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摘要水稻是我国主要的粮食作物，对水稻机械化插秧技术进行研究具有十分重要的意义。该文介绍了对水稻机械化插秧技术进行研究的背景，综述了水稻机械化插秧技术的研究意义及其国内外研究进展，并从社会因素、人为因素和技术因素等方面，提出了我国机械化插秧技术所存在的问题和展望。
关键词水稻；机械化；插秧技术
中图分类号S511文献标识码A文章编号0517-6611（2014）18-06073-03
水稻是我国主要的粮食作物，其总产量最多，超过1 800亿kg，约占粮食作物的38%；种植面积最大，已达到0.3亿hm2，约占粮食作物的27%，同时稻米也是我国的主要口粮，在全国居民口粮消费结构中，稻谷约占65%[1～3]。由此可见，水稻生产在我国粮食生产中占有非常重要的地位，提高水稻综合生产能力对保障水稻可持续发展和粮食安全具有重要意义。然而我国水稻生产多年来一直是以“面朝黄土背朝天”的手工插秧为主的传统劳作模式，其劳动强度大、作业效率低、成本高、收益小，严重制约了水稻生产的可持续发展。随着社会快速地发展，农村劳动力逐渐向第二、三产业转移，导致我国农村出现劳动力短缺现象，并且农村人口老龄化现象也日趋严重。因此当前水稻生产迫切需要省力、省工、高效、高产的机械化种植技术[4～5]。
1水稻机械化插秧技术研究的意义
对水稻机械化插秧技术进行研究，主要体现在以下几方面：
（1）有助于水稻高产稳产，确保粮食安全。水稻进行机械化插秧作业，不仅有助于粮食生产的可持续发展，而且有助于水稻高产稳产，保障粮食安全。田素霞等的研究表明，采用机械化插秧技术，不仅秧苗深浅一致、生长整齐，为本田培育高质量群体奠定了良好的基础，而且株行距一致，通风透光性好，保证了高产所需的最佳株数，使秧苗群体质量易于调控，从而有利于高产稳产[6]。宗国成等进行了机械化插秧方式和手工栽插等其他种植方式相比，证明使用机械具有明显的增产优势，其平均产量为9 000～11 250 kg/hm2，普遍要高5%～8%[2]。
（2）有助于加快我国水稻全程机械化的发展，推进农业现代化进程。加快水稻机械化种植技术的发展，是促进水稻全程机械化发展的核心与关键[4，7]。水稻种植机械化是实现水稻生产全程机械化最薄弱的环节。大力发展水稻种植机械化的研究与应用推广，有助于推动水稻机插技术的大面积实施，发挥机械作业在水稻生产中的巨大作用，从而促进我国水稻生产的规模化、商品化、专业化和现代化的发展，加快农业生产现代化进程。
（3）有助于降低农民劳动强度，提高生产效率。采用水稻机插秧技术，可大幅度降低劳动强度，提高生产效率[8-11]。采用手工栽插的传统方式一般需要22.5个工时/hm2，而采用乘座式和步行式插秧机进行插秧，则分别只需要0.75和1.95个工时/hm2，分别提高了工作效率30倍和11.5倍。水稻种植实现机械化作业可以大量降低用工人数，减少用工量，极大地提高生产效率。
（4）有助于降低生产成本，提高生产效益。在当前农村劳动力不足，人口老龄化严重的情况下，水稻插秧50% 以上都是以雇工为主，人工插秧的费用为130～150元/hm2，而机械插秧的费用大约为70 元/hm2，降低插秧成本205.5～2805 元/hm2，降幅达32.8%～44.7%[8，11-12]。而且由于机插秧采用的是毯状秧苗，其播种密度极高，机插秧秧田与大田比例高达1∶（80～100），仅为人工栽插秧田的10%左右，大幅节约了耕地，提高了土地利用率。而且机插秧育苗集中，易于管理，显著提高了肥、水、药的使用效果和利用率，减少了施用量，从而大大降低了秧田期的农药和肥水的成本。
