机收方式对再生季稻桩碾压及产量的影响

张新宇，黄 勇，鲁 华，任美林，周 军，李 超，邹家龙*

（1.湖北省荆州市荆州区农业科技服务中心，湖北荆州 434020；2.湖北省荆州市江陵县白马镇农业技术服务中心，湖北荆州 434103；3.湖北省荆州市荆州区马山镇农业技术服务中心，湖北荆州 434010；4.湖北省荆州市荆州区李埠镇农业技术服务中心，湖北荆州 434027）

再生稻是在分蘖力强的中稻品种头季收割时，仅割去水稻地上植株2/3 部分，利用稻桩上存活的休眠芽，给予适宜的水、温、光和养分条件，使之萌发再生，进而抽穗成熟为再一季水稻的种植模式[1-2]。再生稻具有省种、省工、节水、充分利用光温资源、生产成本低和效益高等优点，在长江流域稻作区迅速发展，受到农户的普遍重视。水稻收获已由传统人工收割+机械脱粒发展到全喂入履带式联合收割机收获方式，从而实现农作物收割、脱粒、分离、清选和集粮等全部环节[3-5]。联合收割机的广泛使用对减轻农业劳动强度、提高稻作综合效益有着重要作用。因此，再生稻头季和再生季也多采用全喂入履带式联合收割机进行机械收获[6-7]。但是，联合收割机在头季稻田间行走作业时，轮胎及履带会不可避免地对土壤和稻桩产生碾压作用，致使土壤紧实度增加、稻桩不同程度损伤。

已有研究表明，长时间的机械压实会引起土壤孔隙度和含水量下降，导致土壤物理结构的变化和养分有效性的降低，不利于作物生长。尤其头季机械收获时，因农机自重、田间水分状况和驾驶人员习惯等因素，造成稻桩碾压率极高，进而导致再生芽产生机械损伤、抽芽率显著降低，最终影响再生季水稻的产量和品质[8-10]。本研究基于大量的田间调查，针对农户普遍采用的传统机收方式（环田块由外向内、效率低和碾压率高）存在的问题，进行作业方式的优化和改进。在保证作业效率的前提下，优化作业质量以减少对稻桩的碾压，从而提高再生芽的发芽率和抽穗率，增加再生季产量，为再生稻产业发展提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验点概况

田间试验地点位于湖北省荆州市荆州区八岭山镇的荆州区昌松家庭农场，经度112.110 95，纬度30.410 92，水稻季灌水条件便利，有利于再生稻生产，种植规模达50 hm2。试验前，耕层土壤基本理化性质为pH 值7.24、有机质含量21.6 g·kg-1、有效氮含量145.3 mg·kg-1、有效磷含量12.6 mg·kg-1和速效钾含量164.8 mg·kg-1。

再生稻品种为丰两优香一号，由合肥丰乐种业股份有限公司选育，属籼型两系杂交水稻。头季稻于2021 年3 月25 日播种，4 月27 日机插秧，8 月15 日机械收获；再生稻9 月8 日始穗，9 月10 日齐穗，11 月10号收获。

供试联合收割机械为本地区广泛使用的久保田谷物联合收割机，机器型号4LZ-2.5、标定功率49.2 kW，机具长4.8 m，宽2.3 m、作业净幅宽2.0 m，履带接地长1.7 m，履带轨距1.2 m、履带宽度0.4 m、接地压力为20.3 kPa，作业生产率为0.28～0.61 hm2·h-1。

1.2 试验设计

头季稻机械收获方式共设传统机收方式、优化机收方式2 个处理。其中，传统机收方式为环田块由外向内收割；优化机收方式为纵向等距行走缩环机收方式，环田块转2～3 圈后，以沿田块纵向行走收获为主。具体行走路线如图1 所示，设置3 个重复，其他田间管理措施与当地农户保持一致。由于机械转弯、收割、稻谷转运会在田间形成地头重复碾压区、田间1 次碾压区和未碾压区，故田间调查针对这3 个区域开展。

图1 头季稻机械收获路线设计

1.3 田间调查与测定

1.3.1 机械收获效率及碾压率

头季稻成熟后选定大小适中、平整程度、田间水分状况一致的田块作为试验区。根据不同处理记录收获时长、田块面积。同时，跟踪调查试验田块碾压情况，估算实际碾压面积和碾压率。

1.3.2 土壤容重和紧实度

头季稻收获完毕后，采用环刀法测定各处理地头重复碾压区、田间1 次碾压区和未碾压区耕层土壤容重。同时，采用TJSD-750 土壤紧实度仪测定土壤紧实度[3,11]。

1.3.3 再生季出芽和抽穗情况

头季稻收割后，各处理划分地头重复碾压区、田间1 次碾压区和非碾压区，并分别选取30 蔸稻桩跟踪调查再生稻的抽芽和抽穗情况，计算抽芽率和抽穗率。

1.3.4 再生季产量及产量构成因子

再生稻收获前1 天，各处理采集5.0 m×10.0 m 的样方测产，调查碾压区和非碾压区再生稻有效穗数、每穗粒数和千粒重等产量构成因子。

1.4 数据处理

采用MS Excel 2019 进行数据处理和作图，Origin Pro 2020b 软件进行方差统计分析，LSD 法检验P<0.05水平上的显著性差异。

2 结果与分析

2.1 机收方式对作业效率和田间碾压的影响

表1 结果显示，传统机收方式对田间和地头碾压较为均衡，但整体碾压率高；而优化机收方式对地头碾压较重，比传统机收方式的碾压率增加32.8%。优化机收方式的田间碾压宽度和田间碾压率均低于传统机收方式，分别低0.28 m 和21.7%。整体而言，由于地头碾压只占田块机械碾压的少部分，而且再生季产量主要由田块中间区域贡献，因此优化机收方式整体碾压率低于传统机收方式。此外，收获作业效率结果显示，相比传统机收方式，优化机收方式可显著提高机械作业效率，增加单位时间作业面积。

