原標題:雜交水稻制種上演“機器總動員”
建寧縣雜交水稻種子好收成。 陳震 攝
父本機插同步母本穴直播。 (資料圖片)
建寧縣雜交水稻母本插秧實現機械化。 陳震 攝
建寧縣溪口鎮楓元村雜交水稻機械化收割。 陳震 攝
雜交水稻制種是福建農業一張響噹噹的名片,全國每三粒雜交水稻種子就有一粒來自福建。那麼,雜交水稻種子是如何生産出來的呢?
和普通水稻種植不同,雜交水稻制種要在同一片田塊上種上兩種不同的水稻。早些年,在福建,農民先在田間固定一條條繩子,沿著繩子筆直栽插上一行行秧苗,也就是父本,行間留足空間。幾天后,在父本行之間穿插種植8行母本——一種自身不育的特殊水稻,只能被動接受外來花粉繁衍後代。等到抽穗揚花期,農民兩兩配合,在田頭拉起一根尼龍繩拉花趕粉,使父本的花粉充分散落到母本的柱頭上。最終,母本上結出來的稻穀就是雜交水稻種子。這些種子不僅暢銷全國,還沿著“一帶一路”走遍天下。
雜交水稻種子獨特的生産方式,決定了其工序煩瑣、用工數量大、勞動強度大,普通水稻種植通用的農業機械難以照搬照用。隨著制種規模擴大、勞動力成本高漲,用工難用工貴問題日趨凸顯,傳統高度依賴人工的生産模式已不合時宜。為破解這一難題,福建正以薄弱環節補短板為重點,全力推進雜交水稻制種生産全程機械化。目前,全省雜交水稻制種綜合機械化率已超過80%。
眼下,福建晚制雜交水稻種子收穫已進入尾聲。記者走進一片片孕育希望的制種田,看全國雜交水稻制種面積、總産量、畝産“三料冠軍”,如何上演“機器總動員”。
烘乾機械化:解決靠天吃飯難題
10月底,收割完最後一批晚制雜交水稻種子後,建寧縣溪口鎮楓元村制種大戶鄭航興打開高德地圖App,在搜索框輸入“糧食烘乾”關鍵詞。隨後,地圖上出現了多個烘乾服務場所,位置、聯繫方式等信息一覽無余。這是省農業農村廳最新推出的惠農服務,將全省已建成的標準化糧食烘乾中心(點)上線主流地圖App,實現烘乾服務一鍵觸達。鄭航興就近選擇了勤建農機專業合作社標準化糧食烘乾中心。秋收以來,他有約100噸種子在這裡烘乾,對應制種田面積超400畝。
換成10多年前,這樣的制種規模是鄭航興想都不敢想的。
建寧地處武夷山脈中段,境內丘陵與河流相互交錯,將20多萬畝耕地劃分成高低錯落的田塊。得益於天然的隔離條件與顯著的生態優勢,這裡成為雜交水稻制種的沃土。20世紀70年代,千人下海南學制種,開啟了建寧雜交水稻制種産業的序幕。普及本土化制種技術,培育制种經紀人團隊,構建種業市場秩序……近40年間,建寧制種産業從無到有,逐漸成為當地支柱産業。不過,産業規模的迅速擴張,還是最近10多年的事。
“過去,十幾二十畝已經算大戶了。”鄭航興説,烘乾能力不足一度制約雜交水稻制種産業發展。那時,種子烘乾依賴露天曬谷場。烘乾時節,場地有限,烘乾效率低,如果再遇到陰雨天,堆漚發黴,就會影響種子品質和發芽率,種子公司拒絕收購,很可能一季白幹,“哪敢貿然擴大制種規模”。
面對産業痛點,建寧選擇兩條腿走路:面向規模化制種戶,建設大型烘乾中心,引入現代烘乾設備。最初用的是循環式穀物烘乾機,靠提升裝置讓種子在倉內循環轉動,與熱風充分接觸,但這難免損傷種子。後來,採用靜態槽式烘乾機,問題迎刃而解。面向小規模制種戶,則利用煙葉生産的空檔期,對分佈廣泛、數量眾多的烤煙房加以改造,用於種子烘乾。這一創新探索日後在福建煙區廣泛推廣,目前全省4萬多座烤煙房,已有1萬多座兼具煙葉與種子烘乾功能。
如今,建寧全縣烘乾能力超過300%,不僅可以滿足本地種子烘乾需求,還能為周邊地區提供跨區烘乾服務。烘乾能力的提升,直接帶動制種規模的擴張。不再看天吃飯後,鄭航興逐漸將制種面積從幾十畝擴展至數百畝。建寧縣農業農村局黨組成員徐明庚還記得,2005年自己剛到農業部門工作時,全縣制種規模僅約2萬畝,到了2012年便實現了翻番。如今,建寧已是全國最大的縣級雜交水稻種子生産基地,今年全縣制種面積超16萬畝。與此同時,越來越多的本土制種戶開始帶著技術走出建寧,在寧化、泰寧等周邊縣,甚至江西開闢制種基地。
烘乾環節的機械化破題,加快制種規模化進程;規模化程度的提高,倒逼制種全程機械化提速。
