刁友 朱从桦， 任丹华 余俊奇 罗粞 欧阳裕元， 郑家国 李旭毅，*

（1 四川省农业科学院作物研究所，成都610066；2 作物生理生态及栽培四川省重点实验室，成都611130；3 四川省农机化技术推广总站，成都610041；第一作者：dyyy172@163.com；*通讯作者：lixuyi_2005@126.com）

水稻机械直播近年来逐渐成为我国水稻种植提质增效的重要途径[1-3]。我国一些稻作区尤其是丘陵地区，稻田形状大小不规则、高低起伏，采用大中型直播机容易发生陷车等情况，阻碍了水稻机械直播的应用及快速发展[4]。无人机直播是在水稻机械化种植基础上研制的又一项提质增效新技术，具有作业效率和智能化程度高，劳动强度低，适宜规模化生产等优势，可进一步提高水稻栽培机械化、轻简化和智能化水平，进而节约种植成本，提高生产效率和种植效益[5-6]。农用无人机率先在植保作业、林业监测、作物授粉、数据采集及牧群定位等方面成熟运用。近年来，随着信息控制、导航定位和农用无人机制造突飞猛进的发展，农用无人机被深度开发用于农田撒肥、播种作业等环节[5-8]。自2018年以来，珠海羽人、大疆创新、极飞科技、北方天途、四川飞防等公司陆续推出水稻精量无人直播机，并开展示范推广，推动了水稻无人机直播技术更进一步发展，显著提高了播种作业效率，其播种作业每hm2耗时平均为45 min，播种效率较地面行走式直播机具提高3倍以上、较人工撒直播高10 倍以上[9]。笔者团队立足四川盆地独特的稻作生态条件，自2017 年开始研究水稻无人机播种装备及配套栽培技术，并于2018 年进行了示范推广。本文在现有研究应用基础上总结了水稻无人机直播技术要点，并对该技术未来的发展方向进行探讨，以期进一步推动我国水稻无人机直播技术的高质量发展。

1 水稻无人机直播技术效果

水稻无人机直播技术稳产性好，作业效率高，节本明显[5-6，9]。与机插秧技术相比，无人机直播技术无需提前育秧，省去了拔秧、运秧和移栽环节，极大的降低了劳动强度和生产成本。从表1 可见，与机械精量穴直播相比，无人机直播产量下降不显著；播种作业效率30.0～75.0 min/hm2，播种效率平均提升5 倍以上；作业成本450.0～600.0 元/hm2，节本优势突出。此外，无人机直播水稻不受作业场地限制，等行距条播可以控制水稻行距，达到成行的目的，提高水稻群体通风透光能力，便于田间管理及收获。无人机直播水稻种子在出仓的时候，经管道向下吹射，有一定的向下加速度，能使种子入土更深，可以提高出苗率，实现增产增收。近2年技术示范推广中，以种植大户为载体，做好示范效果，积极培训新型职业农民，大幅加速了水稻机械化直播轻简化、智能化、标准化进程。

表1 水稻常规机械精量穴直播和无人机直播比较（广汉，2019）

2 水稻无人机直播技术的限制因素及应对措施

2.1 抗倒伏防控策略

水稻机械化直播省工节本优势突出，但实际生产中也更易倒伏，不利于机械收获，还严重影响稻米品质和产量[16-18]。提高无人机直播水稻群体抗倒伏能力的方法有：（1）适合直播的品种是高产的保障。因地制宜选用抗逆性强、株形直立、矮壮的优质水稻品种[16，19]。（2）安排合理的种植密度[20-21]。在进行无人机水稻直播作业时，设置好合理的行距，控制播种密度，增加田间通风透光率，最大限度利用光能，培育壮秧，使茎秆粗壮，降低田间倒伏风险和倒伏率。（3）科学灌水和施肥。施足底肥，用好追肥，浅水勤灌，控制群体，减少无效分蘖，孕育大穗[22-23]。（4）综合防治田间病、虫、草害。除草要封闭除草和茎叶除草相结合，减少草害同时也降低了各种病害的发生[10-11，24]。（5）适期直播、适时收获也可降低田间倒伏风险，获得高产[25-26]。

