杂交稻低播量精量播种育秧及机插取秧特性

王亚梁 朱德峰 向镜 陈惠哲 张玉屏 徐一成 张义凯

(中国水稻研究所 水稻生物学国家重点实验室, 杭州 310006; *通信联系人, E-mail: cnrice@qq.com)

随着我国社会经济的发展和农村人口劳动力转移，水稻生产由传统手工作业方式逐步转向机械化种植。稻田耕作、秧苗移栽和稻谷收获三大环节中，耕作和收获基本实现了机械化，而移栽的机械化程度仅40%左右。水稻秧苗移栽机械化的方式主要以机插秧为主，其中北方稻区常规粳稻的机插比例高，特别是东北稻区基本实现水稻移栽机械化，然而南方水稻的机插比例低，单季籼稻和双季稻机插比例在25%以下[1]。当前我国由日本、韩国引进的传统水稻机插秧技术主要适合常规稻机插，应用于杂交稻问题多、机插质量差[2]。杂交稻生产在水稻产业发展中具有重要地位，种植面积占我国水稻面积50%以上，因其生长优势明显，较常规稻增产增效[3-4]。然而，研究表明杂交稻机插的产量要低于人工手插和抛秧，主要原因是杂交稻机插漏秧率高、机插苗数不均匀[5-6]。杂交稻产量潜力的发挥要求少本稀植[7]，而现有水稻机插育秧技术采用撒播方式，秧盘播种量大导致杂交稻秧苗质量差、插后返青慢，且用种成本高，优良的杂交稻种子高达80～100元/kg[8-9]。然而，降低播种量导致杂交稻秧苗成毯性差、漏秧率高，需要大量人工补苗[10]。瞿廷广等[11]研究表明，杂交稻育秧每盘用种量接近100 g时，水稻漏秧率才降到5.2%，勉强达到机插的要求。生产上杂交稻机插一般标准秧盘每盘播种量 70～90 g，采用机械撒播，单季杂交稻机插用种量1.2～1.5 kg/667m2，双季稻达2.0 kg/667m2，播种量仍然较高，制约了杂交稻的生产效益[12]。我国杂交稻推广 40多年，杂交稻机插技术仍为制约目前杂交稻规模化生产的瓶颈之一。为此，降低杂交稻机插育秧播种量，实现杂交稻低播量下高质量育秧机插是杂交稻增产增效的有效途径。

中国水稻研究所经过多年的研发，创新了杂交稻机插精量穴播和条播的机插育秧方式，并配套相应的农机农艺措施，实现了杂交稻精准大钵机插，使杂交稻播种量降低到30～50 g/盘(9寸标准盘，长58 cm，宽28 cm)，相应的杂交稻精量播种育秧对秧苗生长及机插取秧特性的影响已经开展了大量的研究，已经具备成熟的生产应用条件。本研究旨在通过不同播种方式对杂交稻秧苗成苗的影响及机插取秧效果研究，进一步明确杂交稻精量播种机插相对于传统机插的技术优势，为杂交稻精量播种机插技术的推广提供理论依据和技术支持，以推动我国杂交稻机插的规模化生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种2个，分别为当前在南方单季稻和部分双季稻区大面积推广的籼型杂交稻品种中浙优 1号和籼粳杂交稻品种甬优1540。

1.2 试验设计

试验在中国水稻研究所进行。选用9寸标准秧盘育秧，播种方法为机械穴播、条播和撒播(对照)。根据水稻机插取秧次数(穴数)确定每穴播种种子粒数，并换算成每盘播种量。按照秧块横向取秧 16次，纵向34条，共544穴，设计每穴播量5粒、3粒及2粒3个处理。中浙优1号穴播每穴5粒、3粒和2粒的对应播种量分别为59.8 g、35.4 g和23.9 g。甬优1540穴播每穴5粒、3粒和2粒的对应播种量分别为68.0 g、40.8 g和27.2 g。每品种处理播种3盘，3次重复。

穴播、条播采用水稻精量播种机(中国水稻研究所和浙江博仁工贸有限公司研发)播种；撒播采用水稻传统播种流水线播种，使撒播播种量和精量播种量一致。播种后基质育秧，叠盘发芽，待种子出苗0.5 cm后，将秧盘放置到泥浆秧板上。采用旱育秧，秧板上不建立水层。秧龄18 d，利用锦禾插秧机进行机插取秧，横向取秧次数 16次，纵向取秧次数

表1 播种方式对杂交稻种子成苗率的影响Table 1. Effects of sowing methods on seedling percentage of hybrid rice. %

数据为平均数±标准差；相同小写字母表示处理间在0.05水平上差异不显著。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 不同播种方式对杂交稻叶龄和株高的影响Table 2. Effects of sowing methods on leaf age and seedling height of hybrid rice.

