中国农业科学 | 扬州大学水稻产业工程技术研究院张洪程院士团队探究无人化旱直播模式对水稻产量、品质和经济效益的影响

文摘   三农   2024-09-27 17:29   北京  
近年来,随着我国城市化进程加快,农村优质青壮年劳动力大量向城镇转移,农村人口老龄化和空心化使得现有的机械和人工资源投入大,加之田间作业环节较多,作业效率相对较低的水稻生产技术难以满足新时期农业生产和发展的要求。因此,如何通过农机农艺等多方面融合创新,构建少人化、无人化、智慧化的栽培技术,降低劳动力投入成本,提高规模化生产效益,实现水稻量质协同提升,已成为我国现代农业可持续发展亟待攻克的科学难题和技术瓶颈。
自2017年始,扬州大学水稻栽培团队通过与多家单位协作,研创了一套通过搭载北斗卫星导航系统和自动驾驶系统实现水稻田间无人化作业的旱直播模式,即在小麦收获后由自动化牵引系统挂载一体化旱直播农具,一次性完成秸秆全量还田、施肥、耕整地、播种、镇压、开沟等水稻旱直播栽培全过程,同时结合无人机智慧飞巡、无人机飞防植保和控释氮掺混复合肥一次性基施技术实现了大田水稻全程无人化栽培。在现有政策允许下,丰产仍是直播稻生产过程中需要解决的首要问题。因此,明确无人化旱直播模式对水稻产量、品质及经济效益的影响既是新时期水稻高效生产的迫切需要,也是建立新型水稻无人化生产体系的必然要求。
近期,扬州大学水稻产业工程技术研究院张洪程院士团队成的题为“无人化旱直播模式对水稻产量、品质和经济效益的影响的研究在《中国农业科学》2024年第57卷17期正式发表。
试验连续3年在江淮平原稻麦两熟制条件下,以优质食味粳稻南粳5718为材料,比较无人化旱直播(T1)、无人化毯苗机插(T2)和农场常规毯苗机插(T3)3种栽培模式,其中T2、T3均为对照,对无人化旱直播栽培模式下水稻产量与品质进行系统性比较研究,并分析不同栽培技术模式下水稻经济效益。
不同栽培方式下水稻产量及其构成差异
2020—2022年3种栽培方式的产量均表现为T2>T1>T3,T1和T3差异不显著,但较T2均显著降低,T1平均产量为10.5 t·hm-2,T2平均产量为11.1 t·hm-2,分别较T3提高了3.0%和8.9%。产量在年份间存在显著差异,以T1为例,2021年较2020和2022年平均增产10.9%。栽培方式和年份对结实率具有显著的互作效应,对产量和其他产量构成因素则无显著的互作效应。
不同栽培方式对水稻加工品质和外观品质的影响
3种栽培方式的整精米率在2021年差异不显著,2020和2022年T1和T3差异不显著,但较T2显著降低了2.1%。T1的垩白粒率和垩白度与T2和T3差异显著,但T2和T3差异不显著。与T2相比,T1的垩白粒率和垩白度分别显著降低了15.7%和4.6%。栽培方式和年份对水稻加工品质和外观品质均无显著的互作效应。

不同栽培方式对水稻蛋白质含量和蒸煮食味品质的影响
3种栽培方式的蛋白质含量表现为T2>T3>T1,各处理间差异均不显著;直链淀粉则表现为T2>T1>T1,T1和T3差异不显著,但较T2显著降低了1.2%。栽培方式和年份对水稻蛋白质含量和直链淀粉含量均无显著的互作效应。2020年3种栽培方式的食味值差异不显著,2021和2022年T1和T3差异不显著,但较T2显著增加了7.1%。食味值参数则表现为米饭外观、黏度增加,硬度降低,平衡度差异不显著。