2.2 落田谷防控策略

水稻收获时直接掉落于稻田，次年能够正常萌发的籽粒被称为落田谷。落田谷会与当季水稻争抢生长空间及养分，降低当季直播水稻的有效分蘖数和有效穗数，导致产量下降，还会增加倒伏风险[27-29]。目前解决落田谷造成的不利影响的方法如下：（1）选用落粒性差的品种直播[30]，减少田间落田谷数量，有效从源头上减轻危害。（2）当季水稻收获后，及时深翻整地深埋[27-29]，或催芽后进行一次封闭灭杀，既可为换茬轮作做准备，也能减轻杂草的危害。（3）选择落田谷较少的田块作直播田，尤其是要避免选择已发生过严重倒伏的田块。

3 水稻无人机直播技术要点

3.1 机型选择

水稻直播无人机作业主要分为抛洒、条播两类，播量为22.5～90.0 kg/hm2，飞行作业速度为3.0～6.0 m/s，作业离地高度为0.4～3.0 m，所选机型需具备智能控制、自动避障、漏堵预警、轨迹记录、播种实时监控、稳定性和安全性高等特点。其中，抛洒直播采用圆盘转动将稻种抛甩出仓，种子在田间呈现无序、均匀分布；条播采用1 个或多个播种器将稻种排入定位管道吹出，种子在田间呈现有序成行、均匀分布。综合分析作业田块大小、续航作业时间和驾驶难易程度，通常推荐装载量不低于10.0 kg 的水稻直播无人机，以16.0～20.0 kg 装载量为最佳。抛洒型水稻直播无人机作业幅宽不低于4.0 m；条播型水稻直播无人机播种行距20.0～30.0 cm，种子掉落行内最大幅宽不超过8.0 cm。

3.2 良种配套

根据不同前茬选择生育期适宜、高产、抗倒伏、抗病虫害及抗逆性强的品种，蔬菜茬口选择当地的主导品种，小麦或油菜茬口则应选择生育期比移栽稻短5～10 d 的品种。水稻种子具备较强耐淹能力可提高出苗、成苗率，更能适应冬水田等特殊种植环境，保证出苗质量，进而获得高产。

3.3 稻田耕整

田块在播种前需要进行旋耕平整，开好厢沟和边沟。田面高低差值不超过5.0 cm，麦、油茬口田块需灭茬提浆，田面沉实平整；播种时田面湿润无积水。

3.4 种子处理

播种前，选择晴天将种子摊晒2.0～3.0 h，有芒种子需要脱芒；用浸种剂浸泡24.0～36.0 h，杀菌并打破休眠。播种前用35%丁硫克百威等包衣以防鸟害，包衣完后成于阴凉处晾干备用。

3.5 精量播种

依据品种特征、茬口类型、光热资源等精确控制播种量。通常情况下，杂交稻中千粒重小于25.0 g 的品种播种量为15.0～18.0 kg/hm2，千粒重25.0～30.0 g 的品种播种量为18.0～22.5 kg/hm2；常规籼稻品种播种量为37.5～45.0 kg/hm2，粳稻品种播种量为60.0～75.0 kg/hm2。抛洒型水稻直播无人机作业时应严格控制抛洒均匀度，避免中间区域播量过多、两侧播量过少；条播型水稻直播无人机播种时要控制好作业高度，行内种子靠中心线集中掉落。

3.6 肥水管理

根据地力施足底肥，中等肥力田块全生育期纯氮用量为150.0～180.0 kg/hm2，提倡有机肥和无机肥配合施用。相较于移栽稻，无人机直播水稻在出苗前到幼穗分化前的营养阶段对肥料需求量较大，氮肥宜60%～70%作为基肥、30%～40%作为追肥。避免水稻生育后期过量施氮，导致营养生长期延长、抽穗期推迟，引起贪青陡长，影响产量。