表1 机收方式对作业效率和田间碾压的影响

2.2 机收方式对土壤容重和紧实度的影响

从图2 结果可知，稻田土壤容重变化趋势表现为重复碾压区＞1 次碾压区＞未碾压区，表明机械碾压程度越大，土壤容重也越大。各处理机械收获行走方式对未碾压区土壤容重无显著影响，均为1.0 g·cm-3左右。优化机收方式处理1 次碾压区和重复碾压区的土壤容重均显著低于传统机收方式，分别降低13.7%和30.3%。同样，对于土壤紧实度，两种收获方式对未碾压区均无影响。优化机收方式处理的一次碾压区和重复碾压区土壤紧实度均低于传统机收方式，且表现为重复碾压区>一次碾压区。

图2 机收方式对土壤容重和紧实度的影响

2.3 机收方式对再生季出芽和抽穗的影响

图3 结果显示，再生季出芽数和出芽率结果为未碾压区>一次碾压区>重复碾压区。各处理未碾压区和一次碾压区的出芽数无显著性差异；而重复碾压区，优化机收方式出芽数显著低于传统机收方式，出芽率也低于传统机收方式，但差异不显著。同样，再生季抽穗率结果也表现为未碾压区>一次碾压区>重复碾压区，且差异极显著。

图3 机收方式对再生季出芽和抽穗的影响

2.4 机收方式对产量及产量构成因子的影响

表2 结果显示，机收方式对再生季产量影响较为明显，传统机收方式和优化机收方式的产量分别为3 890 kg/hm2和4 367 kg/hm2，优化机收方式比传统机收方式处理增产12.2%。对比发现2 个处理的碾压区产量构成因子均低于未碾压区，尤其有效穗数和每穗实粒数显著性差异。各处理对应的碾压区产量构成因子之间差异不明显，但优化机收方式1 次碾压区面积显著小于传统机收方式处理，从而提高优化机收方式处理的整体单位面积再生稻产量。因此，机械碾压显著降低再生季产量，但优化机收方式可减少机械碾压面积，有效提高再生季产量。

表2 机收方式对再生稻产量及构成因子的影响

3 讨论与结论

3.1 讨论

本研究通过前期大量田间实证调查发现，全喂入履带式联合收割机虽然能够适应江汉平原水田作业，但是其转向不灵活、履带宽度比一般轮式收割机大，在行走和返回公路转运稻谷途中易造成大片稻桩碾压，尤其是调头转向处的反复碾压，这不仅造成稻桩机械损伤严重，而且对土壤物理性质产生极大影响[6,12]。表1 结果显示，优化机收方式地头碾压宽度和碾压率远高于田块中间区域。研究表明高含水量土壤受到外力碾压时，土壤更容易下沉，使得土壤紧实度增加。频繁机械压实会影响碾压土壤物理性状，导致土壤孔隙度降低、土壤紧实度增大。土壤孔隙和固体数量决定土壤的容重。土壤容重高低可反映出土壤紧实或疏松，总孔隙度，土壤水分、空气、热量状况较差或良好等情况。土壤容重过大，表明土壤密度大，易板结，不利于透水、通气，植物地下部分难以生长发育。土壤容重过小，说明土质疏松，不利于养分保存，会使有机质易分解[2]。根据田间监测和测量可知，久保田全喂入履带式联合收割机进入田间进行收割作业时的收割宽度为2 m，1 次收割6 行，其中中间4 行稻桩未碾压，两侧各1 行稻桩会被收割机履带1 次碾压。机械设备于田块两头转弯时各碾压2 m 宽稻桩，因而形成头季稻收获后的地头重复碾压区、田间1 次碾压区和田间非碾压区。再生季抽芽率和抽穗率均表现为未碾压区＞1 次碾压区＞重复碾压区，这表明机械碾压会显著影响再生季腋芽萌发和再生苗生长发育，最终影响再生季产量[5,13]。联合收割机操作手为便于行走和卸谷，通常采用环形由外向内路线，容易产生较多的重复碾压区，而优化路线可以显著降低重复碾压区面积、提高作业效率，最终提高田块的整体产量。

此外，通过本次试验发现，碾压区和非碾压区的再生稻生育期进程存在较大差异。碾压区由于受到机械损伤、稻桩破坏严重，再生芽需要重新萌发，从而导致其成熟期推迟15 d 左右。因此，如果碾压区和非碾压区的稻谷同时收获，势必会影响稻米的品质[14-15]。如何来调控两者生育期的剩余进程还需进一步研究，以利于再生稻产业的健康发展。

3.2 结论

本次试验结果表明，1）优化机收方式相比传统机收方式可显著提高单位时间的作业面积，降低田间碾压面积，但会增加地头或者转运区碾压率。2）优化机收方式能够减小1 次碾压区的土壤容重，但对土壤紧实度无显著影响。3）相比传统机收方式方式，优化机收方式可降低田间稻桩碾压和损伤、增加发苗率和抽穗率，从而增产再生季稻谷的产量。