2国内外机械化插秧技术研究进展
2.1国外机械化插秧技术研究进展从当今世界水稻机械化生产技术的发展历史及现状来看，水稻机械化生产栽培体系大致可分为两大类：一是以美欧国家为代表的水田直播机械化栽培体系；二是以日韩等亚洲国家为代表水稻移栽机械化栽培体系。
美国是水田直播机械化栽培体系最具代表性的国家，目前已经完全实现了水稻机械化直播栽培，是最早实现水稻机械化种植的国家之一，其代表性的国家还有巴西、意大利、澳大利亚及其他欧美的国家[13-14]。这种栽培体系是通过先进机械平整土地，实现水稻田的条块化和平整化，然后直接在田间进行机械播种，并通过药剂除草，最后实现机械联合收获。它具有很多优势，如作业效率高、生产成本低、劳动强度低等。但是这种生产栽培模式也有条件限制，即要求水稻一般只能单季大面积成片种植；用种量大，是移栽用种量的8～10倍；要求要有适宜的水稻品种和良好的灌溉条件；而且对整地质量要求较高，一般应保证地表平整度高度差在20 mm以内，否则水层难以控制，影响水稻的出苗。近年来随着水稻直播栽培体系的改进和高效除草剂的出现，大大推动了该体系在美欧等西方国家的发展和推广应用。
水稻移栽机械化栽培体系是在工厂化育秧的基础上发展而来的。这种栽培体系采用中小型机械，对田块规模要求低，适用于丘陵地区，并且精耕细作，耕作质量较高，具有较规范的株行距，有利于实现高产。但是这种栽培体系成本较高，作业效率较低，并且要求规格化育秧，对秧苗要求高，要求育秧设备与插秧设备相协调。日本是机械化移栽水平最高的国家，同时也是该栽培体系最具代表性的国家。20世纪60年代，日本在对我国插秧机研究的基础上，结合研究水稻种植农艺技术，从育秧到插秧综合考虑，有效解决了带土小苗移栽的问题，实现了工厂化育秧，为机械化插秧技术提供了规格化的良好秧苗。随着机械造价的降低，以及插秧机工作效率和可靠性的提高，使得日本机插秧水平飞速发展，到70年代末，其机械化种植面积已达到90%以上。80年代，育秧技术和种植机械化技术进一步提高，全国大致形成了统一的水稻种植模式，机械化种植面积达到了98%[15-19]。在20世纪70年代，台湾、韩国等也先后引进了日本的插秧机，进行适应性试验，并逐步国产化，从而得以推广和全面普及。1986 年台湾机械化插秧面积达98%，1996 年韩国机械化插秧面积达97%，基本实现了全面机械化。 2.2我国机械化插秧技术研究进展纵观我国水稻种植机械化发展概况，大致分为以下3个阶段：
（1）大苗机插阶段（20世纪50～70年代）。新中国成立后，水稻插秧机的研制工作迅速开展。先后引进并创新了多种多样的人力和动力插秧机，并建立了多个生产插秧机的工厂。但由于当时经济条件、技术条件以及社会环境等因素的限制，所生产的插秧机质量差、实用性不强，并且没有相应机械插秧技术，从而阻碍了我国机械化插秧水平的提高。此阶段至1976 年，全国水稻机插面积为41 万hm2，机插面积仅为1.1% [20-21]。
（2）工厂化育插阶段（20世纪80年代～20世纪末）。这一阶段我国的机械化插秧技术取得了较大的进展，不仅引进创新了日本插秧机和工厂化育秧技术，而且农业部以及各级农机部门对农业机械化着重关注，并实施了一大批农业机械发展项目。此阶段不仅加大了农业机械的引进示范和研发创新，而且加强了水稻机械化的推广与应用。但是由于技术水平尚不成熟，农村设施条件落后，所改进的插秧机不仅田间转移困难，而且制造工艺落后、机插质量差、操作费力、效率较低。由于当时农村经济水平落后，引进的工厂化育秧技术，育秧成本高，并且我国农村小规模生产经营模式，不适合工厂化育秧方式，于是把工厂化育秧变成低成本的田间薄膜育秧。并且农民对机械化插秧技术认识还不够，从而限制了机械化插秧技术的发展与推广。此阶段至1997年，全国水稻机插面积为88.96万hm2，占水稻种植面积的2.83%[ 22-23]。
