無人機(jī)飛播對(duì)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響試驗(yàn)

許更文，楊 燦

[光明農(nóng)業(yè)發(fā)展（集團(tuán)）有限公司上農(nóng)種植業(yè)中心，江蘇大豐 224151]

農(nóng)用無人機(jī)發(fā)展迅速，其以輕簡(jiǎn)、便捷、高效的特點(diǎn)深受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者喜愛[1-2]。近年來，光明農(nóng)業(yè)發(fā)展（集團(tuán)）有限公司上農(nóng)種植業(yè)中心（以下簡(jiǎn)稱上農(nóng)種植業(yè)中心）水稻種植已全面普及無人機(jī)施肥、噴藥，但無人機(jī)在水稻播種上的應(yīng)用較少，2021 年僅試驗(yàn)1 條田飛播，2022 年增加到約133.33 hm2。然而，無人機(jī)飛播的作業(yè)參數(shù)、用種量，飛播水稻的成苗率、產(chǎn)量等方面還缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)[3]。為了探究無人機(jī)飛播對(duì)水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，上農(nóng)種植業(yè)中心開展了田間試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種為南粳9108，無人機(jī)機(jī)型分別為大疆T30、大疆T40。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年在上農(nóng)種植業(yè)中心16生產(chǎn)隊(duì)的1排7 號(hào)、17 生產(chǎn)隊(duì)的2 排10 號(hào)進(jìn)行。上農(nóng)種植業(yè)中心地處黃海濕地，土質(zhì)為砂壤土，土壤偏鹽堿，試驗(yàn)田pH值為8.27，水溶性鹽含量2.5 g·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量17.5 g·kg-1，水解性氮含量103.4 mg·kg-1，有效磷含量45.8 mg·kg-1，速效鉀含量174.2 mg·kg-1。

16 隊(duì)1 排7 號(hào)試驗(yàn)田面積為8.8 hm2，東格、西格各4.4 hm2，地理坐標(biāo)為北緯33°20′16″、東經(jīng)120°36′28″；17 隊(duì)2 排10 號(hào)試驗(yàn)田面積為8.0 hm2，東格、西格各4.0 hm2，地理坐標(biāo)為北緯33°21′37″、東經(jīng)120°36′04″。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

16 隊(duì)和17 隊(duì)為同1 條田的東西格對(duì)比，播種方式及播種量見表1。各處理其他栽培及植保措施均相同。

表1 各處理組播種安排

無人機(jī)飛播主要考慮種子播撒的均勻度，對(duì)均勻度影響較大的是播種寬幅，播種寬幅過大會(huì)出現(xiàn)出苗不勻的現(xiàn)象，播種寬幅過窄種子重疊較多，播種效率下降。經(jīng)試驗(yàn)探索，大疆T30的播種寬幅設(shè)定在4.5 m較為合理，大疆T40 播種寬幅設(shè)定在5.0 m 較為合理。飛行高度和播撒盤轉(zhuǎn)速對(duì)播種寬幅也有一定影響，飛行高度越高、播撒盤轉(zhuǎn)速越快，播種寬幅也越寬，一般大疆T30 的飛行高度在3.5 m、播撒盤轉(zhuǎn)速在800～1 000 r·min-1，大疆T40 飛行高度在4.0 m、播撒盤轉(zhuǎn)速在800～1 000 r·min-1。飛行速度與播種量有關(guān)，播種量越大速度越慢，一般自動(dòng)生成，不需要設(shè)定，本次試驗(yàn)大疆T30、T40飛行速度均為5～6 m·s-1。

水稻直播一般需要將種子浸種催芽后進(jìn)行播種，無人機(jī)播種箱底部有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置確保種子播撒順暢，因此水稻種子催芽不宜過長(zhǎng)，芽長(zhǎng)一般需要控制在半粒谷以內(nèi)。芽頭過長(zhǎng)會(huì)造成水稻種子機(jī)械損傷，也會(huì)出現(xiàn)實(shí)際播量小于設(shè)定播量的情況[4]。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目及方法

1.4.1 水稻成苗率調(diào)查

田間實(shí)際成苗率的計(jì)算公式為：

式中：T為水稻田間實(shí)際成苗率；D為單位面積成苗數(shù)，飛播使用0.5 m×0.5 m 的框子隨機(jī)框取區(qū)域調(diào)查單位面積成苗數(shù)，水直播調(diào)查長(zhǎng)勢(shì)均勻畦面的單位面積成苗數(shù)；W為水稻種子千粒重，在水稻種子浸種前調(diào)查水稻種子千粒重，g；S為水稻種子發(fā)芽率，浸種催芽后，播種前，調(diào)查水稻發(fā)芽率；B為水稻播種量，kg。

1.4.2 水稻莖蘗動(dòng)態(tài)調(diào)查

在水稻4 葉期，定點(diǎn)調(diào)查水稻莖蘗動(dòng)態(tài)，飛播使用0.5 m×0.5 m 的框子取4 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，水直播選取有代表性的4行，每行選擇連續(xù)的1 m進(jìn)行調(diào)查。

1.4.3 植株形態(tài)特征調(diào)查

水稻成熟期，在各田塊隨機(jī)取10穴，測(cè)量其主莖的基部第一節(jié)間長(zhǎng)、基部第二節(jié)間長(zhǎng)、穗下節(jié)間長(zhǎng)、穗長(zhǎng)和株高等形態(tài)指標(biāo)。