1.3 测定项目

1.3.1 成苗率

在秧龄18 d时，每处理随机选取10 cm×10 cm方块秧苗，数出秧苗数、未成苗种子数。成苗率(%)=成苗数/(成苗数+未成苗种子数)× 100%。

1.3.2 秧苗叶龄和株高

在秧龄18 d时，每重复随机取1盘，中线上取10 cm×10 cm 3块区域，分别取30株秧苗，测量叶龄和株高。

1.3.3 根系盘结力和成毯性

秧龄18 d时，利用弹簧秤测定根系盘结力。每盘切15 cm×15 cm秧块，固定其两端，用弹簧秤钩拉任意一端，当秧块断裂时，弹簧秤显示的最大数值即为根系盘结力。

同时评价秧苗的成毯性，成毯性的评价方法如下：从秧盘1/4处进行卷秧，底部根系盘结好且秧苗不撕裂为成毯性好；底部根系基本盘结但毯状秧苗有小部分裂开为成毯性一般；底部根系盘结少且毯状秧苗极易撕裂则成毯性为差。

1.3.4 机插均匀度和漏秧率

播后18 d，利用锦禾插秧机进行机插取秧试验，取秧 150次(丛)，记录每丛苗数和漏秧率。机插苗数均匀度(Ep)计算公式如下：

式中，S表示标准差；xi表示观测值；¯x表示观测数值的平均数。

1.4 数据统计与分析

采用Excel 2016进行数据统计分析与作图，利用 SAS 9.4软件进行方差分析的基础上用 Duncan新复极差法检验处理间差异(n=3)。

2 结果与分析

2.1 成苗率

如表1所示，不同播种方式所有处理成苗率都达到80%以上，与撒播相比，穴播和条播种子成苗率变化不大，不同播种方式之间成苗率间差异不显著，随着播种量的降低，种子成苗率有增加的趋势，但增幅未达到显著水平。

2.2 秧苗叶龄和株高

不同播种量及播种方式对水稻秧苗的一致性造成较大的影响。如表2所示，同一播量条件下，中浙优1号不同播种方式秧苗叶龄和株高平均值差异不大。随着播种量降低，撒播叶龄和株高变化幅度增加，而穴播和条播的叶龄与株高变化幅度比撒播要小。每穴5粒和3粒的播种量条件下，穴播和条播的叶龄与株高的变异系数显著小于撒播，而每穴2粒的播种量，穴播和条播叶龄与株高的变异系数与撒播相比差异未达显著水平。以上说明，在低播种量条件下，采用穴播或者条播的方式能够提高秧苗生长一致性。

表3 播种方式对杂交稻根系盘结力和成毯性的影响Table 3. Effects of sowing methods on seedling root intertwining and capacity for blanket formation of hybrid rice.

图1 播种方式对杂交稻机插漏秧率的影响Fig. 1. Effects of sowing methods on the percent of missed hills of hybrid rice in machine transplanting.

2.3 根系盘结力及成毯性

由表3可知，随着播量的降低，撒播根系盘结力及成毯性降幅大于穴播和条播。而对于穴播和条播来说，在适宜的低播种量下可以实现成毯，中浙优1号和甬优1540播种量为2粒时便可成毯，根系盘结力显著高于撒播处理。对穴播和条播进行分析发现，中浙优1号条播根系盘结力要好于穴播，条播根系盘结力平均比穴播高 9.4%，而甬优 1540条播根系盘结力除5粒时比穴播要低外，2粒和3粒播种量下条播根系盘结力要大于穴播，但差异未达显著水平。以上说明，在低播种量条件下，采用穴播和条播的方式能够提高秧苗成毯。

2.4 机插漏秧率

播种量降低对机插漏秧率造成较大的影响。如图1所示，与5粒相比，3粒和2粒的播种量中浙优1号机插漏秧率平均增加20.6% 和310.5%，甬优1540机插漏秧率平均增加 29.6%和163.6%。然而，与撒播相比，穴播和条播能够显著降低漏秧率，中浙优 1号播量 3粒时穴播和条播漏秧分别为0.52%和1.04%，比撒播显著降低10.4和9.7个百分点，甬优1540播量3粒时穴播和条播漏秧率分别为0.78%和1.30%，比撒播显著降低11.9和11.5个百分点。以上表明，穴播及相应的条播能够在低播种量条件下有效降低漏秧率。