（3）机械与农艺结合阶段（2000年以后）。进入21世纪后，机械化插秧技术发展的经济条件和技术条件日趋成熟，水稻机插化秧技术取得了重大进展。这一阶段不仅在插秧机设计和制造上取得了突破与提升，而且将农机与农艺的有机结合，相互配套、协调发展。此阶段江苏省的机械化插秧技术发展较快，率先突破了机械化插秧的难题，结合应用工厂化育秧技术的优点，改进创新采用软盘育秧方式和双膜育秧方式，从而大大降低了育秧的成本，提高了可操作性。至2007年底，这个标准体系已从江苏推广到全国27个省区，全国机动水稻插秧机保有量近16万台，机插面积接近11%[24]。
从2008～2012年水稻机械化种植的发展来看，呈现出3个特点：一是机插面积增加较多。2012 年全国水稻机械种植面积为9.6×106 hm2（1.44亿亩），比2008年增加5.6×106 hm2（0.84亿亩），年均增加140万hm2（2 100万亩）；二是机械化种植水平增幅较大。2012年全国水稻机械化种植水平为31.67%，比2008年提高了18个百分点，年均提高4.5个百分点；三是插秧机总量增速较快。2012年全国水稻插秧机保有量为51.3万台，比2008年增加1.6倍，年均增长7.8万台。总的来看，我国水稻种植机械化起步虽然较低，但发展势头很快，目前已经进入快速发展阶段[1，7]（图1）。
3我国机械化插秧技术存在的问题
我国水稻种植机械化从建国初期开始，已经历了60多年，但与发达国家相比，水稻生产全程机械化水平仍然不高，机械化种植技术仍然相对落后，并存在多方面的问题[18]。第一，社会因素的影响。多年来我国都是采取的分田到户的家庭联产承包制，每户的种植面积小，难以形成规模化经营，特别是双季稻区和稻油地区，栽插品种和种植模式不能统一，从而在某种程度上限制了机械化种植技术的发展；第二，人为因素的影响。随着我国经济的快速发展，农村出现劳动力转移和人口老龄化现象，农村劳动力短缺，并且农民种田意识不强，缺乏科学种田的观念，导致缺乏高素质、专业型的机手，机插秧技术难普及；第三，技术水平的影响。我国机械种植装备不配套，农机的研发滞后于农艺栽培，育秧与机械插秧技术不统一，导致机插秧质量差、秧苗素质低。
4展望
随着我国水稻全程机械化的发展，水稻机械耕作和机械收获已有较高水平，只有机械种植水平相对落后。根据农业部管理司2012年统计[7]，水稻机耕水平已达到93.29%，机收水平已达到73.35%，机种水平为31.67%，大部分地区仍然采取手插、抛栽等其他种植方式。从我国农业机械化水平现状来看，机械化种植水平还大有潜力可挖。当然，要进一步加快机械化插秧技术发展的步伐，还需要多方面的努力。第一，从社会因素出发，研制出适合我国基本国情和农村基本现状的机械化插秧方式；第二，从人为因素出发，使人们树立科学种田观念，进一步推广机械化插秧技术，培养专业型机械种植能手，提高机械化插秧水平；第三，从机械化插秧技术出发，研发一整套农艺农机相互协调的机械化插秧机械。
参考文献
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[13] 陈凌霄.福建省水稻机械化育插秧技术推广现状与发展对策研究[D].福建：福建农林大学，2012.
