水稻精確管理技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用

蔡林運(yùn)，吳正貴，盛雪雯，邱 楓，徐建方，黃 潔，周培南

(蘇州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇蘇州 215006)

精確管理技術(shù)是基于綜合性基礎(chǔ)農(nóng)情數(shù)據(jù)庫、圍繞水稻栽培方案進(jìn)行的數(shù)字化設(shè)計[1]。通過農(nóng)田感知節(jié)點(diǎn)和作物精確管理決策系統(tǒng)，智能化診斷生長指標(biāo)，動態(tài)化調(diào)控產(chǎn)中追肥等環(huán)節(jié)，確保作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)；更能逐步推動化學(xué)肥料、農(nóng)藥的減施增效，達(dá)到“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”的目標(biāo)[2]。近2年，該技術(shù)在蘇州地區(qū)進(jìn)行了試驗示范，以品種特性和土壤肥力為基礎(chǔ)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，通過決策系統(tǒng)精確管理栽培過程，開展了從田塊到園區(qū)區(qū)域尺度的技術(shù)研究與推廣，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 材料與方法

1.1試驗地概況試驗在蘇州市吳江區(qū)同里科技農(nóng)業(yè)示范園和太倉市海豐農(nóng)場現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技示范推廣基地進(jìn)行。吳江同里試驗面積為10 hm2，土壤有機(jī)質(zhì)含量27.92 g/kg，全氮含量0.80 g/kg，速效磷含量11.12 g/kg，速效鉀含量112.20 mg/kg，pH 5.77；太倉海豐試驗面積約為8.33 hm2，土壤有機(jī)質(zhì)含量20.97 g/kg，全氮含量2.50 g/kg，速效磷含量11.50 g/kg，速效鉀含量164.71 mg/kg，pH 8.03。

1.2供試品種與栽插規(guī)格示范品種皆為武運(yùn)粳30號，全部實(shí)行機(jī)插栽培，行距30 cm，株距12 cm(每穴3～4苗)。吳江試驗點(diǎn)的播種日期為2016年5月26日，移栽日期為6月13日；太倉試驗點(diǎn)的播種日期為2016年5月27日，移栽日期為6月15日。

1.3試驗設(shè)計精確方案田塊：整合氣象、品種和土壤成分等資料，通過基于模型和GIS的作物精確管理決策系統(tǒng)，為試驗田塊推薦適宜栽培技術(shù)方案，包括播期、播量、水肥運(yùn)籌等[3-4]。常規(guī)方案田塊：當(dāng)?shù)厣a(chǎn)常規(guī)栽培方案。農(nóng)戶方案田塊：當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣栽培方案。

通過模型系統(tǒng)生成精確方案，設(shè)置對照方案(常規(guī)方案、農(nóng)戶方案)。具體施肥方案見表1，嚴(yán)格按照方案進(jìn)行施肥，統(tǒng)一育秧機(jī)插、統(tǒng)一水漿管理、統(tǒng)一病蟲防治。

表1 水稻精確管理試驗施肥方案

1.4測定項目與方法水稻全生育期調(diào)查苗情、干物質(zhì)重等，從水稻莖蘗動態(tài)、葉齡、干物質(zhì)重、產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等方面分析精確方案、農(nóng)戶方案、常規(guī)方案間的差異[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1莖蘗動態(tài)與葉齡動態(tài)從表2可以看出，精確方案在7月10日左右已經(jīng)夠苗，葉齡在7～8葉期，莖蘗數(shù)達(dá)360萬/hm2左右，早于常規(guī)方案和農(nóng)戶方案；夠苗后進(jìn)行排水?dāng)R田，高峰苗出現(xiàn)在7月底8月初，葉齡11葉左右。吳江地區(qū)精確方案在灌漿結(jié)實(shí)前莖蘗數(shù)高于其他方案，太倉地區(qū)精確方案全生育期內(nèi)莖蘗數(shù)高于其他方案；2地區(qū)3種方案的葉齡動態(tài)基本無差異[6]。

表2 水稻精確管理試驗葉齡和莖蘗動態(tài)

2.2水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成從表3可知，精確方案水稻產(chǎn)量最高，顯著高于常規(guī)方案和農(nóng)戶方案。吳江地區(qū)精確方案的實(shí)際產(chǎn)量為9.92 t/hm2，較農(nóng)戶方案增加了0.79 t/hm2，產(chǎn)量增幅為8.65%，主要表現(xiàn)為穗粒數(shù)多、結(jié)實(shí)率和千粒重略增；太倉地區(qū)精確方案實(shí)際產(chǎn)量為9.58 t/hm2，較農(nóng)戶方案增加0.86 t/hm2，產(chǎn)量增幅為9.86%，主要表現(xiàn)為穗數(shù)占優(yōu)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率差別較小。2地區(qū)精確方案的產(chǎn)量構(gòu)成優(yōu)勢因子有所區(qū)別，可能在于水漿管理和灌漿結(jié)實(shí)期的氣候影響[7-8]。

