮的机插秧苗结论相接近。可见，不同研究者探讨机插秧适宜播种量时所依据的评价指标不尽一致，结论也存在差异。由于机插水稻产量既受秧苗群体素质影响，又受秧苗个体素质影响，因此，合理的机插秧苗素质评价应该从这两方面展开，并以最终产量作为导向指标，根据设计大田基本苗数及种子发芽率、千粒重、成苗率和秧龄等确定播种量[20]，在保证机插质量的前提下，适当降低播种量，有利于发挥机插稻的高产潜力[41，65-66]。

3.3 水分

根据秧苗期水分管理原则的不同，机插育秧方式可分为水育秧、湿润育秧和旱育秧。水育秧是传统的育秧方式，其栽插前的生长速度不易控制，容易形成超高弱苗，目前已基本被湿润育秧和旱育秧所取代。旱育秧条件下，水稻秧苗的形态、组织结构和生理特性均产生一系列的适应性变化，表现为旱育秧苗粗壮，根系发达，叶片叶绿素含量高，光合能力强，养分积累量高[67-68]。此外，旱育秧中对土壤水分控制的同时也调控了秧苗根际土壤pH值、电导率和温度，改善了土壤生态环境，增强了根际土壤中与营养转化循环相关的优势菌群的数量比例，进而有利于健壮秧苗的形成[69]。相比水育秧，旱育秧苗机插后具有明显的优势，表现为发根力强，成活率高，缓苗期短，分蘖起步早[70-72]。关于旱育秧早生快发的原因，一方面，旱育环境影响了秧苗根系的分化，限制了根的发生，增加了潜伏根的数量[73]；另一方面，旱育秧细胞质浓度提高，营养物质积累多，植株处于“高能”状态，而移栽后土壤水分环境得到改善，根据“激发效应”的原理，那些潜伏的根原基便迅速伸长形成新根，形成了发根的“爆发力”，使得植株能够从土壤中迅速获得养分和水分，促进扎根立苗，从而大大缩短返青期，促进了低位分蘖的发生[68]。尽管旱育秧在秧苗素质上优势明显，然而除了水分管理上的差异，旱育秧还需要采取一些相应的措施，如育秧土的选择、培肥、调酸等来确保育秧的正常进行[74-75]，这又进一步增加了旱育秧的技术难度，限制了其应用区域。在实际生产中，要因地制宜地选用这两种育秧方式，一般在稻田土壤粘重的地区适宜湿润育秧，而在土壤肥沃的沙壤或中壤土地区适宜旱育秧。

3.4 秧龄

秧龄除了会影响机插秧苗群体素质，也会影响机插秧苗个体素质。密播是机插稻育秧的一大特点，水稻秧苗期，胚乳中的储藏物质在逐渐减少，从1叶1心期的“氮断奶期”到3叶期末的“糖断奶期”，秧苗个体经历着从异养到自养的剧变，秧苗群体通风透光性迅速变差，秧苗素质迅速下降，容易形成高脚弱苗，然而秧龄过小时，根系尚未盘结牢固，起秧时容易散碎，同时，由于株高不够，栽插后容易被淹没秧心，秧苗返青活棵受到抑制，甚至会出现死苗。根据机插时秧龄的大小，我国水稻机插秧技术经历了从大中苗洗苗机插到中小苗带土机插的转变。

一般认为，小苗机插的秧龄以15～25 d为宜[54，56-57，76]。生产实践中，水稻机插秧的超秧龄现象普遍存在，因而采取措施延长适栽期具有重要意义。秧龄对机插秧的影响与播种量密切相关，两者在一定程度上可以配合调控，即在高播量条件下适当提前机插，而在低播量条件下适当延迟机插，从而兼顾秧块群体根系盘结与秧苗个体素质[77]。此外，控水旱育是提高机插秧苗素质、扩大秧龄弹性的重要技术措施。大量研究表明，旱育秧可增加机插秧的秧龄弹性，延长适栽期，如一般常规水育秧机插秧龄以18～20 d为宜，而机插旱育秧的适栽秧龄可放宽至25 d[78]。于忠云等[79]也指出，机插稻塑盘覆膜旱育秧秧龄可以比水育秧秧龄延长10 d左右。

4 结语

“要机器插秧，就必须为机器育好秧。”这是插秧机推广的成功经验总结。在技术层面上，从育秧模式改进、育秧基质研制、育秧理论探索方面，我国的农业科研和农技推广工作者开展了大量的工作，取得了丰富的成果，然而，难以育出满足机插要求的秧苗依然是普遍存在于我国水稻机插育秧实践中的问题。科研中有技术成果并不代表农民有技术可用，若技术操作复杂，难以掌握，则难以推广应用。改进水稻机插育秧技术，使之能够培育出根系盘结好的高素质秧苗，且简单易行、让农民容易掌握，依然是促进我国机械插秧推广应用的关键。为实现上述目标，应秉持育秧技术简化与标准化的基本理念，在商品育秧基质、高质量播种器械、苗期调控等技术上加大研发力度。