无人机飞播对水稻生长及产量的影响试验

许更文，杨 灿

[光明农业发展（集团）有限公司上农种植业中心，江苏大丰 224151]

农用无人机发展迅速，其以轻简、便捷、高效的特点深受农业生产者喜爱[1-2]。近年来，光明农业发展（集团）有限公司上农种植业中心（以下简称上农种植业中心）水稻种植已全面普及无人机施肥、喷药，但无人机在水稻播种上的应用较少，2021 年仅试验1 条田飞播，2022 年增加到约133.33 hm2。然而，无人机飞播的作业参数、用种量，飞播水稻的成苗率、产量等方面还缺乏相关数据[3]。为了探究无人机飞播对水稻生长及产量的影响，上农种植业中心开展了田间试验。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试水稻品种为南粳9108，无人机机型分别为大疆T30、大疆T40。

1.2 试验地概况

试验于2022年在上农种植业中心16生产队的1排7 号、17 生产队的2 排10 号进行。上农种植业中心地处黄海湿地，土质为砂壤土，土壤偏盐碱，试验田pH值为8.27，水溶性盐含量2.5 g·kg-1，有机质含量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，速效钾含量174.2 mg·kg-1。

16 队1 排7 号试验田面积为8.8 hm2，东格、西格各4.4 hm2，地理坐标为北纬33°20′16″、东经120°36′28″；17 队2 排10 号试验田面积为8.0 hm2，东格、西格各4.0 hm2，地理坐标为北纬33°21′37″、东经120°36′04″。

1.3 试验设计

16 队和17 队为同1 条田的东西格对比，播种方式及播种量见表1。各处理其他栽培及植保措施均相同。

表1 各处理组播种安排

无人机飞播主要考虑种子播撒的均匀度，对均匀度影响较大的是播种宽幅，播种宽幅过大会出现出苗不匀的现象，播种宽幅过窄种子重叠较多，播种效率下降。经试验探索，大疆T30的播种宽幅设定在4.5 m较为合理，大疆T40 播种宽幅设定在5.0 m 较为合理。飞行高度和播撒盘转速对播种宽幅也有一定影响，飞行高度越高、播撒盘转速越快，播种宽幅也越宽，一般大疆T30 的飞行高度在3.5 m、播撒盘转速在800～1 000 r·min-1，大疆T40 飞行高度在4.0 m、播撒盘转速在800～1 000 r·min-1。飞行速度与播种量有关，播种量越大速度越慢，一般自动生成，不需要设定，本次试验大疆T30、T40飞行速度均为5～6 m·s-1。

水稻直播一般需要将种子浸种催芽后进行播种，无人机播种箱底部有转动装置确保种子播撒顺畅，因此水稻种子催芽不宜过长，芽长一般需要控制在半粒谷以内。芽头过长会造成水稻种子机械损伤，也会出现实际播量小于设定播量的情况[4]。

1.4 调查项目及方法

1.4.1 水稻成苗率调查

田间实际成苗率的计算公式为：

式中：T为水稻田间实际成苗率；D为单位面积成苗数，飞播使用0.5 m×0.5 m 的框子随机框取区域调查单位面积成苗数，水直播调查长势均匀畦面的单位面积成苗数；W为水稻种子千粒重，在水稻种子浸种前调查水稻种子千粒重，g；S为水稻种子发芽率，浸种催芽后，播种前，调查水稻发芽率；B为水稻播种量，kg。

1.4.2 水稻茎蘖动态调查

在水稻4 叶期，定点调查水稻茎蘖动态，飞播使用0.5 m×0.5 m 的框子取4 个点进行调查，水直播选取有代表性的4行，每行选择连续的1 m进行调查。

1.4.3 植株形态特征调查

水稻成熟期，在各田块随机取10穴，测量其主茎的基部第一节间长、基部第二节间长、穗下节间长、穗长和株高等形态指标。

1.4.4 产量及其构成因素调查

水稻成熟期对各田块考种，测667 m2穗数、每穗粒数、结实率和千粒重，并随机取4 个0.25 m2的水稻植株穗子于网袋中，进行晒干、脱粒测量割方产量。

1.5 数据处理

本试验所有数据使用WPS Office 软件进行处理、统计分析和绘图。

2 结果与分析

2.1 对水稻成苗率的影响

表2 为播种方式对水稻成苗影响的相关数据。由表可知，16队飞播用种量较水直播降低3.5 kg/667 m2，种子发芽率一致，飞播基本苗较水直播反而增加了2.82 万苗，主要原因是飞播的种子田间实际成苗率比水直播高27.1 个百分点，达66.9%。17 队水稻生长趋势与16队一致。