2.5 机插苗数

对机插苗数进行分析发现(表4)，撒播和机插平均苗数要小于穴播和条播，但并不存在显著差异，播种方式改变主要影响机插苗数均匀度，其中穴播的机插苗数均匀度最高。由图2可知，穴播和条播机插取秧达到期望苗数的比例要显著高于撒播，两个品种穴播和条播机插苗数达到预期苗数的比例达80%以上，其中穴播接近100%。结果说明，穴播和条播能在低播量下使机插苗数有效达到预期效果。

表4 播种方式对杂交稻机插取秧苗数的影响Table 4. Effects of sowing methods on seedling-catching number by transplanting machine of hybrid rice.

图2 不同播种方式下期望机插取秧苗数比例Fig. 2. Percent of various machine transplanting modes reaching expected seedling-catching number of hybrid rice under different sowing methods.

3 讨论

漏秧是制约水稻机插群体产量构建的重要原因之一[13]。本研究采用精量穴播和条播的方式降低了杂交稻机插育秧播种量。本研究中，在每穴 3粒的播种量条件下穴播和条播即可以有效降低在低播种量下的漏秧率(实际漏秧率不超过1%)，又能实现高比例的1～3苗机插，为大田杂交稻高产群体的构建奠定了基础。在实际生产中，70～90 g育秧30 cm×14 cm 规格机插每亩用秧盘数量在 18～25个，而本研究中3粒每穴播种量的机插秧盘每亩用量在 29个，实际每亩播种量比目前正常条件下减少26.5%～51.2%，实现了杂交稻机插技术的突破，减少了因高播种量增加的育秧成本。我们的精量播种的方式进行机插秧秧盘纵向 16条设置，并联合锦禾、洋马、井关和沃德等插秧机生产公司实现横向取秧 16次，同时加宽秧门并加宽取秧秧针至 2 cm，实现了精量播种大钵机插农机和农艺的融合，解决了传统机插横向取秧18次的机插模式下杂交稻机插漏秧率高、机插返青慢等问题[14]。

试验中，相对于撒播，精量播种提高秧苗一致性，这和前人的研究结果是一致的[15]。对于撒播来说，种子较密的区域秧苗质量差而影响秧苗均匀性。在播种量每穴2粒时，撒播在秧盘上由于空间充足，秧苗生长未受限制，因此秧苗生长差异较小。壮苗机插可以在最大程度上保证水稻连作晚稻生产效益，试验表明低播量下撒播虽然秧苗均匀但漏秧率高，秧苗根系成毯很差，大面积应用时并不能实现较好的机插效果，这和前人研究是一致的[16-17]。选择穴播或条播的方式在低播量下具有较好的成毯效果，同时克服了机插取秧不均的问题。试验发现，每穴3粒的播种量穴播和条播1～3苗机插苗数可以达到80%以上，每穴2粒穴播播种的机插取秧1～2苗达95%以上，基本实现精确定量播种机插的预期要求，机插取秧均匀度提高适合构建理想均匀的杂交稻生长群体，利于杂交稻产量潜力的发挥[18]。

研究中发现精量播种方式的改变并没有对种子成苗率造成影响，然而随着播种量的增加，种子的成苗率有下降的趋势，这和前人的研究是一致的[19]，较高播种量由于营养吸收竞争等原因不利于种子成苗。对于精量播种而言，种子成苗率对机插质量的影响很大，本研究中，每穴播种2粒及相同播种量的条播下由于成苗率没有达到 90%以上不能保证机插取秧平均苗数达到2苗，在实际生产中，种子发芽质量会使每穴播种两粒风险较大，实际操作中建议采用每穴3粒的精量穴播的播种方式，相应播种量条播可以适当增加播种量以达到更好的机插效果。

本研究设置了纵向 16条的播种方式，主要针对连作晚稻而言，原因是连作晚稻种植季节紧张和水稻种植密度相对较高[20]，育秧时间通常只有18～20 d，为此增加取秧次数，可以减少秧盘的用量，进一步节省机插育秧成本。特别针对单季稻，我们也研发了纵向 14条的穴播和条播的播种育秧方式以及横向 14次取秧的机插配套，实现带蘖带土机插，减少返青过程，最大程度发挥杂交稻的增产优势[21]。目前，南方杂交稻机插已经具备了实现精量穴播和条播的播种及机插条件，结合叠盘暗出苗等工厂化育秧方式，实际生产中实现大规模精量播种机插能够有效降低杂交稻机插成本、提高杂交稻生产效益。