王丹英 褚光 陈松 徐春梅 陈里鹏 章秀福*

（1 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；2 杭州富阳鹿山街道南山村，杭州311400；第一作者：wangdanying@caas.cn；*通讯作者：zhangxiufu@caas.cn）

随着我国社会经济的发展、农业结构的调整、水稻生产经营主体的转变，水稻种植季节的请工难、用工贵问题异常突出。同时，水稻生产的比较效益逐年下降，省工节本高效的直播技术成为稻农的必然选择。

水稻直播是指不经过育秧、移栽而直接将水稻种子播入大田的一种劳动强度相对较轻、成本相对较少的种植方式。目前我国直播稻面积占全国水稻播种面积的1/3 左右，主要分布于长江中下游及淮河流域的双季早稻和单季稻，以及北方的单季稻；华南及西南稻区的直播稻则呈快速发展之势。播种方式以撒直播为主，占直播面积的80%以上，机械直播面积不足20%。

根据播种时稻田的水分状况，水稻直播又可以分为湿润直播和旱直播。毋庸置疑，水稻人工湿润撒直播可以节省大量劳动力及成本，将农民从繁琐的育秧、插秧等劳作中解放出来，但也存在着播量过大，出苗不匀的问题。生产上农户为克服整地不平造成的渍水或阴雨天气对种子成苗的影响，往往会加大播种量，较高的播种量导致群体密度过高，限制了个体优势的发挥，尤其不利于杂交稻的高产。此外，与移栽稻相比，撒直播水稻因群体郁闭、扎根浅，极易发生倒伏。

为了解决上述问题，并进一步发挥直播稻节本高效的优势，近20 年，大量的农机和农艺科研工作者、种粮大户投入于机械化精量湿润直播机具和技术的研究、应用和推广，促进和推动了水稻机械化精量湿润直播技术创新和发展。

图1 同步开沟起垄水稻机械精量穴直播技术原理及效果

1 水稻机械精量湿润直播技术

水稻机械精量湿润直播是使用机械在整地后的湿润稻田进行穴播、条播稻种，兼具撒直播省工节本和机插秧水稻成行分布均匀的优点。水稻机械精量直播机按其排种工作原理可分为机械式（槽轮式、窝眼轮式、型孔式、勺式、转盘式等）、气力式（气吸式、气吹式）和电磁振动式等，按其结构型式又可以分为自走式和悬挂式两种。悬挂式水稻直播机可与高速水稻插秧机机头配套使用，使一台插秧机能实现插秧、直播两种作业。据2019 年农机购置补贴公示销量数据显示，目前有补贴销量的水稻直播机生产厂家已超20 家，在售直播机产品有近50 款。

在水稻湿润机械精量穴直播机具的研发上，华南农业大学做了大量工作[1－4]，成功研究出同步开沟起垄水稻精量穴直播机，在田面上同时开设蓄水沟和播种沟，采用穴播方式将稻种播在垄上的播种沟中，实现了直播水稻成行成穴有序生长和垄植润灌栽培（图1）；直播机行距可选、株距可调、播量可调，其中20 cm 固定行距适合常规稻，25 cm 固定行距适合杂交稻；株距10～25 cm，穴距多级可调；每穴播种量可以调控在3～5粒（1.2～1.8 kg/667 m2，适用于杂交稻）、6～10 粒（2.5～5.0 kg/667 m2，适用于常规稻）和10 粒以上（5～25 kg/667 m2）。中国水稻研究所在此基础上研究了农艺农机相融合的超级稻精量机械穴直播技术[5]，创建了基于种子包衣和盲谷播种的全苗匀苗、肥水耦合、除草等超级稻机械精量穴直播农艺关键技术，突破了超级稻小播量条件下有序穴播全苗、肥水高效利用、除草、稳产等技术难题，充分发挥了超级稻高产潜力。2012—2015 年，以超级稻甬优9 号、甬优12 号、内2 优6 号和春优84、春优927 等为材料进行的大面积示范推广，创造了连续4 年单产超800 kg/667 m2的高产记录。

有研究表明，机械精量湿润直播水稻出苗后可以达到与机插秧一样的成行成穴效果，产量与机插秧相近，但省工节本优势非常明显[6-7]：1）省去了育秧和移栽环节，每667 m2节省劳动力1.1～1.6 工、节本100～200元；2）在作业环节，在机械前进速度相同的情况下，由于直播机不需要停机加秧苗，纯作业时间大大高于机插秧，加上直播机的作业幅宽为8～10 行，大于插秧机的6～8 行，单个直播机作业效率比机插秧提高40%，通常水稻机械湿润直播的播种速率3.3～5.3 hm2/天；另外，机插秧作业需1 名机手、2～3 名辅助工搬运秧苗，而机械化直播仅需1 名机手即可完成整个播种环节，用工量大减。3）在生育期上，由于机直播水稻没有拔秧伤根和栽后返青的过程，生育进程也加快，全生育期较移栽水稻缩短5～7 d。与撒直播相比，机械精量直播播种质量稳定，稻种在田间分布均匀，通风透光性好，病害发生较轻，抗倒伏性强，产量比撒直播增加40～80 kg/667 m2。

