水稻“播喷同步”和“插喷同步”封闭除草技术

杨永杰 张建萍 唐伟 于晓玥 陆永良

（中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；*通讯作者：luyongliang@caas.cn）

稻田杂草防治是一项极为重要的工作，我国稻田常见的危害性杂草有60 余种，大体可归为禾本科、莎草科、阔叶草三类，禾本科杂草危害最重，主要有稗草、千金子、杂草稻等，禾本科杂草根系发达，生长繁殖快，能很快成为优势种群，掠夺性的侵占水稻养分和空间，严重影响水稻产量和稻米品质；莎草科和阔叶杂草主要有异型莎草、鸭舌草、丁香蓼、水竹叶、耳叶水苋等，作为次代优势种群大面积发生，并与水稻争水、争肥、争光，严重干扰水稻生长[1-2]。据调查，全国各生态稻区均受杂草危害，与采取除草措施的稻田相比，未除草机插田产量损失可达45%左右、直播田产量损失高达75%以上甚至绝收[3]。目前，由于一些地区土地流转置换、旱地改水田、水稻旱作等，原本发生在干旱、半干旱、湿润沟渠的杂草如看麦娘、狗尾草、双穗雀稗、菵草、稻李氏禾、播娘篙等进入稻田，进一步加重了杂草危害[4]。

我国稻田农事管理较为粗放，化学除草仍是目前最经济有效的防治办法。稻田常用的化学除草剂主要有灭生性、封闭类和茎叶处理等3 类，有一些除草剂兼具封闭除草和茎叶处理的双重效果[5-6]。不同类别的除草剂有不同使用方法。一次性灭生性处理是指在水稻种植前喷施草甘膦、草铵膦、敌草快等除草剂杀死所有植物，降低杂草基数随后进行土壤翻耕；封闭处理可分为种植前封闭和种植后封闭，即在水稻种植前/后喷施封闭类化学除草剂进行防治，如乙草胺、硝磺草酮、噁草酮，以降低田块中杂草发生比例；第三种是茎叶处理，也是防控杂草的最后补救措施，在杂草3～5 叶期喷施除草剂如氰氟草酯、氟氯吡啶酯、恶唑酰草胺等，从而杀灭稻田杂草[7-8]。专家一致认为，封闭处理是较为经济稳妥的杂草防控手段，除草剂价格比茎叶类除草剂普遍要低，能够早期防控（杂草较小），能大幅减轻后期除草压力，在保障水稻生长优势和产量形成方面起关键作用[9]。

封闭类除草剂施用技术和施药器械多年来仍未改善。传统喷药器械主要包括担架式喷雾器、背负式喷雾器、弥雾机等，主要依靠人力开展除草剂喷雾工作，不仅增加水稻种植户的劳动力负担和种植成本，其防治效果受人为因素和工作环境的影响较大[10]。使用无人机搭载除草剂喷雾，存在专业驾驶机手和无人机使用成本高、除草剂漂移问题显著等缺点。另外，随着城市化发展进程的加快，大量农村劳动力向城市转移，水稻种植及除草劳动力短缺问题突出，亟待探索经济高效的除草剂施用方式，研发非接触、机械化、轻简易操作的喷雾装置，筛选与之配套的绿色、安全、高效的除草剂[4，11]。

近年来，为解决直播稻田/移栽稻田草害重、防治难的问题，科研工作者和农药企业共同努力，探索出了适合同步机械化用药的除草技术，也研发和筛选了新型的安全封闭类除草剂产品，同时能够完成水稻种植及杂草化学防控两项繁重工作，为保障我国水稻的安生产起到了关键作用[12-13]。针对水稻机直播田，中国水稻研究所研发了“播喷同步”机械化封闭除草技术[12]，在“播喷同步”技术积累基础上，又针对机插稻田研发了“插喷同步”封闭除草技术。