1.4.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素調(diào)查

水稻成熟期對(duì)各田塊考種，測(cè)667 m2穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，并隨機(jī)取4 個(gè)0.25 m2的水稻植株穗子于網(wǎng)袋中，進(jìn)行曬干、脫粒測(cè)量割方產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)使用WPS Office 軟件進(jìn)行處理、統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)水稻成苗率的影響

表2 為播種方式對(duì)水稻成苗影響的相關(guān)數(shù)據(jù)。由表可知，16隊(duì)飛播用種量較水直播降低3.5 kg/667 m2，種子發(fā)芽率一致，飛播基本苗較水直播反而增加了2.82 萬苗，主要原因是飛播的種子田間實(shí)際成苗率比水直播高27.1 個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)66.9%。17 隊(duì)水稻生長(zhǎng)趨勢(shì)與16隊(duì)一致。

表2 播種方式對(duì)水稻成苗及用種量的影響

飛播田間實(shí)際成苗率高、可節(jié)約用種量的主要因素是飛播與人工撒種類似，種子由空中落下，半粒谷入泥，有利于水稻扎根成活。飛播種子撒施均勻，到邊到角，無需補(bǔ)種，而水直播機(jī)械接觸壅泥部分和田地邊角需人工補(bǔ)種，增加了部分用種量。綜合全場(chǎng)飛播情況來看，無人機(jī)飛播每667 m2可節(jié)約水稻用種量2.5～4.0 kg，水稻種子按7 元·kg-1計(jì)算，每667 m2可節(jié)約水稻種子成本17.5～28.0元。

2.2 對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

由圖1 可知，飛播基本苗均高于水直播，且飛播水稻的分蘗增長(zhǎng)較快，高峰時(shí)每667 m2苗數(shù)可達(dá)60萬個(gè)，水直播高峰時(shí)每667 m2苗數(shù)僅45 萬個(gè)，從7 月21日高峰苗后的折線圖能夠看出飛播水稻的斜率較大，表明飛播水稻的分蘗消亡速度較快，最終成穗數(shù)略低于水直播。田間也同樣觀察到飛播水稻秧苗質(zhì)量較好，分蘗發(fā)生快而多，但秧苗分布隨機(jī)，不成行，田間通風(fēng)透光性差。水稻分蘗能成穗的條件不僅要有3片以上葉片，擁有獨(dú)立根系，還需要充足的光照，通風(fēng)透光性差是飛播水稻莖蘗成穗率低的主要原因[5]。

圖1 播種方式對(duì)水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

2.3 對(duì)水稻形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

由表3 可知，飛播與水直播在水稻形態(tài)結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)一致，即飛播水稻的基部第一節(jié)間長(zhǎng)、基部第二節(jié)間長(zhǎng)、穗長(zhǎng)、株高均低于水直播水稻，穗下節(jié)間長(zhǎng)差別較小。表明飛播水稻單株長(zhǎng)勢(shì)較弱，生長(zhǎng)量低于水直播水稻。造成這一現(xiàn)象的主要原因可能是飛播水稻高峰苗較大，單株吸收養(yǎng)分偏少、光照偏少。植株較矮、長(zhǎng)勢(shì)較弱、穗長(zhǎng)較短均不利于大穗的形成。

表3 播種方式對(duì)水稻形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 單位：cm

2.4 對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4 可知，實(shí)收產(chǎn)量與理論產(chǎn)量均表現(xiàn)為飛播產(chǎn)量低于水直播產(chǎn)量。從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，飛播產(chǎn)量較低的原因是667 m2穗數(shù)和每穗粒數(shù)的下降：16隊(duì)667 m2穗數(shù)降低0.59 萬穗，每穗粒數(shù)降低5.44 粒；17 隊(duì)667 m2穗數(shù)下降1.27 萬穗，每穗粒數(shù)降低5.17粒。飛播與水直播水稻在結(jié)實(shí)率和千粒重方面差別不大。

表4 播種方式對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

3 小結(jié)與建議

1）飛播水稻產(chǎn)量低于水直播水稻，主要原因是飛播水稻高峰苗量過多，田間通風(fēng)透光性差，莖蘗成穗率低，單株生長(zhǎng)較弱，穗型偏小。2）在飛播667 m2播量減少2.5 kg 左右種子用量的情況下，由于田間實(shí)際成苗率高，基本苗仍較多，且飛播水稻秧苗素質(zhì)好、分蘗快，建議可進(jìn)一步降低飛播播種量，將667 m2基本苗控制在13 萬～15 萬苗。3）在田間出苗上，飛播更加均勻一致，而水直播田間有不少缺塘，本試驗(yàn)為田間割方測(cè)產(chǎn)，挑選區(qū)域均勻度較好，因此割方測(cè)產(chǎn)會(huì)存在一定的誤差，若能整條田單收測(cè)產(chǎn)則會(huì)更加準(zhǔn)確。

綜上所述，在推廣水稻飛播之前建議進(jìn)一步試驗(yàn)示范。1）在年際間做重復(fù)試驗(yàn)，在播種量上需要更加精準(zhǔn)，建立合理基本苗起點(diǎn)，在測(cè)產(chǎn)時(shí)最好能夠單收測(cè)產(chǎn)，進(jìn)一步驗(yàn)證本試驗(yàn)結(jié)果。2）理論上飛播水稻通風(fēng)透光性差，田間小氣候有利于病蟲害的發(fā)生，因此還需增加病蟲害相關(guān)對(duì)比試驗(yàn)[6]。