“隨著我國社會經濟的快速發展和農業勞動力的大量轉移,制種基地用工日益緊張,傳統的勞動密集型制種技術已難以適應雜交水稻種業發展需求。”今年7月,省農業農村廳在南平市建陽區舉辦了福建省雜交水稻制種新機具新技術推廣活動。在活動現場,國家水稻産業技術體系副首席科學家王在滿表示,2000年以來,全國雜交水稻制種用工成本正以每年10%~15%的速度增加。
在建寧,這一情況有更加具象化的體現。早年,地處閩贛邊界的建寧,通過與江西南豐等地共享勞動力解決人工需求。這邊插秧,那邊來幫忙;那邊采收蜜橘,這邊組團協助。近年來,隨著江西蜜橘産業波動,這一模式也難以為繼,勞動力成本水漲船高。勤建農機專業合作社負責人黃強以插秧環節為例提出,建寧縣的每畝雜交水稻制種人工成本高達400元。
破局之道,是在更多環節疏通“堵點”“痛點”,推動雜交水稻制種全程機械化。
種植機械化:為最薄弱處補齊短板
父本手插秧+母本機插秧、父本手插秧+母本機拋秧、父母本同步機插秧、父本手插秧+母本同步穴直播……早前舉辦的福建省雜交水稻制種新機具新技術推廣活動現場,多種不同的機械化種植模式集中亮相。
在傳統印象中,水稻種植要麼直播、要麼插秧、要麼拋秧,怎麼到了制種上,就這麼複雜呢?
這要從雜交水稻制種原理講起。雜交水稻的本質是雜種優勢利用——各取父母本所長,培育優勢互補的雜交後代。因此,制種時需要在田間分別種植父母本。父母本是不同的品種,生育期有長有短。制種時,必鬚根據它們生育期的差異,錯期錯行種植,以保證二者花期相遇,母本能夠及時接受父本的花粉。
“過去,父母本種植都靠人工。”福建省農業機械推廣總站高級工程師陳淩霄説,由於耕地面積小而分散,福建制種戶通常按照1:8的小行比,分期種植父母本,以提高土地利用率。一般來説,先插1行父本,再算好時間在2行父本之間種上8行母本。同時,制種的行距要比普通水稻小得多。環節多、技術要求高、時效性強,雜交水稻制種要實現機械化種植難度大。
事實上,雜交水稻制種機械化最大的“堵點”就是種植環節。數據顯示:目前,福建雜交水稻制種機耕和機收率均在95%以上,機烘率超過80%,但機種率僅51%。
推動全程機械化,必須攻克短板弱項,福建選擇從母本機插秧入手。
在勤建農機專業合作社,一台已退役的XL2Z-8型獨輪乘坐式插秧機,被黃強視為制種機械化種植的開山之作。2013年,在前期機型引進與試驗的基礎上,建寧農機推廣部門通過與企業協作,立足小行比、小行距等特色種植模式,不斷調整優化參數,聯合推出了這臺母本專用插秧機,解決了長期以來雜交水稻制種母本插秧無機可用的現象。作為最初的試驗點之一,勤建農機專業合作社參與了該機型的示範推廣。
“面對新鮮事物,農民想試卻不敢試,就怕影響制種産量。”徐明庚説,為實現破題,當地做了兩件事。一是與福建省農科院等單位密切合作,根據插秧方式的變化,重新匹配父母本播種期、播種量、適插秧齡、取秧量、插植深度、插植密度等關鍵指標,實現農藝與農機深度融合,保證制種産量。二是免費提供秧盤、機插作業服務,對農機購置採取補貼、農業項目資金傾斜等方式予以支持,對機械化作業導致的減産由保險兜底,種種輔助,目的是提高制種戶對機器換人的信心。
從獨輪乘坐式到高速插秧機,從試驗示範到全面推廣,從心存顧慮到實實在在的節本增效,母本機械化種植逐漸被福建廣大制種戶接受。在建寧,全縣共推廣母本高速機插面積約15萬畝,按照每畝比人工插秧節本增效150元計算,累計實現節本增效2200多萬元。
母本種植機械化從夢想照進現實,父本種植依然依賴人工。別看8行母本才配1行父本,純靠人工種植勞動強度也不可小覷。一般而言,父本需要分兩期種植,種下第一期父本後,隔幾天再利用株間距,在同一行見縫插針種下第二期父本。這是因為水稻穎花漸次開放,一片水稻的花期通常只有一週左右,分期種植父本可以適當延長其散粉期,讓母本更充分授粉。
能不能實現父母本同步機械化種植呢?這也是近年來福建農機推廣部門重點發力的方向。在福建省雜交水稻制種新機具新技術推廣活動現場展示的多種方案,正是階段性成果。它們有的已在生産中推廣,有的正在中試熟化。