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[16] KIYOCHIKA HOSHIKAWA.Physiology of Small Rice Seeding and the Technology of Seedling Nursery[M].Tokyo：Rural Culture Association，19721：109-111.
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关键词水稻；机械化；插秧技术
中图分类号S511文献标识码A文章编号0517-6611（2014）18-06073-03
水稻是我国主要的粮食作物，其总产量最多，超过1 800亿kg，约占粮食作物的38%；种植面积最大，已达到0.3亿hm2，约占粮食作物的27%，同时稻米也是我国的主要口粮，在全国居民口粮消费结构中，稻谷约占65%[1～3]。由此可见，水稻生产在我国粮食生产中占有非常重要的地位，提高水稻综合生产能力对保障水稻可持续发展和粮食安全具有重要意义。然而我国水稻生产多年来一直是以“面朝黄土背朝天”的手工插秧为主的传统劳作模式，其劳动强度大、作业效率低、成本高、收益小，严重制约了水稻生产的可持续发展。随着社会快速地发展，农村劳动力逐渐向第二、三产业转移，导致我国农村出现劳动力短缺现象，并且农村人口老龄化现象也日趋严重。因此当前水稻生产迫切需要省力、省工、高效、高产的机械化种植技术[4～5]。
1水稻机械化插秧技术研究的意义
对水稻机械化插秧技术进行研究，主要体现在以下几方面：
（1）有助于水稻高产稳产，确保粮食安全。水稻进行机械化插秧作业，不仅有助于粮食生产的可持续发展，而且有助于水稻高产稳产，保障粮食安全。田素霞等的研究表明，采用机械化插秧技术，不仅秧苗深浅一致、生长整齐，为本田培育高质量群体奠定了良好的基础，而且株行距一致，通风透光性好，保证了高产所需的最佳株数，使秧苗群体质量易于调控，从而有利于高产稳产[6]。宗国成等进行了机械化插秧方式和手工栽插等其他种植方式相比，证明使用机械具有明显的增产优势，其平均产量为9 000～11 250 kg/hm2，普遍要高5%～8%[2]。
（2）有助于加快我国水稻全程机械化的发展，推进农业现代化进程。加快水稻机械化种植技术的发展，是促进水稻全程机械化发展的核心与关键[4，7]。水稻种植机械化是实现水稻生产全程机械化最薄弱的环节。大力发展水稻种植机械化的研究与应用推广，有助于推动水稻机插技术的大面积实施，发挥机械作业在水稻生产中的巨大作用，从而促进我国水稻生产的规模化、商品化、专业化和现代化的发展，加快农业生产现代化进程。
（3）有助于降低农民劳动强度，提高生产效率。采用水稻机插秧技术，可大幅度降低劳动强度，提高生产效率[8-11]。采用手工栽插的传统方式一般需要22.5个工时/hm2，而采用乘座式和步行式插秧机进行插秧，则分别只需要0.75和1.95个工时/hm2，分别提高了工作效率30倍和11.5倍。水稻种植实现机械化作业可以大量降低用工人数，减少用工量，极大地提高生产效率。
（4）有助于降低生产成本，提高生产效益。在当前农村劳动力不足，人口老龄化严重的情况下，水稻插秧50% 以上都是以雇工为主，人工插秧的费用为130～150元/hm2，而机械插秧的费用大约为70 元/hm2，降低插秧成本205.5～2805 元/hm2，降幅达32.8%～44.7%[8，11-12]。而且由于机插秧采用的是毯状秧苗，其播种密度极高，机插秧秧田与大田比例高达1∶（80～100），仅为人工栽插秧田的10%左右，大幅节约了耕地，提高了土地利用率。而且机插秧育苗集中，易于管理，显著提高了肥、水、药的使用效果和利用率，减少了施用量，从而大大降低了秧田期的农药和肥水的成本。
