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        無人機飛播對水稻生長及產(chǎn)量的影響試驗

        2023-07-26 11:17:56許更文
        南方農(nóng)業(yè) 2023年9期
        關(guān)鍵詞:飛播種量成苗

        許更文,楊 燦

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

        農(nóng)用無人機發(fā)展迅速,其以輕簡、便捷、高效的特點深受農(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)有限公司上農(nóng)種植業(yè)中心(以下簡稱上農(nóng)種植業(yè)中心)水稻種植已全面普及無人機施肥、噴藥,但無人機在水稻播種上的應(yīng)用較少,2021 年僅試驗1 條田飛播,2022 年增加到約133.33 hm2。然而,無人機飛播的作業(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]。為了探究無人機飛播對水稻生長及產(chǎn)量的影響,上農(nóng)種植業(yè)中心開展了田間試驗。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        供試水稻品種為南粳9108,無人機機型分別為大疆T30、大疆T40。

        1.2 試驗地概況

        試驗于2022年在上農(nóng)種植業(yè)中心16生產(chǎn)隊的1排7 號、17 生產(chǎn)隊的2 排10 號進(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,試驗田pH值為8.27,水溶性鹽含量2.5 g·kg-1,有機質(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1 排7 號試驗田面積為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2 排10 號試驗田面積為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 試驗設(shè)計

        16 隊和17 隊為同1 條田的東西格對比,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

        無人機飛播主要考慮種子播撒的均勻度,對均勻度影響較大的是播種寬幅,播種寬幅過大會出現(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,一般自動生成,不需要設(shè)定,本次試驗大疆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,無人機播種箱底部有轉(zhuǎn)動裝置確保種子播撒順暢,因此水稻種子催芽不宜過長,芽長一般需要控制在半粒谷以內(nèi)。芽頭過長會造成水稻種子機械損傷,也會出現(xiàn)實際播量小于設(shè)定播量的情況[4]。

        1.4 調(diào)查項目及方法

        1.4.1 水稻成苗率調(diào)查

        田間實際成苗率的計算公式為:

        式中:T為水稻田間實際成苗率;D為單位面積成苗數(shù),飛播使用0.5 m×0.5 m 的框子隨機框取區(qū)域調(diào)查單位面積成苗數(shù),水直播調(diào)查長勢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 水稻莖蘗動態(tài)調(diào)查

        在水稻4 葉期,定點調(diào)查水稻莖蘗動態(tài),飛播使用0.5 m×0.5 m 的框子取4 個點進(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,在各田塊隨機取10穴,測量其主莖的基部第一節(jié)間長、基部第二節(jié)間長、穗下節(jié)間長、穗長和株高等形態(tài)指標(biāo)。

        1.4.4 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素調(diào)查

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

        1.5 數(shù)據(jù)處理

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

        2 結(jié)果與分析

        2.1 對水稻成苗率的影響

        表2 為播種方式對水稻成苗影響的相關(guān)數(shù)據(jù)。由表可知,16隊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際成苗率比水直播高27.1 個百分點,達(dá)66.9%。17 隊水稻生長趨勢與16隊一致。

        表2 播種方式對水稻成苗及用種量的影響

        飛播田間實際成苗率高、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,無需補種,而水直播機械接觸壅泥部分和田地邊角需人工補種,增加了部分用種量。綜合全場飛播情況來看,無人機飛播每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計算,每667 m2可節(jié)約水稻種子成本17.5~28.0元。

        2.2 對水稻莖蘗動態(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較快,高峰時每667 m2苗數(shù)可達(dá)60萬個,水直播高峰時每667 m2苗數(shù)僅45 萬個,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,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 播種方式對水稻莖蘗動態(tài)的影響

        2.3 對水稻形態(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、基部第二節(jié)間長、穗長、株高均低于水直播水稻,穗下節(jié)間長差別較小。表明飛播水稻單株長勢較弱,生長量低于水直播水稻。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、長勢較弱、穗長較短均不利于大穗的形成。

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

        2.4 對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

        由表4 可知,實收產(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667 m2穗數(shù)降低0.59 萬穗,每穗粒數(shù)降低5.44 粒;17 隊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)實率和千粒重方面差別不大。

        表4 播種方式對水稻產(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,本試驗為田間割方測產(chǎn),挑選區(qū)域均勻度較好,因此割方測產(chǎn)會存在一定的誤差,若能整條田單收測產(chǎn)則會更加準(zhǔn)確。

        綜上所述,在推廣水稻飛播之前建議進(jìn)一步試驗示范。1)在年際間做重復(fù)試驗,在播種量上需要更加精準(zhǔn),建立合理基本苗起點,在測產(chǎn)時最好能夠單收測產(chǎn),進(jìn)一步驗證本試驗結(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)對比試驗[6]。

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