表3 精確管理試驗水稻產(chǎn)量及構(gòu)成因素

2.3水稻干物質(zhì)重從表4可知，夠苗期和拔節(jié)期取樣時尚未施用穗肥，抽穗期前精確方案的水稻干物質(zhì)重并無明顯優(yōu)勢，成熟期略高于常規(guī)方案和農(nóng)戶方案，吳江和太倉地區(qū)精確方案的干物質(zhì)重分別為20.31和20.45 t/hm2。不同方案干物質(zhì)重從抽穗期到成熟期發(fā)生了變化，直接體現(xiàn)在產(chǎn)量和產(chǎn)量結(jié)構(gòu)方面，可見精確方案的干物質(zhì)累積自抽穗后更偏向灌漿結(jié)實(shí)[9]。

表4精確管理試驗水稻干物質(zhì)重

Table4Ricedrymatterweightofprecisemanagementtest

t/hm2

2.4經(jīng)濟(jì)效益從表5可以看出，水稻精確管理栽培技術(shù)可以提高水稻產(chǎn)量和生產(chǎn)效益。精確方案平均產(chǎn)量9.75 t/hm2，比農(nóng)戶方案增產(chǎn)0.82 t/hm2，增幅達(dá)9.19%；精確方案的化肥成本較農(nóng)戶方案平均減少0.04萬元/hm2，減幅達(dá)15.21%；稻谷價格按3元/kg計算，精確方案較農(nóng)戶方案平均增收0.29萬元/hm2，平均增幅達(dá)12.05%。由此可知，精確管理方案起到了增產(chǎn)增效的目的，同時也達(dá)到降低肥料用量的效果。

2.5社會效益水稻精確管理栽培技術(shù)能夠把握不同作物品種的目標(biāo)產(chǎn)量，并確定具體的栽培方案，正確運(yùn)籌肥料調(diào)控，兼顧作物的生產(chǎn)需求和農(nóng)戶的理想產(chǎn)量，減少肥料以節(jié)約成本，科學(xué)運(yùn)籌以減輕勞動強(qiáng)度，具有明顯的省工、省藥、節(jié)本等優(yōu)點(diǎn)，化肥成本降低超過420元/hm2，增效超過2 800余元/hm2，在改善生態(tài)環(huán)境方面以及推動農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)一步發(fā)展都起著積極作用。

表5 精確管理試驗經(jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論

精確方案主要是根據(jù)品種特性和土壤肥力特征來設(shè)計，能夠在施用量較常規(guī)方案和農(nóng)戶方案均少的情況下，累積最多的干物質(zhì)重量，也直觀反映在產(chǎn)量結(jié)果中，精確方案水稻的平均產(chǎn)量達(dá)9.75 t/hm2，較常規(guī)方案和農(nóng)戶方案分別高0.28和0.82 t/hm2；而產(chǎn)量的優(yōu)勢和肥料施用量的減少，直接帶來經(jīng)濟(jì)收益的增加，平均增效超過2 800元/hm2，體現(xiàn)其節(jié)本增效的優(yōu)點(diǎn)，對于當(dāng)?shù)胤N植業(yè)發(fā)展具有前瞻指導(dǎo)性意義。

就試驗而言，水稻精確管理技術(shù)能夠達(dá)到節(jié)本增效的基本目標(biāo)，但考慮其推廣應(yīng)用必須建立成套的生長監(jiān)測診斷軟硬件體系，硬件設(shè)備的投入成本是亟待解決的問題；而就蘇州地區(qū)而言，機(jī)插秧是目前水稻種植的主要方式，而如何將水稻精確管理技術(shù)從在田期延伸到育秧期，促進(jìn)其更緊密的結(jié)合，還有待于進(jìn)一步研究。

[1] 吳福觀,林忠成,許露生,等.基于模型的水稻精確管理技術(shù)研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(9):71-73.

[2] 曹靜.精確農(nóng)作管理模型與決策支持系統(tǒng)的研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[3] 張光桃,陳志斌,王大圣,等.江都水稻精確栽培管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)學(xué)報,2015,19(4):56-59.

[4] 陳志亮.基于模型與GIS的水稻精確管理處方生成技術(shù)研究[D].南京:南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[5] 劉小軍,曹靜,李艷大,等.水稻水分精確管理的知識模型研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(8):1571-1576.

[6] 凌啟鴻,張洪程,丁艷鋒,等.水稻高產(chǎn)技術(shù)的新發(fā)展——精確定量栽培[J].中國稻米,2005(1):3-7.

[7] 揚(yáng)州大學(xué).水稻豐產(chǎn)定量栽培技術(shù)及其應(yīng)用[Z].2016.

[8] 于林惠,李剛?cè)A,徐晶晶,等.基于高產(chǎn)示范方的機(jī)插水稻群體特征研究[J].中國水稻科學(xué),2012,26(4):451-456.

[9] 楊惠杰,李義珍,楊仁崔,等.超高產(chǎn)水稻的干物質(zhì)生產(chǎn)特性研究[J].中國水稻科學(xué),2001,15(4):265-270.