2国内外机械化插秧技术研究进展
2.1国外机械化插秧技术研究进展从当今世界水稻机械化生产技术的发展历史及现状来看，水稻机械化生产栽培体系大致可分为两大类：一是以美欧国家为代表的水田直播机械化栽培体系；二是以日韩等亚洲国家为代表水稻移栽机械化栽培体系。
美国是水田直播机械化栽培体系最具代表性的国家，目前已经完全实现了水稻机械化直播栽培，是最早实现水稻机械化种植的国家之一，其代表性的国家还有巴西、意大利、澳大利亚及其他欧美的国家[13-14]。这种栽培体系是通过先进机械平整土地，实现水稻田的条块化和平整化，然后直接在田间进行机械播种，并通过药剂除草，最后实现机械联合收获。它具有很多优势，如作业效率高、生产成本低、劳动强度低等。但是这种生产栽培模式也有条件限制，即要求水稻一般只能单季大面积成片种植；用种量大，是移栽用种量的8～10倍；要求要有适宜的水稻品种和良好的灌溉条件；而且对整地质量要求较高，一般应保证地表平整度高度差在20 mm以内，否则水层难以控制，影响水稻的出苗。近年来随着水稻直播栽培体系的改进和高效除草剂的出现，大大推动了该体系在美欧等西方国家的发展和推广应用。
水稻移栽机械化栽培体系是在工厂化育秧的基础上发展而来的。这种栽培体系采用中小型机械，对田块规模要求低，适用于丘陵地区，并且精耕细作，耕作质量较高，具有较规范的株行距，有利于实现高产。但是这种栽培体系成本较高，作业效率较低，并且要求规格化育秧，对秧苗要求高，要求育秧设备与插秧设备相协调。日本是机械化移栽水平最高的国家，同时也是该栽培体系最具代表性的国家。20世纪60年代，日本在对我国插秧机研究的基础上，结合研究水稻种植农艺技术，从育秧到插秧综合考虑，有效解决了带土小苗移栽的问题，实现了工厂化育秧，为机械化插秧技术提供了规格化的良好秧苗。随着机械造价的降低，以及插秧机工作效率和可靠性的提高，使得日本机插秧水平飞速发展，到70年代末，其机械化种植面积已达到90%以上。80年代，育秧技术和种植机械化技术进一步提高，全国大致形成了统一的水稻种植模式，机械化种植面积达到了98%[15-19]。在20世纪70年代，台湾、韩国等也先后引进了日本的插秧机，进行适应性试验，并逐步国产化，从而得以推广和全面普及。1986 年台湾机械化插秧面积达98%，1996 年韩国机械化插秧面积达97%，基本实现了全面机械化。 2.2我国机械化插秧技术研究进展纵观我国水稻种植机械化发展概况，大致分为以下3个阶段：
（1）大苗机插阶段（20世纪50～70年代）。新中国成立后，水稻插秧机的研制工作迅速开展。先后引进并创新了多种多样的人力和动力插秧机，并建立了多个生产插秧机的工厂。但由于当时经济条件、技术条件以及社会环境等因素的限制，所生产的插秧机质量差、实用性不强，并且没有相应机械插秧技术，从而阻碍了我国机械化插秧水平的提高。此阶段至1976 年，全国水稻机插面积为41 万hm2，机插面积仅为1.1% [20-21]。
（2）工厂化育插阶段（20世纪80年代～20世纪末）。这一阶段我国的机械化插秧技术取得了较大的进展，不仅引进创新了日本插秧机和工厂化育秧技术，而且农业部以及各级农机部门对农业机械化着重关注，并实施了一大批农业机械发展项目。此阶段不仅加大了农业机械的引进示范和研发创新，而且加强了水稻机械化的推广与应用。但是由于技术水平尚不成熟，农村设施条件落后，所改进的插秧机不仅田间转移困难，而且制造工艺落后、机插质量差、操作费力、效率较低。由于当时农村经济水平落后，引进的工厂化育秧技术，育秧成本高，并且我国农村小规模生产经营模式，不适合工厂化育秧方式，于是把工厂化育秧变成低成本的田间薄膜育秧。并且农民对机械化插秧技术认识还不够，从而限制了机械化插秧技术的发展与推广。此阶段至1997年，全国水稻机插面积为88.96万hm2，占水稻种植面积的2.83%[ 22-23]。