不同栽培方式对水稻RVA谱特征值的影响
3种栽培方式峰值黏度均表现为T3>T1>T2,与T2相比,T1的峰值黏度在2020和2021年显著提高了7.0%,在2022年提高了2.6%但差异不显著,消减值和回复值均降低但差异不显著。栽培方式和年份对水稻RVA谱特征值均无显著的互作效应。
产量及其构成因素和有效积温及干物质的相关性分析
相关性分析表明,产量与灌浆期活动积温、抽穗期干物质积累总量、成熟期叶片干物质积累量、成熟期干物质积累总量和茎鞘干物质转运量均呈显著正相关(P<0.05),茎鞘干物质转运量和转运率与穗数呈显著负相关(P<0.01)。

不同栽培方式对水稻经济效益的影响
无人化旱直播模式降低了水稻的综合投入成本,3年的平均净收益较无人化毯苗机插和常规毯苗机插分别增加了1.15×103和0.93×103 元/hm2
小麦收获后使用自动化牵引系统挂载一体化旱直播农具一次性完成秸秆全量还田、控释氮掺混复合肥一次性基施、耕整地、播种、镇压和开沟,同时结合无人机飞巡、植保的水稻无人化旱直播栽培技术极大地减轻水稻生产过程中的资源与人工投入,可以实现水稻丰产增收协同,同时改善部分稻米品质指标,是江淮平原稻麦两熟地区实现水稻优质高产高效协同生产的极具前景的机械化智慧化栽培技术。
该研究获得江苏省重点研发计划(BE2022338)、江苏省学位与研究生教学改革课题(KYCX23_3574)的资助。


论文链接:
无人化旱直播模式对水稻产量、品质和经济效益的影响

引用本文:

翁文安, 邢志鹏, 胡群, 魏海燕, 史扬杰, 奚小波, 李秀丽, 刘桂云, 陈娟, 袁风萍, 孟轶, 廖萍, 高辉, 张洪程. 无人化旱直播模式对水稻产量、品质和经济效益的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3350-3365.

WENG WenAn, XING ZhiPeng, HU Qun, WEI HaiYan, SHI YangJie, XI XiaoBo, LI XiuLi, LIU GuiYun, CHEN Juan, YUAN FengPing, MENG Yi, LIAO Ping, GAO Hui, ZHANG HongCheng. Effects of Unmanned Dry Direct-Seeded Mode on Yield, Grain Quality of Rice and Its Economic Benefits[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(17): 3350-3365.

研究团队简介


张洪程院士(第一排左三)

扬州大学水稻产业工程技术研究院作物高产优质与轻简机械化栽培技术研究团队张洪程院士领衔,团队长期致力于作物栽培与耕作学科研及推广工作,在作物栽培耕作轻型化、精确化、机械化等方面做了一系列开拓性工作,并取得了重要成果。在新型耕作栽培技术及其应用研究方面,以少免深轮耕与防早衰栽培技术突破,创建南方稻区少免耕与抛秧主体的轻简化耕作栽培技术体系,替代了传统精耕细作,改变了千百年来亿万农民弯腰屈背的繁重劳作历史,实现了轻简化栽培与稳产增产的统一。在水稻丰产精确定量栽培理论与技术应用方面,以生育进程、群体动态、关键栽培措施精确定量理论与方法的突破,创建了水稻丰产定量化栽培技术,推动我国水稻栽培由定性为主向定量化跨越。在超级稻高产栽培关键技术及区域化集成应用方面,研究提出了超级稻增产瓶颈的破解理论,创建了标准化育秧、精确化机插、模式化调控为新内涵的机械化高产栽培技术,促进江苏水稻单产冠居全国主产区,对我国水稻机械化栽培起了重要引领作用。

| 图文由扬州大学水稻产业工程技术研究院作物高产优质与轻简机械化栽培技术研究团队提供







《中国农业科学》是中华人民共和国农业农村部主管,中国农业科学院与中国农学会共同主办的以农业为核心的多学科综合性学术期刊。是中文核心、科技核心、CSCD Q1区期刊,是科协支持的卓越期刊。在多家第三方评价系统中,评价总分多年保持在农业综合类期刊中的首位。现为半月刊,设有“作物遗传育种•种质资源•分子遗传学;耕作栽培•生理生化•农业信息技术;植物保护;土壤肥料•节水灌溉•农业生态环境;园艺;食品科学与工程;畜牧•兽医”等栏目

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