水稻覆膜插秧技術

田 野，邢占強

(黑龍江省農業機械工程科學研究院，黑龍江 哈爾濱 150081)

0 引言

我國是水稻生產及種植大國，2020年，我國水稻種植面積為3 007.6萬hm2，相比2019年提高1.3%；但由于災害，水稻單產為7 044.0 kg·hm-2，相比2019年降低15.0 kg·hm-2[1]。目前，水稻種植仍以人工種植方式為主，農戶們依靠種植經驗進行播種、插秧、施肥等步驟，往往插出的秧苗總是疏密不一，且整個過程生產力低，耗時較長，對秧苗生長不利。因此，在水稻栽培種植過程中，為全方位保障其產量與質量，科研人員采取雜交、品種改良、栽培技術改良等方法，以達到水稻增產增收的目的。

水稻機械化育苗插秧技術是在品種與栽培技術之后的一項技術革新，屬于提升水稻勞動生產率的技術革命。水稻機械化插秧具有省時、省工、省秧田、省成本、減輕勞動強度，促進水稻早熟、增產增效的優點，可滿足種植環境、條件的限制及水稻栽培的現實需要。插秧機的出現源于我國的漢代，北宋時使用的秧馬是最早用于水稻撥秧和插秧作業的輔助乘坐器械。1956年春，我國又研發出人拉單行鐵木結構插秧機；同年又研發出畜力4行梳齒分秧滾動式插秧機，并命名為“東風號插秧機”，并在20世紀70年代實現了大面積推廣應用，推動傳統農業向現代化農業轉變。1980—1990年插秧機技術飛速發展，陸續出現了手扶式插秧機、獨輪乘坐式插秧機、乘坐式高速插秧機等。隨著技術的發展，有學者提出將機械化插秧與覆膜設備相結合，夠實現生物質降解地膜鋪設和插秧一體化作業，在提高種植效率的同時，還可減少水肥的使用量，提高水稻產量，提高土壤地溫和水溫，防止雜草的生長，提高有效分蘗率，從而提高水稻產量[2]，是實現高效低耗栽培技術的新途徑。

因此，本文分析了水稻覆膜械化插秧技術的重要性，并對其優點、缺點及經濟效益進行分析，以期為該技術的進一步研究與應用提供參考。

1 覆膜插秧機

水稻覆膜插秧技術是在現有成熟的乘坐式高速插秧機上配裝鋪膜功能部件，實現覆膜、插秧機械一體化作業的水稻種植新技術。其關鍵在于覆膜的同時戳破地膜插入秧苗進行栽培，這樣可在植株生長前期創造一個利于秧苗生長，而抑制雜草生長發育的環境條件[4]。該技術可以靈活調節插秧的深度和株距，水田經地膜覆蓋達到封閉滅草、節水、增溫、促早熟等作用，可實現經濟效益和社會效益雙增長。

如圖1所示，覆膜插秧機主要由覆膜輥、腳踏板、秧箱、帶狀苗卷、壓膜輥、脫膜架、切膜刀、壓膜邊輥構成，可實現整地、覆膜、壓實、打孔和覆土壓膜等功能聯合作業。工作時，地膜由覆膜輥引出，平鋪在土層表面，在覆膜輥的作用下壓實；壓膜邊輥側邊翻出土壤壓實地膜，避免地膜被風刮起。覆膜的同時，同步開孔插秧，避免了秧苗與地膜直接接觸造成根系損傷，覆膜后水田效果圖如圖2所示。

1.乘坐式高速插秧機；2.覆膜輥；3.腳踏板；4.秧箱；5.帶狀苗卷；6.壓膜輥；7.脫膜架；8.切膜刀；9.壓膜邊輥圖1 覆膜插秧機結構示意圖[4]

