刁友 朱從樺， 任丹華 余俊奇 羅粞 歐陽裕元， 鄭家國 李旭毅，*

（1 四川省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所，成都610066；2 作物生理生態(tài)及栽培四川省重點實驗室，成都611130；3 四川省農(nóng)機化技術(shù)推廣總站，成都610041；第一作者：dyyy172@163.com；*通訊作者：lixuyi_2005@126.com）

水稻機械直播近年來逐漸成為我國水稻種植提質(zhì)增效的重要途徑[1-3]。我國一些稻作區(qū)尤其是丘陵地區(qū)，稻田形狀大小不規(guī)則、高低起伏，采用大中型直播機容易發(fā)生陷車等情況，阻礙了水稻機械直播的應用及快速發(fā)展[4]。無人機直播是在水稻機械化種植基礎(chǔ)上研制的又一項提質(zhì)增效新技術(shù)，具有作業(yè)效率和智能化程度高，勞動強度低，適宜規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢，可進一步提高水稻栽培機械化、輕簡化和智能化水平，進而節(jié)約種植成本，提高生產(chǎn)效率和種植效益[5-6]。農(nóng)用無人機率先在植保作業(yè)、林業(yè)監(jiān)測、作物授粉、數(shù)據(jù)采集及牧群定位等方面成熟運用。近年來，隨著信息控制、導航定位和農(nóng)用無人機制造突飛猛進的發(fā)展，農(nóng)用無人機被深度開發(fā)用于農(nóng)田撒肥、播種作業(yè)等環(huán)節(jié)[5-8]。自2018年以來，珠海羽人、大疆創(chuàng)新、極飛科技、北方天途、四川飛防等公司陸續(xù)推出水稻精量無人直播機，并開展示范推廣，推動了水稻無人機直播技術(shù)更進一步發(fā)展，顯著提高了播種作業(yè)效率，其播種作業(yè)每hm2耗時平均為45 min，播種效率較地面行走式直播機具提高3倍以上、較人工撒直播高10 倍以上[9]。筆者團隊立足四川盆地獨特的稻作生態(tài)條件，自2017 年開始研究水稻無人機播種裝備及配套栽培技術(shù)，并于2018 年進行了示范推廣。本文在現(xiàn)有研究應用基礎(chǔ)上總結(jié)了水稻無人機直播技術(shù)要點，并對該技術(shù)未來的發(fā)展方向進行探討，以期進一步推動我國水稻無人機直播技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展。

1 水稻無人機直播技術(shù)效果

水稻無人機直播技術(shù)穩(wěn)產(chǎn)性好，作業(yè)效率高，節(jié)本明顯[5-6，9]。與機插秧技術(shù)相比，無人機直播技術(shù)無需提前育秧，省去了拔秧、運秧和移栽環(huán)節(jié)，極大的降低了勞動強度和生產(chǎn)成本。從表1 可見，與機械精量穴直播相比，無人機直播產(chǎn)量下降不顯著；播種作業(yè)效率30.0～75.0 min/hm2，播種效率平均提升5 倍以上；作業(yè)成本450.0～600.0 元/hm2，節(jié)本優(yōu)勢突出。此外，無人機直播水稻不受作業(yè)場地限制，等行距條播可以控制水稻行距，達到成行的目的，提高水稻群體通風透光能力，便于田間管理及收獲。無人機直播水稻種子在出倉的時候，經(jīng)管道向下吹射，有一定的向下加速度，能使種子入土更深，可以提高出苗率，實現(xiàn)增產(chǎn)增收。近2年技術(shù)示范推廣中，以種植大戶為載體，做好示范效果，積極培訓新型職業(yè)農(nóng)民，大幅加速了水稻機械化直播輕簡化、智能化、標準化進程。

表1 水稻常規(guī)機械精量穴直播和無人機直播比較（廣漢，2019）

2 水稻無人機直播技術(shù)的限制因素及應對措施

2.1 抗倒伏防控策略

水稻機械化直播省工節(jié)本優(yōu)勢突出，但實際生產(chǎn)中也更易倒伏，不利于機械收獲，還嚴重影響稻米品質(zhì)和產(chǎn)量[16-18]。提高無人機直播水稻群體抗倒伏能力的方法有：（1）適合直播的品種是高產(chǎn)的保障。因地制宜選用抗逆性強、株形直立、矮壯的優(yōu)質(zhì)水稻品種[16，19]。（2）安排合理的種植密度[20-21]。在進行無人機水稻直播作業(yè)時，設(shè)置好合理的行距，控制播種密度，增加田間通風透光率，最大限度利用光能，培育壯秧，使莖稈粗壯，降低田間倒伏風險和倒伏率。（3）科學灌水和施肥。施足底肥，用好追肥，淺水勤灌，控制群體，減少無效分蘗，孕育大穗[22-23]。（4）綜合防治田間病、蟲、草害。除草要封閉除草和莖葉除草相結(jié)合，減少草害同時也降低了各種病害的發(fā)生[10-11，24]。（5）適期直播、適時收獲也可降低田間倒伏風險，獲得高產(chǎn)[25-26]。