1 水稻机械直播“播喷同步”技术

我国水稻种植方式主要包括移栽、水直播、旱直播、抛秧等，并在各地区形成特有的种植习惯。水直播可分为机械直播和人工直播，因其省去了育秧、拔秧和插秧等栽培环节，具有劳动力投入低、节约水资源等优势。水稻机械精量穴直播技术近年来发展较快，机械化深浅沟播种，配套选用抗病虫害、抗倒伏的品种，取得了较好的应用效果，在长江中下游及华南地区、宁夏等地种植面积较大。但与人工直播一样，由于水稻前期生长慢、竞争力弱，干湿交替环境，导致稻田杂草生长快、杂草治理难等问题极为突出[9，14]。中国水稻研究所针对该难题，研发了水稻机械直播“播喷同步”封闭除草技术。该技术采用高压雾化喷施装置，在直播机播种时同步喷施除草剂，喷雾均匀，雾滴精细，施药后在土壤表面形成了一层均匀的药液封闭膜，能有效抑制杂草的出芽和生长，解决机械直播带来的杂草防控难问题，初步实现了化学除草的机械化喷雾工作，省工省时省力[12]。

1.1 “播喷同步”技术研究现状

中国水稻研究所稻田杂草组研发的“播喷同步”装置由药液箱、药液泵、喷头、高压药液管、电源等组成。药液箱采用60 L 车载防腐专用药箱，隔膜式药液泵镶嵌在药液箱上，防止多余的管路及零部件丢失。喷头采用高压雾化扇形喷嘴，最小雾滴达136 μm，雾化效果好，精准均匀喷施在直播田土表面，最大程度发挥了农药效率。田间试验结果表明，除草剂减量15%也能达到相同的除草效果。该技术为减少除草剂环境压力，助力实现我国“2020 年化肥、农药使用量零增长行动”目标提供了新思路[6，12]。3 种型号（ST110-01、ST110-015 和ST110-02）喷头用水量分别为120、150、195 L/hm2，型号选择根据风力大小确定，0～3 级风选用ST110-01 喷头、4 ～5 级 风 选 用ST110-015 喷 头、6 ～7 级 风 选 用ST110-02 喷头，防止除草剂药液漂移[15]。这套装置在多年实地应用中不断改进，产品已趋于成熟并搭载直播机具一起销售，在湖南、安徽、江西、浙江、江苏、四川等水稻种植大省全面推广，均取得良好的种植和防治效果。

研究团队已对“播喷同步”封闭除草技术进行了系统研究。经过多年多点试验，研究团队筛选了可用于播喷同步用药的酰胺类、磺酰脲类等多种除草剂，这些除草剂单剂或混配使用，试验条件下水稻成苗率均在80%及以上，安全性好，与未施药处理相比，药后20 d靶标杂草封闭效率均达到85%及以上[16]。张建萍等[15]研究表明，同步喷施120 g/L 噁草酮乳油+10% 苄嘧磺隆可湿性粉剂（360+30 g/hm2）复配剂，对机直播田水稻安全性良好，与未施药对照相比，药后20 d 出苗率均在84.9% 及以上，施药48 d 后对稗草、阔叶草以及莎草的密度和鲜质量防效均达95.0%及以上，持效期长。张建萍等[17]采用“播喷同步”技术，除草剂选用推荐剂量的扫氟特+苄嘧磺隆、噁草酮+苄嘧磺隆，药后25 d 水稻成苗率分别为87.6%和82.3%，满足了生产对水稻成苗率的要求，采用种衣剂能提高水稻的成苗率。对多年生莎草发生严重的稻田可使用扫氟特+苄嘧磺隆，对田间莎草和阔叶草较多、禾本科杂草较少的稻田建议选用丙草胺+苄嘧磺隆。张建萍等[6]发现，采用“播喷同步”技术，选用33%嗪吡嘧磺隆水分散粒剂（有效成分99.0 g/hm2）处理，水稻出苗率为96.2%，药后48 d 对稗草、阔叶草和莎草植株的密度和鲜质量防效均达98.0%以上。

另外，直播田杂草防治已经是热点和难点。王在满等[11]采用水稻精量穴直播机，加装了同步喷施除草剂装置，发现同步喷施丙草胺（商品名扫茀特）处理，土壤中丙草胺降解速度较常规方法（播后3 d 喷施）慢，对水稻出苗率和杂草控制效果较好，产量与常规管理措施差异不显著，节省了除草劳动力成本，而喷施二甲戊灵后严重影响水稻成苗率，出现药害。姜心禄等[18]也认为，丁草胺（新马歇特）和吡嘧磺隆可作为“播喷同步”技术的可选除草剂。

