杂交水稻种子生产无人飞行器授粉技术初步研究

传统的杂交水稻种子生产插秧和赶花授粉环节需要大量的季节性集中用农业劳动力, 在新形势下农业劳动力紧缺, 且工资高, 种子生产大户经常无法请来所需季节性劳动力, 制约了杂交水稻种子规模化生产, 影响制种面积的稳定扩大, 长此以往必将影响杂交水稻种子供应或造成价格较大波动。机插秧和无人飞行器授粉具有节省劳动力的现实意义。为推进垫江县全国杂交水稻种子生产基地县建设, 试验示范杂交水稻种子生产全程机械化, 笔者于2015年与农机、种子、农技等多名技术人员合作开展了初步研究, 并与同一生产大户大面积同一品种生产进行对比, 现将试验示范初步结果报告如下。

1 试验示范材料与方法

1.1 地点、规模、环境

地点在重庆市垫江县普顺镇东湖村3社。面积7.196 hm2, 其中试验示范的“机耕+机插秧+无人飞行器授粉+机收”等环节机械化2 hm2、“机耕+传统人工插秧+传统人工授粉+机收”5.196 hm2。境内地势平坦, 土壤肥沃, 水资源丰富, 属亚热带湿润季风气候区, 年均气温17℃左右, 年均降雨量1194 mm, 无霜期296 d。

1.2 品种及主要机械设备

品种:粤优938 (粤泰A×R938) 。四川龙安种业有限公司委托重庆市垫江县普顺镇东湖村3社杂交水稻种子生产大户黄树平负责生产。

插秧机:协力XL2Z-10独轮乘坐式水稻插秧机。

无人飞行器:YR-GSF10。

专用育秧硬盘:60 cm×33 cm纵中分两格。

1.3 试验示范方法

立足机械化, 满足机耕、机插秧、无人飞行器授粉、机收等环节机械化。育秧, 就近专用硬盘稀泥地膜育秧, 水育旱管。田间管理, 肥、水、化控等措施与杂交水稻传统种子生产一致。

1.3.1 处理设置

无人飞行器授粉试验设计父母本行比分别为2︰10、3︰20、4︰30三个母本机插宽幅梯度, 两期父本人工间栽, 分别与2︰10“传统人工栽插+人工传统竹竿赶花授粉”方式邻田对比, 对比组分别是 (各处理3块田块) :A (CK) . (2︰10) “机耕+人插+人工传统授粉+机收”, B. (2︰10) “机耕+机插+人工授粉+机收”, C. (2︰10) “机耕+人插+无人飞行器授粉+机收”, D. (2︰10) “机耕+机插+无人飞行器授粉+机收”, E. (3︰20) “机耕+机插+无人飞行器授粉+机收”, F. (4︰30) “机耕+机插+无人飞行器授粉+机收”。

1.3.2 授粉

开花时段每天无人飞行器授粉2次 (10: 30—13: 00) , 共10 d、20次, 随父本行顺行, 均速, 飞行高度3.5 m左右。对比田块同时进行人工传统竹竿赶花授粉。

1.3.3 测产

理论测产:每个处理类别取3块, 分别量取行比带幅和母本窝行距, 每块选3个样点9丛样本, 纵向离田埂3 m样点1→再距5 m样点2→又距5 m样点3;横向每个样点定距取3丛样本, 2︰10处理取第3→6→9丛全部种穗, 3︰20和4︰30处理分别取第5→10→15丛全部种穗, 按样点相同纵向丛序合并装入网袋, 附标签, 随后室内详细考查穗数、着粒数、实粒数、千粒重, 计理论产量。

实际计产:每个处理类别田块至少取60 m2现场实收鲜重计数填表, 取2 kg装袋附标签带回晒干除杂, 计算实际产量。

大面积产量按交售总产计算667 m2产量。

2 试验示范结果与分析

2.1 结果分析

试验示范结果列于表1。

(1) 有效穗:随行比增大有效穗增多, 轻简增加密度和有效穗。杂交水稻种子生产母本机插秧是可行的, 应推广机插秧。

(2) 结实率:2︰10相同行比间无人飞行器与人工传统授粉差异不明显, (2︰10) 、 (3︰20) 无人飞行器授粉结实率在34%~41.2%, 平均38.9%, 比A (CK) 人插传统授粉高0.1个百分点, 在行比3︰20内无人飞行器授粉结实率与传统授粉结实率相对一致, 无人飞行器授粉在生产上是可行的。