播种前开好排水沟（中沟和边沟），播种时确保田面湿润无积水。播种后至2 叶1 心，土壤表面保持湿润且无积水，保证种子萌发有足够水分，如遇干燥天气可以灌“跑马水”，如遇连续降雨天气应注意田间排水，预防涝害。3 叶期后田间建立1.0～3.0 cm 浅水层，促进分蘖发生。当田间水稻总分蘖数达到预期苗数时（杂交稻苗数达到300.0 万/hm2，常规稻苗数达到325.0 万/hm2）排水搁田，抑制无效分蘖生长，促进水稻根系下扎，促根壮苗，有利于提高水稻生长后期的抗倒伏能力。孕穗期保持浅水，有利于增加籽粒充实度，孕育大穗。抽穗至成熟期采取间歇灌溉，保持根系活力，吸收养分，促根壮秆，减少田间倒伏，增加水稻粒重，获得高产。

3.7 病、虫害防治

无人机直播水稻田间基本苗多，封行早，田间通风透光性较差，增加了病虫害发生的概率，应注意综合防控[10-12]。以单季稻为例，易发生的病害一般有稻瘟病、纹枯病、稻曲病等，需重点防治的虫害有稻蓟马、一代螟虫、二代螟虫、稻飞虱等，应选用高效、低毒、低残留药剂进行防治，实现安全绿色生产。稻瘟病可用三环唑和稻瘟灵等进行防治，6 月下旬为发病高峰期；稻曲病、纹枯病可用爱苗乳油或者井冈霉素对水喷洒进行防治，7 月中、上旬为发病高峰期。

3.8 杂草防控

无人直播水稻田间杂草具有种类多、发生早、时间长、数量大等特点，以化学防治为主，采用“一封、二杀、三补”的杂草防控体系，重视前期封闭除草，降低杂草基数，后期根据杂草发生情况适时进行补杀[13-15]。播种后1～3 d 选用含丁草胺、丙草胺、吡嘧磺隆等成分的化学除草剂进行封闭除草，含安全剂的除草剂可在播种的同时喷施；3 叶1 心期根据草害发生状况，选用含二氯喹啉酸、恶唑酰草胺、苄嘧磺隆等成分的除草剂开展茎叶除草。施用除草剂时应确保田面湿润无积水，施药后间隔24.0 h 再灌3.0～5.0 cm 水层，并维持3～5 d。

3.9 适时收获

田间95%以上的谷粒黄熟时是最佳收获期，灌浆度高，籽粒饱满，此时收获能兼顾产量和品质。根据水稻品种、播种时间、烘干能力，分时间段收获，以便提高稻米品质。

4 展望

目前，水稻直播无人机主要以电力为主，大部分机型载重量仅为10～30 kg；单架次起飞有效播种作业时间15 min 左右，大面积持续作业需要频繁更换电池，不能持久续航作业成为制约水稻直播作业效率大幅提升的瓶颈。水稻直播无人机载重量、作业续航能力都有待提升。为此，水稻直播无人机改进方向为：（1）研发使用新材料，降低机体本身质量，提升载重量。（2）改进电池组材料，增加蓄电量，减少更换电池组的次数，提高有效作业时间。（3）提高无人机播种轨迹定位精度和播种精准度，目前无人机条播成线但不直，且种子落地宽幅不稳定，成苗后生长仍显杂乱，种子落地宽幅应控制在3.0～5.0 cm，使成行的效果更好。（4）提高播量控制精度，由于不同水稻品种的粒形、粒重存在较大差异，现有水稻播种无人机管道适应性较差，造成播量不精准，种子掉落不流畅等，需改进无人机播种管道，使其达到广适性强的要求，适宜各种粒形种子。（5）选育适合无人机播种特性的配套品种，使播种更流畅，播量更精准。此外，水稻无人机直播不仅要满足传统直播种植模式的要求，还要满足多元化种植要求，水、旱条件下皆可播种，尤其是要满足丘陵区的冬水田生产。水稻种子需要耐淹性强才能苗齐苗全，为丰产高产奠定基础，实现节本增产增收的目标。完善优化配套栽培技术，结合配套机具及种植技术，优化提升成套种植技术，提供关键技术指导，培训更多的水稻直播无人机操作机手，面向大众提供服务，开发一机多用功能，逐步实现播种、施肥、植保仅1 台机器就可完成。