圖2 水田覆膜圖

栽培土質宜選擇砂壤土、輕壤土和重壤土，pH值在6.0～8.5之間、地勢平坦、土壤水分充足的土地。覆膜能夠將土壤溫度提高3～5 ℃，因此應選擇抗逆性強、高產、優質、晚熟的水稻品種，有利于增加水稻的產量[5]。

采用覆膜技術，要施足底肥，謹防早衰，可相比露地栽培增加20%～30%施肥量，或采用緩控釋肥、生物有機肥等先進的肥料，以滿足水稻在整個生長期內對營養元素的需求，保證水稻產量與品質。底肥在初耙后施入，再次翻耙，使化肥與泥土層混拌均勻，如中后期稻株出現脫肥狀態，可在穴中間扎孔深施，也可在雨天前或灌水前把有機肥追施在畦外圍，便于隨活水入穴孔，或用有機肥水進行葉片噴灑，可達到追加肥量的效果。

2 地膜的應用

常用的農用塑料地膜主要成分是低密度聚乙烯，在自然條件下，完全降解需要200～400年，帶來嚴重的“白色污染”。土壤中塑料薄膜的殘留量過高會改變土壤的理化性質、降低肥力、透氣性變差，還會限制植株根系生長，提高弱苗率和死苗率，降低作物產量[5]。

為解決此問題，科研人員逐漸研發出以農產品及農業廢物為原料的環保型生物降解地膜，在適當條件下，其被微生物和藻類等逐漸降解為H2O和CO2，實現地力提升，一般3～6個月就可完全降解，降解情況如圖3。可有效改善土壤微生物群落結構和土壤酶活性，還可以直接還田或堆肥，培肥土壤，可實現農業可持續發展。生物降解地膜常采用淀粉、纖維素及其衍生物聚乳酸(PLA)和聚羥基烷酸酯(PHA)等為原料，其中最為常用的是纖維素地膜。楊敏等[6]以100%苧麻纖維地膜為實驗對象，將其埋入種植小白菜的麻沙泥中，對比11個月后土壤pH值、營養元素及有效態重金屬含量，發現麻纖維地膜還田對這三個指標均無顯著影響。比較小白菜植株長勢發現，使用地膜的實驗組小白菜體內氮、磷、鉀含量均有所升高，其植株株高也較對照組高17.79%～ 22.42 %，這可能是由于麻纖維地膜分解釋放了其本身的養分，促進土壤原有有機質的周轉，進而釋放氮、磷等養分，為小白菜的生長提供養分保障。針對地膜的分解速率影響因素，龍世方等[7]做了進一步的研究，他發現土壤中微生物量及酶活性(尤其是纖維素酶和過氧化氫酶)與麻纖維地膜的降解速率呈正相關，小白菜的種植與施肥量的增加卻抑制了降解速率。如今該技術已成功普及至湖南、湖北、黑龍江、江蘇、安徽等地，累計推廣30萬hm2，每公頃增產375 kg、增收1 050元[8]。

圖3 地膜降解情況

但是，現今農民在栽培過程中仍普遍使用塑料膜，降解地膜沒有得到廣泛普及。因此在下一步工作中，需著力推進可降解地膜的應用，采取電視、廣播、網絡等多元化宣傳方式，鼓勵并引導廣大地膜使用者積極參與到“地膜改革”活動中。

3 優點

3.1 保水

與傳統培育方式相比，覆膜可在地面和地膜之間形成半封閉的空間，可使土壤蒸發的水分保留在稻田與薄膜形成的空間內，即使在光照強烈的條件下也不會完全蒸發。當夜晚溫度降低時，水蒸氣凝結成水滴落入土壤，以維持土壤水分，起到節水保水的作用。王立明[9]等通過實驗證明周年覆膜的大豆苗在0～60 cm土層深度處，其土壤含水量均高于單次覆膜和傳統露地。