1.2 “播喷同步”封闭除草技术要点

1）田块平整：田块之间单排单灌，整地要平，确保播时田间无坑洼无积水，积水淹种是水稻发生药害、出苗率低的主要原因，建议提前2 d 排水沉降，水稻立针期前确保开沟排水，防止雨天积水淹灌。2）盲谷播种：种子按常规消毒和浸种，一般浸种36～48 h，早稻气温较低可催芽12 h 至种子破胸露白，沥干水不催芽。催芽后播种容易堵塞影响直播机下种，也易造成除草剂药害[19]。3）兑水量：采用高压雾化扇形喷头，兑水量与直播机牵引动力、行驶速度相关，需用清水测算除草剂兑水量，然后选用无杂质干净水根据兑水量配置除草剂溶液。4）除草剂选择：除草剂选择应根据当地品种、气候、草相等情况，选择经过本地试验并且安全性高的除草剂，禁止使用非经验证的除草剂产品，并严格按照除草剂说明推荐用量施用，严禁加量，使用粉剂类除草剂时需大水量溶解并沉降弃渣，防止堵塞喷头。5）选择晴好天气：播前了解短期天气情况，确保播后有6～12 h晴好天气，尽量避免播种后短时间内降雨，否则影响防治效果。6）田间管理：3 叶期前一般不上水，如遇连续高温天气，田块开裂达1 指，可上“跑马水”，切忌大水漫灌、深水泡灌。

“播喷同步”封闭除草技术对稻田杂草防控来说是一项新技术，经过几年的探索、试验和示范，总结了一些技术要领，但我国水稻种植区的情况千差万别，生产中不确定因素较多，该技术在实际运用中总会遇到许多的问题[4]。例如，尽管多次强调当天播种作业完毕需要清理播种装置，以免稻种发芽堵塞直播机排种孔，也要清理除草剂喷雾装置的滤网和喷嘴，防止喷头堵塞影响喷雾质量和效果，但仍未得到重视，影响了该技术的应用效果；其次，丘陵地区有不少过水田，施药后大雨将药液带到下游过水田，很容易产生药害。因此，各地运用中要在充分理解和掌握该技术核心要点的基础上，一定要因地制宜，结合当地实际，充分发挥当地的技术优势，使得该技术在实际应用中日臻完善，发挥更大作用。

2 “插喷同步”封闭除草技术

插秧是另外一种水稻种植方式，可分为人工插秧和机插秧，具有合理密植、病虫害影响轻、不易倒伏、经济高效等特点，机插秧是各地区政府部门大力推广的水稻轻型种植技术。与人工插秧相似，机插秧秧苗小、行距大、封行迟，对杂草竞争力弱，且土表裸露较多，导致机插秧田的杂草发生较重，特别是“脊背土”漏出水面，极适宜杂草萌发和生长，是机插秧田杂草防治的难点[9]。尽管机插秧田草害较直播田轻，但仍需要保持足够重视。

2.1 “插喷同步”技术研究现状

“插喷同步”封闭除草技术是指在水稻机械移栽水稻的同时，机械化均匀施用除草剂，封闭稻田杂草，达到轻简机械除草的效果。德国拜耳作物科学公司和日本久保田公司在2015 年提出了“水稻机插同步精准用药”技术，主要以久保田乘船式插秧机为载体，同步精确施用氟酮磺草胺组合除草剂[13]。孙国才等[20]采用该技术方案，配套施用丁草胺·丙炔噁草酮，药后60 d 株防效（93.5%）和鲜质量防效（91.8%）分别比常规土壤封闭处理高8.6%和1.4%，取得了较好的除草效果，且对水稻安全。然而，该技术采用压杆动力点滴式施药，选用的除草剂单一，不易施用均匀，也不易用到除“久保田”以外的其它品牌插秧机上，限制了该技术的应用和推广。