（3）机械与农艺结合阶段（2000年以后）。进入21世纪后，机械化插秧技术发展的经济条件和技术条件日趋成熟，水稻机插化秧技术取得了重大进展。这一阶段不仅在插秧机设计和制造上取得了突破与提升，而且将农机与农艺的有机结合，相互配套、协调发展。此阶段江苏省的机械化插秧技术发展较快，率先突破了机械化插秧的难题，结合应用工厂化育秧技术的优点，改进创新采用软盘育秧方式和双膜育秧方式，从而大大降低了育秧的成本，提高了可操作性。至2007年底，这个标准体系已从江苏推广到全国27个省区，全国机动水稻插秧机保有量近16万台，机插面积接近11%[24]。
从2008～2012年水稻机械化种植的发展来看，呈现出3个特点：一是机插面积增加较多。2012 年全国水稻机械种植面积为9.6×106 hm2（1.44亿亩），比2008年增加5.6×106 hm2（0.84亿亩），年均增加140万hm2（2 100万亩）；二是机械化种植水平增幅较大。2012年全国水稻机械化种植水平为31.67%，比2008年提高了18个百分点，年均提高4.5个百分点；三是插秧机总量增速较快。2012年全国水稻插秧机保有量为51.3万台，比2008年增加1.6倍，年均增长7.8万台。总的来看，我国水稻种植机械化起步虽然较低，但发展势头很快，目前已经进入快速发展阶段[1，7]（图1）。
3我国机械化插秧技术存在的问题
我国水稻种植机械化从建国初期开始，已经历了60多年，但与发达国家相比，水稻生产全程机械化水平仍然不高，机械化种植技术仍然相对落后，并存在多方面的问题[18]。第一，社会因素的影响。多年来我国都是采取的分田到户的家庭联产承包制，每户的种植面积小，难以形成规模化经营，特别是双季稻区和稻油地区，栽插品种和种植模式不能统一，从而在某种程度上限制了机械化种植技术的发展；第二，人为因素的影响。随着我国经济的快速发展，农村出现劳动力转移和人口老龄化现象，农村劳动力短缺，并且农民种田意识不强，缺乏科学种田的观念，导致缺乏高素质、专业型的机手，机插秧技术难普及；第三，技术水平的影响。我国机械种植装备不配套，农机的研发滞后于农艺栽培，育秧与机械插秧技术不统一，导致机插秧质量差、秧苗素质低。
4展望
随着我国水稻全程机械化的发展，水稻机械耕作和机械收获已有较高水平，只有机械种植水平相对落后。根据农业部管理司2012年统计[7]，水稻机耕水平已达到93.29%，机收水平已达到73.35%，机种水平为31.67%，大部分地区仍然采取手插、抛栽等其他种植方式。从我国农业机械化水平现状来看，机械化种植水平还大有潜力可挖。当然，要进一步加快机械化插秧技术发展的步伐，还需要多方面的努力。第一，从社会因素出发，研制出适合我国基本国情和农村基本现状的机械化插秧方式；第二，从人为因素出发，使人们树立科学种田观念，进一步推广机械化插秧技术，培养专业型机械种植能手，提高机械化插秧水平；第三，从机械化插秧技术出发，研发一整套农艺农机相互协调的机械化插秧机械。
参考文献
[1] 朱德峰，陈惠哲，徐一成，等.我国双季稻生产机械化制约因子与发展对策[J].中国稻米，2013，19（4）：1-4.
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