3.2 保溫

覆膜削弱了潛熱交換損失，減弱土壤與外界的熱交換，提高了土壤吸熱效率，增加了覆膜微環境的全年積溫[4]，可充分滿足水稻生長發育對溫度的要求。水稻分蘗最適溫度為30～32 ℃，覆膜可在早期使水稻在近地面處產生更多的分蘗節，植株有效分孽率提高、營養生長期延長、營養體增大，減少營養的浪費，水稻可增產750 kg·hm-1，增產率達10%以上，增加收入600 元·hm-2。

3.3 土壤中養分及肥料

隨著地膜溫度和濕度的升高，土壤的體積密度逐漸降低，孔隙度升高[12]，為土壤中微生物(如真菌、細菌、固氮細菌等)的活動提供了有力的幫助，進而提高土壤酶活和土壤養分的有效性，使營養物質轉化為植物更易吸收的養分，提高肥料投入利用率，為促進土壤潛在養分轉化為有效養分創造了有利條件[13]。另外，隨著灌溉水用量的減少，也降低了肥料隨水淋溶及流失，從而提高了肥料的利用率，減少肥料投入。

3.4 降低雜草和病蟲害風險

采用黑色降解膜覆蓋，形成的半封閉式空間使膜與土壤之間形成氧氣屏障，田間雜草在未長出地表前就因無法光合作用及窒息而死亡，水稻苗孔處的雜草也在與水稻競爭中處于劣勢，田間雜草的生長得以控制，防止其爭奪肥料和水源。

同時，覆膜后田間光照條件改善，地表相對濕度低于稻田，對水稻病蟲害起到有效的抑制作用，降低各種病蟲害的發生和傳播[14]。祝增榮等[15]對比稻田覆膜旱作和常規淹水稻田單季稻紋枯病株發病率，發現其明顯低于常規水稻，天敵及腐食者密度也低于常規水稻。

4 缺點

水稻的生理活動對溫度十分敏感，其生長的最適溫度為24～28 ℃，覆膜雖提升了膜下微環境的積溫，但當溫度過高時，也會降低水稻的產量和品質、改變淀粉分支酶活性，影響粒長、粒寬和粒重等。對此，需根據水稻品種、外界氣候條件和土壤環境等因素，選擇不同薄厚、材料地膜以適應不同的種植條件。

Yang等[16]以88S/1128型雜交水稻為研究對象，比較無膜種植和有膜種植情況下水稻倒伏指數變化發現，覆膜后稻倒伏指數較未覆膜組水稻增加了14.68%～17.09%。產生這一原因可能是：覆膜后，稻田地表土壤的水分含量增加，水稻不會向土壤深處扎根，易倒伏；覆膜后，也無法根據水稻生長情況追肥，只能在覆膜前一次性添加肥料。

5 經濟效益

在種植環節，水稻覆膜插秧與人工栽種相比，其所需的時間資源、人力資源較少，可大提升插秧過程的工作效率。通常情況下，人工栽種水稻的前期投入為2 000元·hm-2，而采取水稻覆膜插秧技術成本可降低至300元·hm-2，可減少投入1 700元·hm-2[17]。同時，人工種植過程中，為保證作物的生長，要根據情況定期對雜草進行清除。使用小型手提式除草機新增作業成本550元，這種除草方式除草率只有40%～50%，且工作效率低，仍需配合人工除草。而覆膜處理在不增加成本的前提下，除草率在85%～90%，節省成本、提高效率。同時采用水稻覆膜插秧技術也顯著降低了農藥的使用量，這在確保水稻健康生長的基礎上，顯著提升了水稻品質，這對解決糧食安全問題也有著促進性作用。

6 結語

隨著生活水平不斷提高，人們對綠色的、安全、健康食品的重視程度也不斷加強。覆膜插秧技術高效完成覆膜插秧任務的同時，還能降低草害的發生，節水、增溫、增產、促早熟，全過程不使用化學除草劑，真正做到了綠色、環保，是農業種植領域的一項重大突破，作業市場前景十分廣闊，是未來水稻種植的新方向。