2.2 落田谷防控策略

水稻收獲時直接掉落于稻田，次年能夠正常萌發(fā)的籽粒被稱為落田谷。落田谷會與當季水稻爭搶生長空間及養(yǎng)分，降低當季直播水稻的有效分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，導致產(chǎn)量下降，還會增加倒伏風險[27-29]。目前解決落田谷造成的不利影響的方法如下：（1）選用落粒性差的品種直播[30]，減少田間落田谷數(shù)量，有效從源頭上減輕危害。（2）當季水稻收獲后，及時深翻整地深埋[27-29]，或催芽后進行一次封閉滅殺，既可為換茬輪作做準備，也能減輕雜草的危害。（3）選擇落田谷較少的田塊作直播田，尤其是要避免選擇已發(fā)生過嚴重倒伏的田塊。

3 水稻無人機直播技術(shù)要點

3.1 機型選擇

水稻直播無人機作業(yè)主要分為拋灑、條播兩類，播量為22.5～90.0 kg/hm2，飛行作業(yè)速度為3.0～6.0 m/s，作業(yè)離地高度為0.4～3.0 m，所選機型需具備智能控制、自動避障、漏堵預警、軌跡記錄、播種實時監(jiān)控、穩(wěn)定性和安全性高等特點。其中，拋灑直播采用圓盤轉(zhuǎn)動將稻種拋甩出倉，種子在田間呈現(xiàn)無序、均勻分布；條播采用1 個或多個播種器將稻種排入定位管道吹出，種子在田間呈現(xiàn)有序成行、均勻分布。綜合分析作業(yè)田塊大小、續(xù)航作業(yè)時間和駕駛難易程度，通常推薦裝載量不低于10.0 kg 的水稻直播無人機，以16.0～20.0 kg 裝載量為最佳。拋灑型水稻直播無人機作業(yè)幅寬不低于4.0 m；條播型水稻直播無人機播種行距20.0～30.0 cm，種子掉落行內(nèi)最大幅寬不超過8.0 cm。

3.2 良種配套

根據(jù)不同前茬選擇生育期適宜、高產(chǎn)、抗倒伏、抗病蟲害及抗逆性強的品種，蔬菜茬口選擇當?shù)氐闹鲗贩N，小麥或油菜茬口則應選擇生育期比移栽稻短5～10 d 的品種。水稻種子具備較強耐淹能力可提高出苗、成苗率，更能適應冬水田等特殊種植環(huán)境，保證出苗質(zhì)量，進而獲得高產(chǎn)。

3.3 稻田耕整

田塊在播種前需要進行旋耕平整，開好廂溝和邊溝。田面高低差值不超過5.0 cm，麥、油茬口田塊需滅茬提漿，田面沉實平整；播種時田面濕潤無積水。

3.4 種子處理

播種前，選擇晴天將種子攤曬2.0～3.0 h，有芒種子需要脫芒；用浸種劑浸泡24.0～36.0 h，殺菌并打破休眠。播種前用35%丁硫克百威等包衣以防鳥害，包衣完后成于陰涼處晾干備用。

3.5 精量播種

依據(jù)品種特征、茬口類型、光熱資源等精確控制播種量。通常情況下，雜交稻中千粒重小于25.0 g 的品種播種量為15.0～18.0 kg/hm2，千粒重25.0～30.0 g 的品種播種量為18.0～22.5 kg/hm2；常規(guī)秈稻品種播種量為37.5～45.0 kg/hm2，粳稻品種播種量為60.0～75.0 kg/hm2。拋灑型水稻直播無人機作業(yè)時應嚴格控制拋灑均勻度，避免中間區(qū)域播量過多、兩側(cè)播量過少；條播型水稻直播無人機播種時要控制好作業(yè)高度，行內(nèi)種子靠中心線集中掉落。

3.6 肥水管理

根據(jù)地力施足底肥，中等肥力田塊全生育期純氮用量為150.0～180.0 kg/hm2，提倡有機肥和無機肥配合施用。相較于移栽稻，無人機直播水稻在出苗前到幼穗分化前的營養(yǎng)階段對肥料需求量較大，氮肥宜60%～70%作為基肥、30%～40%作為追肥。避免水稻生育后期過量施氮，導致營養(yǎng)生長期延長、抽穗期推遲，引起貪青陡長，影響產(chǎn)量。