正是基于上述优点，“十三五”期间，水稻机械精量湿润直播技术的应用面积迅速增加。据《全国农业机械化统计年报》，2018 年我国水稻直播机拥有量约3 万台，较2017 年增加近6 000 台，增长23.97%；全国水稻机直播面积151 万hm2，同比增长36.91%[8]。

图2 同步开沟起垄施肥水稻机械精量穴直播技术原理及效果

2 水稻机械精量穴直播同步侧深施肥技术

鉴于水稻生产中基肥利用效率低，基肥面施的吸收利用率仅为10%～36%，通过基肥深施是将肥料定量地施在根系的侧深位置，可有效提高肥料的利用效率[9-10]。

水稻侧深施肥技术的研究多见于机插秧，其核心载体是侧深施肥装置。国内对施肥装置的研发始于20世纪60 年代，虽然相继研制出多款施肥机具，但施肥作业效果并不理想，应用面积很少。日本和韩国在施肥装置的研发具有明显优势，日本的机械插秧和侧深施肥已实现了系列化和标准化。在排肥结构设计上，井关、东洋、久保田等公司生产的侧深施肥装置主要采用直槽轮式排肥器，施肥效率高，但施肥稳定性略差，而洋马等公司生产的侧深施肥装置可通过调节齿轮转速实现施肥量的调节，施肥稳定性和均匀性好[11]。

水稻机直播同步侧深施肥技术是在直播机械作业时，在两条播种沟中同步开出一条施肥沟并施入肥料，然后将施肥沟覆盖。与机插秧同步侧深施肥技术相比，机直播的同步侧深施肥技术研究相对滞后。在2010 年左右华南农业大学提出了水稻同步开沟起垄施肥精量穴直播技术，在垄台上的播种沟的一侧开设1 条施肥沟，沟宽度一般为5 cm、深度5～10 cm[12]（图2）。2019年，上海世达尔现代农机有限公司推出搭配有洋马施肥装置的水稻同步侧深施肥机械精量穴直播机。

研究表明，机械直播同步侧深施肥技术可有效提高肥料的利用效率，减少肥料流失，在同等水稻产量下，可减少肥料用量10%左右。通常，基肥的施用量占总肥量的30%～50%；若用缓释肥作基肥深施，理论上可以将基肥比例提高到70%以上，甚至将全部肥料作基肥深施，以减少追肥作业程序。然而，一方面受施肥装置排肥量的限制，另一方面大量施肥增加肥料的添加次数影响作业效率，一般基肥用量不高于35 kg/667 m2。研究表明，在机械直播同步侧深施肥时以缓释肥和速效肥混合作为肥源为好，如用缓释尿素和普通尿素混施。机械侧深施肥方式替代传统撒施方式能够显著增加直播水稻齐穗期和成熟期干物质积累量，增加有效穗数，提高稻谷产量和氮肥吸收利用率[13]。

3 机械精量穴直播同步喷施除草剂技术

水稻直播栽培时，杂草与水稻种子同步萌发，相互竞争，杂草防治始终是水稻直播生产最需解决的问题之一。水稻直播稻田的常用除草方法是采用“一封两杀”或“两封一杀”方法：在播前5～7 d 用灭生性除草剂除老草，播种3～5 d 后喷施土壤封闭除草剂，水稻2 叶1 心至3 叶期茎叶喷雾处理。这种方法如若用人工，则劳动强度大、效率低；若用无人机喷施除草剂，为防止药剂漂移产生药害，则对天气要求很高，可能会因天气不适合而耽误施药适期，从而影响杂草防除和直播水稻生长。为了解决此问题，中国水稻研究所和华南农业大学相继提出了机械精量穴直播同步喷施除草剂技术[14-15]，在水稻精量穴直播机的基础上，加装了一套同步喷施除草剂装置，在播种同时喷施除草剂。研究表明，选用安全性较高的封闭除草剂（如30%丙·苄可分散油悬浮剂和25%双环磺草酮悬浮剂）进行同步喷施，或机播时采用盲谷（只浸种不催芽）播种，机械播种时同步喷施除草剂并不会影响水稻种子的出苗率[16-18]。这种播种和施药机械同步化，不仅避免了除草剂的漏施、重施，生产上还可以节约1 次施药的劳力成本。目前，该技术已在安徽、上海、四川、浙江等省市推广。

4 存在问题

近年来我国直播稻面积增长迅速，在机械精量湿润直播技术出现了一些创新和发展，但机械直播的比例还是偏低。华南农业大学的罗锡文院士认为主要是由于水稻直播存在的“苗难全、草难除”两大难题尚未解决，生产上缺乏适宜直播的品种，农艺和农机尚不配套。但是，不能否认的是，近年全国水稻直播的面积在快速增加。因此，机械精量湿润直播技术推广有难度，除了上述原因外，可能还在于该技术对稻田和土壤的要求较高，不适用于小面积、不规则田块和泥脚较深的稻田。与撒直播相比，机械精量湿润穴直播在操作灵活性上的欠缺，以及这两年稻谷收购价偏低所导致的效益增加不多，不足以吸引农户从撒播或喷播转向机械精量直播。今后，唯有加强栽培、育种、农机、植保、智能控制等学科的有机融合，切实解决直播生产中存在的问题，才有可能在水稻机械精量直播技术上有所突破，建立起符合农民需求的水稻机械直播高产稳产技术体系。