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【中国科学报】耕耘机插水稻“智能化”
发布日期:2019-02-27

                      

机械化栽培的出现与发展,是每一个稻农梦寐以求的。由于受到水稻产区气候生态条件与种植制度等多因素影响,原有的机插栽培技术在我国南方多熟制地区应用存在诸多局限,极大地制约了水稻生产机械化进程。本世纪以来,“着力解决水稻机插等突出难题”多次被列入中央一号文件。为攻克以上难题,中国工程院院士、扬州大学农学院教授张洪程团队深入攻关数十年,终取得重大突破。

张洪程院士以其领衔完成的项目“多熟制地区水稻机插栽培关键技术创新及应用”荣获国家科技进步奖二等奖。其团队历经数载耕耘,终于创立了一套高产优质栽培技术体系,引领与推广多熟制地区机插水稻生产发展。

“三控式”攻克育秧难题

我国自上个世纪80年代引进国外机插技术以来,逐渐形成了毯苗机插为主的机械化栽培。但我国水稻3/4面积分布在南方多熟制地区,传统栽培方式以极高密度培养毯苗机插,龄小且苗弱,造成水稻迟熟,加剧了当地存在的接茬季节矛盾,对后期产量和质量也造成很大影响。

为解决这一难题,张洪程团队多年多点开展不同类型水稻品种、育秧方式、基质类型、秧盘类型等单(多)项因素的育秧专题试验,建立以“控种、控水、化控”为核心的“三控”毯苗状秧育秧技术,将传统的分散育秧革新为以“硬质、基质、机械精量稀播、叠盘温湿精确控制催齐苗、旱育、化控”为主的规模化集中育秧方式,攻克了稀播成毯与壮苗早发的技术瓶颈。

同时,为更好地解决机插育秧对苗龄、秧龄的制约,团队在此前研究基础上从机具、播种、秧苗管理等环节入手进行钵体壮秧培育研究,提出“精量播种、精准旱育、精确化控”的机插钵苗育秧技术,开创带蘖中苗无植伤机插新途径,形成钵苗壮秧的“三控”技术。

“育苗机插是我国南方多熟制地区水稻机械化栽培的主要方式,我们团队协作努力,提出了基于毯苗和钵苗的两套‘三控’育秧技术,显著增长秧龄、提高苗质、改善大田群体质量,特别是钵苗育秧方式的创新与应用,数据显示比毯苗机插增产10%左右。”张洪程介绍。

在张洪程团队提出的机插毯苗、钵苗两套“三控”育秧新技术的控制下,毯苗秧龄延长3~5天,钵苗秧龄在此基础上更延长10天,显著提高苗质;同时有效缓解了多熟制地区茬口矛盾,利于周年高产优质高效。

“三协调”化解栽培困扰

“龄小苗弱与大田早发不协调”“穴苗多而不匀,使个群体关系不协调”以及“群体大起大落使生育前中后期不协调”的“三不协调”问题一直是水稻机插栽培生产普遍存在的突出问题,困扰了机械化发展。

“要解决这三大不协调,就需打破局限,创新机插栽培技术。”张洪程表示。

紧扣这些问题,张洪程团队选择在不同生态区进行品种类型、栽插密度、肥水运筹等专题研究与百亩连片综合攻关,研究出毯苗、钵苗机插水稻高产优质形成规律,尤其针对“大田前中后期生长不协调”的难题,创建了大田精准机插和肥水诊断调控关键技术。

新农艺与新农机的结合,是张洪程团队所提出的毯苗、钵苗“三协调”高产优质栽培技术的一大创新点。

为解决前茬秸秆全量还田后耕整地粗放,严重影响机插质量与活棵发苗的问题,他们发明出一种机械耕深监测控制系统和耕作新机具。利用其进行整地,能很好满足高质量机插要求,不仅机插合格率提高15%以上,还能避免因秸秆还田不匀造成的僵苗。

记者了解到,团队在长期的研发攻关历程中也并非一帆风顺,在机插水稻“三协调”高产栽培技术研发过程中,他们就曾一度陷入大田诊断调控的瓶颈。

与常规栽培相比,机插水稻具有前期吸肥量少、中后期吸肥量大,且随着产量水平的提高,中期吸肥量显著增大的特点。为此,团队筛选出高产氮高效机插新品种,经过数年的机插稻施肥专题研究,终于针对性创建了秸秆全量还田机插水稻平衡施肥技术。不仅有效地控制了氮肥的施用量,提高了肥水利用率,更能很好地促进前中后期生育协调。

“我们提出的‘三协调’高产优质栽培技术采取的‘关键技术攻关—高产综合研究—区域集成应用’的协同推进模式,在前期革新育秧技术、优化群体起点的基础上,进行了大田诊断调控,力求从机插水稻的育秧至生长发育全过程进行‘协调’,真正解决机械化全程栽培的困扰。”张洪程说。

十余年实干结硕果

自2004年,张洪程团队便联合南京农业大学、安徽省农业科学院、江苏省农业科学院、江苏省农业技术推广总站等单位组成攻关协作组,砥砺研究十余载,创立了毯苗、钵苗机插水稻高产优质栽培技术新模式。

十余年来,该团队利用“三区一田”(千万亩辐射区—百万亩示范区—万亩集成试验区—百亩攻关田)大平台,在江苏、安徽、湖北以及江西等地进行大面积推广,增产10%以上,增效15%以上,其中江苏1800多万亩机插水稻平均亩产600公斤以上。

另外,该项目先后获得授权发明专利16件、实用新型专利14件,开发应用1套水稻精确机插栽培决策系统,编著出版著作3本,制定地方标准16个、技术挂图2幅,发表论文100余篇。

技术成果先后被原农业部与江苏、安徽、湖北、江西等省列为主推技术,取得显著的经济、生态、社会效益。其中2015—2017年,苏、皖、鄂、赣累计应用8952.7万亩,新增稻谷335.1万吨,增收97.6亿元,节本17.3亿元,累计新增效益114.9亿元,展示出非常广阔的应用前景。

不过,取得这样可喜的推广应用成绩并不轻松。

“十多年来,我们团队近150位师生走遍苏、皖、鄂、赣等省市水稻主产区,通过科研、教学、推广多方结合,选派科技特派员、科技人员进村入户、利用媒体技术等多种推广方式将我们的技术真正推广至农民身边。可以说这十余年来,张院士没有休过一次完整的节假日,我们每一位成员也未放松过一刻。”团队成员霍中洋教授说。

“我们课题组有两种工作模式——5+2、白+黑,也就是5个工作日+2个休息日;白天+黑夜式的科研、工作、学习,经常是白天科研实验、晚上学习文献、节假日走遍各试验基地,无论是老师还是学生永远紧绷着一根弦。”课题组硕士研究生韩超笑着介绍他们的日常工作模式,已硕士三年级的他也曾作为技术指导员跟随导师走过了十多个县市。

面对项目获奖之后无数的祝贺与赞誉,张洪程一如既往的平静:“从我们10多年的研发应用实践来看,无论是毯苗还是钵苗机插,不同稻区仍急需培育出生育期适当缩短的早生快发高产优质多抗品种,并配套研发出短生育类型品种优质丰产的绿色栽培技术。另外,还要有实用先进的智能化机械。因此在机械化栽培的‘成长之路’上,我们仍然任重道远。(通讯员 王一凡 记者 张晴丹)

报道链接:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/dxsb/html/2019-01/03/node_204.htm

——《中国科学报》(2019年2月26日5版)




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