播種前開好排水溝（中溝和邊溝），播種時確保田面濕潤無積水。播種后至2 葉1 心，土壤表面保持濕潤且無積水，保證種子萌發(fā)有足夠水分，如遇干燥天氣可以灌“跑馬水”，如遇連續(xù)降雨天氣應注意田間排水，預防澇害。3 葉期后田間建立1.0～3.0 cm 淺水層，促進分蘗發(fā)生。當田間水稻總分蘗數(shù)達到預期苗數(shù)時（雜交稻苗數(shù)達到300.0 萬/hm2，常規(guī)稻苗數(shù)達到325.0 萬/hm2）排水擱田，抑制無效分蘗生長，促進水稻根系下扎，促根壯苗，有利于提高水稻生長后期的抗倒伏能力。孕穗期保持淺水，有利于增加籽粒充實度，孕育大穗。抽穗至成熟期采取間歇灌溉，保持根系活力，吸收養(yǎng)分，促根壯稈，減少田間倒伏，增加水稻粒重，獲得高產(chǎn)。

3.7 病、蟲害防治

無人機直播水稻田間基本苗多，封行早，田間通風透光性較差，增加了病蟲害發(fā)生的概率，應注意綜合防控[10-12]。以單季稻為例，易發(fā)生的病害一般有稻瘟病、紋枯病、稻曲病等，需重點防治的蟲害有稻薊馬、一代螟蟲、二代螟蟲、稻飛虱等，應選用高效、低毒、低殘留藥劑進行防治，實現(xiàn)安全綠色生產(chǎn)。稻瘟病可用三環(huán)唑和稻瘟靈等進行防治，6 月下旬為發(fā)病高峰期；稻曲病、紋枯病可用愛苗乳油或者井岡霉素對水噴灑進行防治，7 月中、上旬為發(fā)病高峰期。

3.8 雜草防控

無人直播水稻田間雜草具有種類多、發(fā)生早、時間長、數(shù)量大等特點，以化學防治為主，采用“一封、二殺、三補”的雜草防控體系，重視前期封閉除草，降低雜草基數(shù)，后期根據(jù)雜草發(fā)生情況適時進行補殺[13-15]。播種后1～3 d 選用含丁草胺、丙草胺、吡嘧磺隆等成分的化學除草劑進行封閉除草，含安全劑的除草劑可在播種的同時噴施；3 葉1 心期根據(jù)草害發(fā)生狀況，選用含二氯喹啉酸、惡唑酰草胺、芐嘧磺隆等成分的除草劑開展莖葉除草。施用除草劑時應確保田面濕潤無積水，施藥后間隔24.0 h 再灌3.0～5.0 cm 水層，并維持3～5 d。

3.9 適時收獲

田間95%以上的谷粒黃熟時是最佳收獲期，灌漿度高，籽粒飽滿，此時收獲能兼顧產(chǎn)量和品質(zhì)。根據(jù)水稻品種、播種時間、烘干能力，分時間段收獲，以便提高稻米品質(zhì)。

4 展望

目前，水稻直播無人機主要以電力為主，大部分機型載重量僅為10～30 kg；單架次起飛有效播種作業(yè)時間15 min 左右，大面積持續(xù)作業(yè)需要頻繁更換電池，不能持久續(xù)航作業(yè)成為制約水稻直播作業(yè)效率大幅提升的瓶頸。水稻直播無人機載重量、作業(yè)續(xù)航能力都有待提升。為此，水稻直播無人機改進方向為：（1）研發(fā)使用新材料，降低機體本身質(zhì)量，提升載重量。（2）改進電池組材料，增加蓄電量，減少更換電池組的次數(shù)，提高有效作業(yè)時間。（3）提高無人機播種軌跡定位精度和播種精準度，目前無人機條播成線但不直，且種子落地寬幅不穩(wěn)定，成苗后生長仍顯雜亂，種子落地寬幅應控制在3.0～5.0 cm，使成行的效果更好。（4）提高播量控制精度，由于不同水稻品種的粒形、粒重存在較大差異，現(xiàn)有水稻播種無人機管道適應性較差，造成播量不精準，種子掉落不流暢等，需改進無人機播種管道，使其達到廣適性強的要求，適宜各種粒形種子。（5）選育適合無人機播種特性的配套品種，使播種更流暢，播量更精準。此外，水稻無人機直播不僅要滿足傳統(tǒng)直播種植模式的要求，還要滿足多元化種植要求，水、旱條件下皆可播種，尤其是要滿足丘陵區(qū)的冬水田生產(chǎn)。水稻種子需要耐淹性強才能苗齊苗全，為豐產(chǎn)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)節(jié)本增產(chǎn)增收的目標。完善優(yōu)化配套栽培技術(shù)，結(jié)合配套機具及種植技術(shù)，優(yōu)化提升成套種植技術(shù)，提供關(guān)鍵技術(shù)指導，培訓更多的水稻直播無人機操作機手，面向大眾提供服務，開發(fā)一機多用功能，逐步實現(xiàn)播種、施肥、植保僅1 臺機器就可完成。