“福建雜交水稻制種不僅規模大,而且品種組合多,國內主要種子企業幾乎都在福建設立了生産基地。”陳淩霄説,父母本同步機械化種植就是要根據不同組合父母本生育期的差異,匹配不同的機械化種植方式,確保最終花期相遇。比如,父母本同步機直播技術,適合父母本生育期相同的制種組合;父母本同步機插秧技術,適合父母本生育期差別不大的制種組合;與中國工程院院士羅錫文團隊合作的父本機插同步母本機直播技術,則適用於父母本生育期差異較大的組合。
全鏈條環節:産、學、研、推、用緊密融合
不僅僅是種植與烘乾,雜交水稻制種不同環節或多或少存在短板弱項。它們或源自製種方式的特性,或受限于福建丘陵山區地形,或受各地制種戶根深蒂固的農藝習慣制約。最近,福建省機械科學研究院等單位集中推出一批試驗機型,目的是為了解決雜交水稻制種生産不同節點上的機械化難題。
與母本不同,雜交水稻父本是育性正常的水稻,能夠自交結實。因此,當它完成授粉使命後,必須退居幕後,以防稻穀混雜,影響雜交種子純度。以往,父本收割全靠人工。在一年中最熱的時候,蹚進密不透風的稻田中收割單行父本,還要時刻提防誤傷母本,辛苦程度可想而知。實現父本機械化收割,難度更甚母本。在促狹的空間中作業,機器必須足夠輕量化小型化,為保證收割效率,同時又要兼顧足夠的動力輸出。福建推出的輕簡型父本切割還田機,通過機身內部高度集成,試圖解決魚和熊掌兼得之難。
在田塊兩頭拉起一根50米長的尼龍繩迎風奔跑,拉花趕粉看起來新奇有趣,但其實緊張又辛苦。要知道水稻開花時間短而集中,留給人工輔助授粉的時間只有上午10時到12時短短2個小時,必須爭分奪秒,每片稻田半小時就要拉一次。目前,福建正試驗父母本小行比種植配套的無人機輔助授粉技術,利用無人機低空飛行時旋翼産生的氣流將花粉揚起,隨風飄散至母本柱頭。
通過烤煙房改造,巧用閒置資源,為制種戶就近烘乾種子提供了便利。不過,烘乾後的種子如何從烤煙房中轉運出來依然是難題,以往通常只能靠人工一鏟子一鏟子地裝袋,效率慢。輕便型種子吸糧機應運而生,通過負壓管道輸送,解決了種子從烤房到裝袋轉運的“最後一公里”難題。
……
“近年來,福建通過實施農業科技項目,組織省內外科研、生産、推廣等部門開展聯合攻關,研發出一系列新裝備,進一步補齊了雜交水稻制種生産全程機械化的短板。”福建省農業機械推廣總站副站長林志強説,福建進一步強化政策扶持,將雜交水稻制種機械納入購機補貼、農機報廢更新補貼範圍,給予優先支持,並組織實施農業“五新”(農機新機具)等一批示範推廣項目,加大力度開展雜交水稻制種全程機械化生産新技術集成示範展示。隨著機械化不斷破題,福建雜交水稻制種産業加速邁向規模化集約化。去年,全省雜交水稻制種面積超60萬畝,25個制種縣中面積超過2萬畝的就有11個。
林志強認為,在補短板的基礎上,融合化和智慧化是未來雜交水稻制種機械化的另外兩大關鍵詞。
融合化,意味著雜交水稻制種生産實現全程、全面機械化,不僅需要農機、農藝融合,也需要産、學、研、推、用緊密融合。
以農機農藝融合為例,農業機具只有遇到量身定制的配套技術,才能實現效果最優。不同的制種組合,適用什麼樣的農機具,如何錯期移栽,如何確定最適宜的栽插密度、深度,都需要因地、因種、因機制宜。因此,不能跳開農機談農藝,也不能跳開農藝談農機,必須立足福建雜交水稻制種生産特點,聯合農機推廣部門、種子管理部門、科研部門開展技術研究,進一步完善雜交水稻制種全程機械化關鍵技術。目前,福建已形成一批雜交水稻制種機械化技術與經驗做法,其中1項技術入選全國農業主推技術,4項技術入選全省農業主推技術,1個案例入選全國農機化技術推廣典型案例,為制種生産實現全程、全面機械化提供了技術支撐。
智慧化,意味著要加快人工智能、大數據、物聯網等現代技術在水稻制種領域的應用。
今年,中國工程院院士羅錫文團隊在龍岩市新羅區落地的AI智慧農場邁出了重要的一步。在這裡,智慧灌水區可根據不同作物的需水規律和土壤墑情,合理調控水量,實現精準節水灌溉;輔助駕駛履帶拖拉機、無人駕駛高速插秧機等高性能農機,全面提升種植的智慧化與自動化水準;智慧蟲情測報燈不僅能夠精準識別蟲害,實時預警,還能與植保無人機實現聯動,自動規劃施藥路徑和劑量;無人駕駛收割機可沿著規劃好的路徑自動收割稻穀並駛回卸糧處。與此同時,專家提出,福建有必要建立全省統一的農機管理與服務平臺,讓農機資源在全省實現高效調度,一鍵即可實現線上下單、支付、作業情況驗收等功能。(記者 張輝 通訊員 陳曉星 曾程)