水稻無人機直播產量、效益分析及技術要點

童紀氚 戎雪利 任萍 褚光 王丹英*

（1 慈溪市農業機械化技術推廣中心，浙江 慈溪 315300；2 中國水稻研究所，杭州 310006；3 余姚市農業機械化技術推廣中心，浙江 余姚 315400；*通信作者：wangdanying@caas.cn）

2020 年，我國水稻耕、種、收的機械化率分別為98.35%、56.30%和97.73%，水稻耕作和收獲環節已基本實現了機械化，但種植環節的機械化水平不高且區域發展不平衡，種植機械化仍然是水稻生產機械化的薄弱環節[1]。我國水稻機械化種植方式主要有機插、機拋和機直播，其中機插秧占到80%以上，是目前政府主推和倡導的機械種植方式。水稻機插的優勢在于秧苗成活率高，植株分布成行成穴，田間通風透氣好且便于田間管理，水稻產量和品質有保障，且機插可以通過育秧縮短水稻的大田生長期，緩解茬口緊張。但機插也存在許多不足，如其有育秧、移栽環節，工序多而復雜，費時、費力，且育秧盤隔幾年就要更換，種植成本較高；機插育秧容易發生綿腐病、立枯病等，栽插時容易造成傷根、傷苗、缺苗，出現漏苗現象。近年，隨著農村勞動力大量轉移、用工成本不斷提高，水稻種植季節的請工難、用工貴已成為困擾水稻生產的主要問題。在水稻生產比較效益偏低的情況下，水稻機插因其高成本高投入，面積增長乏力，若非政府繼續大額補貼，依靠機插提高種植的機械化率十分困難。

與此同時，省工節本高效的直播稻發展勢頭驚人，成為農戶自發采用、不推自廣的技術。水稻直播是指不經過育秧、移栽而直接將水稻種子播入大田的一種輕簡種植方式。目前我國已有超過30%的水稻采用直播，并發展出了背負式機械噴播、行走式機械直播和無人機直播等多種方式。相比于機插，機直播的作業效率更高，行走式機械直播2 人每1 d 可以完成2.0～5.5 hm2稻田的播種作業[2]；無人機直播克服了行走式機直播對田塊規則度、平整度以及泥腳深淺要求高等缺點，憑借其運輸方便、操作便捷、作業高效和無視復雜地形等獨特優勢[3-4]，發展勢頭驚人。機直播已成為增加水稻生產機械化率的重要途徑。為了探明水稻應用無人機直播產量、效益及存在的問題，2022 年，作者在浙江慈溪開展機械插秧、行走式機械直播和無人機直播比較試驗，結果總結如下。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

以常規粳稻秀水14 為供試品種，于2022 年分別在慈溪市龍山鎮海甸戎村、橋頭鎮小橋頭村、橫河鎮彭橋村等3 個地點開展機械插秧（機插）、田間行走式機械直播（機播）和無人機直播（飛播）的大區比較試驗。各地點每個處理地塊面積1 334 m2以上。

水稻種植前使用秸稈還田機械進行耕整，要求耕整后的田塊地表無殘茬、無水坑、無高堆；水稻種子經曬種、選種、浸種、催芽，攤放瀝干水分后播種。機插、機播和飛播的用種量均為3.5 kg/667 m2，其中，機插采用水稻育秧流水線育秧，栽插行株距30 cm×12 cm，每叢3～4 株苗，栽插深度2～3 cm；機播采用上海世達爾直播機，行株距20 cm×14 cm，每穴播3～4 粒種；飛播的無人機型號為極飛xp 2020，飛行速度8～12 m/s，播幅1.8 m，飛行高度2.5 m。

1.2 測定項目及方法

記載水稻生育期；記錄不同處理從田塊翻耕到水稻收獲后烘干期間的所有費用；成熟期每個地點的每個處理選擇3 個1 m2，調查有效穗數；摘取所有稻穗，測量單穗穗長、穗質量，單位面積的稻穗脫粒去除秕粒測量千粒重，計算每穗實粒數；其余田塊實割，計算實際產量；計算不同種植方式的成本和效益。

2 結果與分析

2.1 不同種植方式工作效率比較

由表1 可見，每667 m2水稻機插所需時間為25.0～28.4 min，遠高于機播的5.6～9.1 min 和飛播的0.7～1.0 min，單位面積機插用時分別為機播和飛播的3.8 倍和33.4 倍。

表1 不同種植方式的工作效率比較

2.2 不同種植方式農藝性狀比較

從表2 可見，同一時間播種的機插、機播和飛播處理的收獲期相同，種植方式對秀水14 全生育期的影響不大。在水稻長勢上，粳稻秀水14 株高71.1～82.2 cm，穗長13.8～17.1 cm，兩者均是地點間的差異大于種植方式的差異，機插、機播和飛播間的差異未達顯著水平。