中国水稻研究所针对农业生产实际，研发出了广适性行间给药同步喷雾装置，该装置由药箱、药液泵、喷管、喷头、开关控制等组成，适合于市场上各种类型的插秧机，包括洋马、久保田、东风井关、日月神等，也适合6 行、7 行、8 行的插秧工作，可应用于25 cm 和30 cm 行距。采用60 L 车载防腐专用药箱，隔膜式药液泵镶嵌在药液箱上，防止多余的管路及零部件丢失，安置在驾驶室右侧并用绑带固定，喷头采用0.4 mm 锥形喷头（喷幅80°），每个喷头固定在每两行水稻中间进行行间施药。这种设计具有三大优势：一是节约药水，一箱药水能喷施约1.1 hm2地，比常规用水量（30 L）节省用水86.7%，大幅度减除了灌水、送水、多次配药等劳动力负担；二是喷施均匀，无重喷漏喷，解决了“脊背土”除草难题，也避免了水稻药害发生；三是便于技术集成，可开展施肥、插秧、除草“三位一体”工作，大幅度减少劳动力负担。

本研究团队对“插喷同步”技术开展了系统性的研究。选用酰胺类和磺酰脲类除草剂单剂或者复配剂，多点试验证实，按推荐量同步施用这些除草剂对水稻安全，30 d 防效均达到95.0%及以上。在浙江、湖南、湖北、江西等地，采用“插喷同步”及供试除草剂开展推广及示范，取得了较好的效果，受到当地种植户广泛好评。然而采用25%双环磺草酮会对部分籼稻品种产生药害，对未添加安全剂的丙草胺也不建议使用，同步施用常规剂量双唑草腈抑制水稻分蘖及生长，异噁草松不适宜“插喷同步”封闭除草技术，一些适合“播喷同步”的药剂也不一定适宜机插秧移栽的返青苗和浅水层灌溉实际，对移栽水稻会出现药害或防效下降的问题，需要进行前期试验。

2.2 机插秧“插喷同步”封闭除草技术要点

1）秧苗质量：浸种、消毒、育秧等严格按照流程操作，防止弱苗、小苗、病苗出现。2）田地要求：田地平整，整地后应至少沉降1 d，机插秧前稻田保持0～2 cm 浅水层，坑洼水层不淹没水稻秧心，防止药害发生。3）气象要求：移栽当天不能有大风大雨，防止除草剂漂移和流失，影响插秧和杂草防治效果。4）除草剂选择：选择经过当地试验并且安全性高的除草剂，防止水稻药害，严格按照除草剂说明控制用量，配粉剂类型时需要沉降弃渣，防止堵塞喷头。5）兑水量：不同的插秧机型号、行驶速度、喷头数量，兑水量不尽相同，需先用清水模拟测算用量，除草剂溶解稀释并定量兑清水。6）后期管理同常规田：遇大雨天气做好排水工作，避免淹没水稻秧心。

“插喷同步”封闭除草技术具有经济高效的特性。第一，研究发现除草剂施用到田里，往往不能发挥全部优势，仅有部分活性物质达到靶标位点，选择合适的喷雾器械，能够显著提高除草剂效率[21]，该技术通过机械化喷施封闭除草剂，采用0.4 mm 锥形喷头均匀喷雾，最大程度的发挥了除草剂药效。第二，采用封杀兼顾的除草剂，能治理因“田等秧”（整地于插秧间隔时间长）生长的部分杂草，解决插秧田（浅水层管理）和除草剂施用（排水落干）之间的矛盾，具有安全高效、操作性强等优点。第三，该技术不但提高了封闭除草效果，也能有效应对杂草抗性问题。张新凤等[22]高度评价了“插喷同步”封闭除草技术，认为该技术具有省工、省药、低风险、实用性强等特性，每667 m2可至少增加收入150元，能够实现减药不减产、增效又安全的效果，具有良好的市场应用前景。

3 展望

水稻种植和封闭除草全程机械化是农业发展的大趋势，也是机械化集约化种植和管理必须掌握的技术，封闭除草剂同步应用技术能够实地解决除草用工难、用工贵问题，缓解种植和除草竞争劳动力的压力，杜绝人体接触化学除草剂，克服传统化学除草方式的各种缺陷，具有节本增收、高效、经济的特点，大大提高了种稻效益，受到普遍欢迎。

然而，在实际推广和应用中，还是会遇到各种各样的问题，如植保技术和农机的深度融合问题，适合当地的除草剂选择难的问题，同步用药后灾害性恶劣天气带来的药害问题，知识产权的保护问题等，还需要多部门合作，开展更深层次的研究，使得该技术在实际应用中日臻完善，发挥更大作用。