表2 播种方式对水稻成苗及用种量的影响

飞播田间实际成苗率高、可节约用种量的主要因素是飞播与人工撒种类似，种子由空中落下，半粒谷入泥，有利于水稻扎根成活。飞播种子撒施均匀，到边到角，无需补种，而水直播机械接触壅泥部分和田地边角需人工补种，增加了部分用种量。综合全场飞播情况来看，无人机飞播每667 m2可节约水稻用种量2.5～4.0 kg，水稻种子按7 元·kg-1计算，每667 m2可节约水稻种子成本17.5～28.0元。

2.2 对水稻茎蘖动态的影响

由图1 可知，飞播基本苗均高于水直播，且飞播水稻的分蘖增长较快，高峰时每667 m2苗数可达60万个，水直播高峰时每667 m2苗数仅45 万个，从7 月21日高峰苗后的折线图能够看出飞播水稻的斜率较大，表明飞播水稻的分蘖消亡速度较快，最终成穗数略低于水直播。田间也同样观察到飞播水稻秧苗质量较好，分蘖发生快而多，但秧苗分布随机，不成行，田间通风透光性差。水稻分蘖能成穗的条件不仅要有3片以上叶片，拥有独立根系，还需要充足的光照，通风透光性差是飞播水稻茎蘖成穗率低的主要原因[5]。

图1 播种方式对水稻茎蘖动态的影响

2.3 对水稻形态结构的影响

由表3 可知，飞播与水直播在水稻形态结构上表现一致，即飞播水稻的基部第一节间长、基部第二节间长、穗长、株高均低于水直播水稻，穗下节间长差别较小。表明飞播水稻单株长势较弱，生长量低于水直播水稻。造成这一现象的主要原因可能是飞播水稻高峰苗较大，单株吸收养分偏少、光照偏少。植株较矮、长势较弱、穗长较短均不利于大穗的形成。

表3 播种方式对水稻形态结构的影响 单位：cm

2.4 对水稻产量及其构成因素的影响

由表4 可知，实收产量与理论产量均表现为飞播产量低于水直播产量。从产量构成因素看，飞播产量较低的原因是667 m2穗数和每穗粒数的下降：16队667 m2穗数降低0.59 万穗，每穗粒数降低5.44 粒；17 队667 m2穗数下降1.27 万穗，每穗粒数降低5.17粒。飞播与水直播水稻在结实率和千粒重方面差别不大。

表4 播种方式对水稻产量及其构成因素的影响

3 小结与建议

1）飞播水稻产量低于水直播水稻，主要原因是飞播水稻高峰苗量过多，田间通风透光性差，茎蘖成穗率低，单株生长较弱，穗型偏小。2）在飞播667 m2播量减少2.5 kg 左右种子用量的情况下，由于田间实际成苗率高，基本苗仍较多，且飞播水稻秧苗素质好、分蘖快，建议可进一步降低飞播播种量，将667 m2基本苗控制在13 万～15 万苗。3）在田间出苗上，飞播更加均匀一致，而水直播田间有不少缺塘，本试验为田间割方测产，挑选区域均匀度较好，因此割方测产会存在一定的误差，若能整条田单收测产则会更加准确。

综上所述，在推广水稻飞播之前建议进一步试验示范。1）在年际间做重复试验，在播种量上需要更加精准，建立合理基本苗起点，在测产时最好能够单收测产，进一步验证本试验结果。2）理论上飞播水稻通风透光性差，田间小气候有利于病虫害的发生，因此还需增加病虫害相关对比试验[6]。