表2 不同種植方式下的水稻播收期

2.3 不同種植方式水稻產量及產量構成比較

由表3 可以看出，在3 個地點中，僅橋頭鎮的水稻產量是機插＞機播、飛播，其余2 地都是機播和飛播大于機插。正是由于地點間差異較大，方差分析結果顯示，機插、機播和飛播的有效穗數、千粒重和產量并無顯著差異，僅每穗實粒數機播顯著高于飛播。在產量及其構成上，機插處理3 個地點間的有效穗數、每穗實粒數和產量存在較大差異，三者的變異系數分別達9.8%、9.6%和13.4%；機播處理產量的地點間差異最小，變異系數僅為3.6%，但其有效穗數變異系數為8.2%，高于飛播處理的2.5%，說明在種植的均勻性上，飛播優于機播，而機插可能存在漏缺叢現象，其均勻性最差。

表3 不同種植方式下的水稻產量及產量構成

2.4 不同種植方式成本與收益比較

從表4 可見，機插處理育秧加插秧的種植成本為150.0 元/667 m2，機播35.0 元/667 m2，飛播15.0 元/667 m2。由于不同種植方式間產量無顯著差異，收入相近，凈收益機播和飛播分別為303.9 元/667 m2和290.3元/667 m2，顯著高于機插的130.5 元/667 m2。

表4 不同種植方式的成本與收益比較（單位：元/ 667 m2）

3 無人機直播技術要點

3.1 田塊整備

要求田面平整，基本無雜草、雜物、殘茬等殘留物。田塊內高低落差不大于30 mm；播種前需沉淀泥漿，確保播種時田面無明顯積水。

3.2 種子準備

選擇通過國家或省級農作物品種審定委員會審定并適宜當地直播的水稻品種，稻種必須干凈、無雜質，帶芒稻種需要脫芒處理。根據播種計劃分批次浸種，浸種時加入咪鮮胺、噁霉靈、頂苗新等浸種劑，浸種后催芽，以種子露白為宜，芽長不要長于0.5 cm；播種前在室內攤晾種子，晾干種子表面水分，并用35%丁硫克百威粉劑拌種，驅鳥防蟲。

3.3 播種

無人機播種前先要進行播量校準，規劃播種路徑，播種量常規稻3.0～6.0 kg/667 m2、雜交稻1.5～2.0 kg/667 m2，飛行速度5.0～7.0 m/s，飛行高度2.5～4.0 m，播幅（噴幅）4.0～6.0 m。

3.4 雜草防除

重視土壤封閉，采用“一封二殺三補”技術。一封：播種前3～7 d 耙田，用芐嘧丙草胺進行播種前土壤封閉，或在播種后2 d 內噴施芐嘧磺隆+丙草胺進行土壤封閉；二殺：在第1 次用藥后12～15 d，每667 m2噴施吡嘧磺隆20 g+氰氟草酯150～200 mL；三補：除草效果不好的田塊，在水稻分蘗期(4～5 葉期)，根據草相特點進行補治。

3.5 好氧灌溉

播種后排除田間積水，3 葉期前，盡量少灌水，以促根系下扎。分蘗開始后采用淺濕灌溉，田里保持0～3 cm水層，苗數達到穗數的80%～90%時開始擱田；穗分化后期保持較深水層，防止高溫天氣影響穎花分化；抽穗期保持淺水；灌漿期間歇灌溉、干濕交替；收獲前7 d排水。

4 小結與討論

本試驗表明，與機插相比，飛播省去了育苗、移栽、插秧環節，省時省工，種植效率分別是機插的33.4 倍，且不存在返青和植傷問題，同期播種時分蘗期比機插水稻顯著提早，分蘗數增多；在播種的均勻性上，飛播通過機械精準控制單位時間的種子播撒量和飛行速度，播種的均勻度高。與機播相比，飛播的產量無顯著差異，但作業效率更高，完成667 m2稻田飛播僅需0.8 min（不考慮加稻種和更換電池的時間），作業時間僅為機播作業時間的11.4%；在作業成本上，飛播比行走式機械直播低近20 元/667 m2。在無人機植保普及區域，無人植保機上加配3 000～4 500 元的播撒系統，可以一機多用，實現播種、施肥、噴藥等功能。而將插秧機改成行走式機械直播機則需要搭配3.0～4.0 萬元的播種裝置，機械裝備成本機播遠高于飛播。此外，飛播對田塊大小、田塊位置、田塊規則度、泥腳深淺等無要求，技術的適用范圍較行走式機械直播高。然而，飛播和機播因是將種子直接播種于露天大田，相比于機插育秧，其種子發芽出苗將直面各種逆境和雜草的競爭，存在缺苗、草害風險，對田塊耕整水平和草害防除技術要求高，且相對于機插，飛播的水稻植根較淺，存在一定的倒伏風險。