(3) 穗粒数:2︰10相同行比间无人飞行器授粉与人工传统授粉差异不明显, 2︰10和3︰20穗粒数在57.6~64.2, 平均61.75, 与B (2︰10) 人工传统授粉接近, 在行比3︰20内无人飞行器授粉是可行的。

(4) 理论产量:2︰10、3︰20和4︰30无人飞行器授粉667 m2理论产量分别比A (CK) (2︰10) 人工传统授粉增产48.6 kg、64.4 kg、29.4 kg, 无人飞行器授粉产量优于传统授粉产量, 主要是机插秧使有效穗增加。

(5) 挖方实产:无人飞行器授粉的C, D, E, F的667 m2产量在152.7~213.8 kg, 平均184.1 kg, 比A (CK) (2︰10) 增产12.9%。

(6) 与大面积产量比较:7.196 hm2大面积的实收总产量17146 kg, 667 m2平均产量158.8 kg, 比试验示范A (CK) 低4.3 kg, 比不同行比无人飞行器授粉低25.3 kg, 充分证明在行比4︰30内无人飞行器是可行的, 3︰20行比内是能够增产的。

2.2 投入产出分析

2.2.1 投入

农业生产资料投入完全一致, 这里只对插秧和授粉方式分析, 667 m2劳动力投入“机插秧+无人飞行器授粉”为140元, “人工插秧+人工传统授粉”为352元, 前者节省投入212元 (表2) 。

2.2.2 产出

挖方实产4︰30行比内无人飞行器授粉667 m2平均产量184.1 kg, 比A (CK) (2︰10) 增加21 kg, 按收购价11元/kg计, 增产值231元;667 m2节省劳动力投入212元, 合计增收443元。

杂交水稻种子生产通过“机耕+机插秧+无人飞行器授粉+机收”等环节机械化, 能稳定传统杂交水稻种子生产产量, 甚至优于传统生产, 在当今农村劳动力极度紧缺的情况下, 大大节省劳动力投入, 发挥农业机械效益, 推进杂交水稻种子生产。

3 小结与讨论

3.1 关于未设正规试验的说明

由于无人飞行器授粉作业半径大, 很难在同田内设定栽插方式、行比、授粉方式等处理的正规试验, 故只设定邻田平均对比。

3.2 避免障碍物

无人飞行器起降要有较为开阔的空间, 正常作业时离地面3.5 m左右, 要选择田边无树木、田间无农用电网等区域, 以便正常作业。

3.3 增强电池电量

电池溶电量有限, 飞行时间短, 需要注意报警提示紧急降落, 更换电池, 同时建议研发机构在电池溶电量上加大研发力度。

3.4 遵循杂交水稻种子生产技术规程

本文重点研究的是机插秧和无人飞行器授粉, 不改变杂交水稻种子生产技术, 如播种期、花期、病虫防治、赤霉素施用、田间管理等, 只是由原来的“人工栽插秧+传统授粉”改进为“机耕+机插秧+无人飞行器授粉+机收”等环节机械化。

3.5 继续探索研究行比和母本带幅

(2︰10) 、 (3︰20) 无人飞行器授粉是完全可行的, 甚至优于传统授粉产量, 但 (4︰30) 部分田块结实和产量不均稳, 有的田块虽然有效穗增加但产量下降, 需要进一步探索研究。

摘要：2015年, 在重庆市垫江县试验示范杂交水稻种子生产全程机械化, 与同一生产大户大面积同一品种生产进行对比。结果表明, 杂交水稻种子生产母本机插秧是可行的;在行比3︰20内无人飞行器授粉结实率、穗粒数与传统授粉相对一致, 无人飞行器授粉产量优于传统授粉产量, 主要是机插秧使有效穗增加;4︰30行比内无人飞行器授粉667 m2平均实际产量184.1 kg, 比传统授粉增收443元。

关键词：杂交水稻,种子生产,无人飞行器授粉,全程机械化,试验示范