無人機(jī)輔助種間授粉對(duì)山核桃果實(shí)的直感效應(yīng)

汪繼斌，程建斌，王年金，姚小華

(1.淳安縣林業(yè)局，浙江 淳安 311700； 2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400)

薄殼山核桃(Caryaillinoensis)又名美國(guó)山核桃、長(zhǎng)山核桃，和山核桃 (Caryacathayensis)同屬胡桃科山核桃屬(CaryaNutt.)，都是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很豐富的珍貴干果和木本油料經(jīng)濟(jì)樹種[1-2]。薄殼山核桃與山核桃在形態(tài)特征、果實(shí)性狀和適應(yīng)性上有較大差別。薄殼山核桃果實(shí)大，長(zhǎng)橢圓形，殼薄，種皮易剝，適應(yīng)低丘土層深厚且水分條件良好的地區(qū)；而山核桃果實(shí)較小，近圓形，殼較厚，種皮難以剝離，適應(yīng)于石灰?guī)r山地[3-4]。

為了綜合薄殼山核桃與山核桃兩者的優(yōu)良性狀，國(guó)內(nèi)科研人員先后開展了2個(gè)物種的雜交，并陸續(xù)報(bào)道了研究結(jié)果[5-8]，但目前國(guó)內(nèi)報(bào)道多集中在人工點(diǎn)粉、抖粉等授粉方式[9]。人工點(diǎn)粉、抖粉的人工控制授粉多應(yīng)用于雜交育種，且現(xiàn)有研究結(jié)果均表明薄殼山核桃授粉山核桃有提高坐果率、果實(shí)增大、產(chǎn)量增加的效果，但若把點(diǎn)粉或抖粉的方法應(yīng)用于大面積生產(chǎn)作業(yè)則因工效低而不太現(xiàn)實(shí)；無人機(jī)是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機(jī)[10]，有研究表明無人機(jī)作業(yè)效率高于人工作業(yè)數(shù)十倍甚至上百倍，無人機(jī)輔助授粉在水稻上已有應(yīng)用[11-12]，而林業(yè)上采用無人機(jī)輔助授粉的研究未見報(bào)道。本文通過無人機(jī)輔助薄殼山核桃花粉授粉山核桃的試驗(yàn)，研究薄殼山核桃花粉在山核桃實(shí)生林分中的競(jìng)爭(zhēng)行為對(duì)山核桃果實(shí)的增效作用，以期為山核桃大面積生產(chǎn)性應(yīng)用輔助授粉提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)林概況

山核桃試驗(yàn)林位于浙江省淳安縣威坪鎮(zhèn)蜀阜村山林灣(29°73′N、118°79′E)，海拔135 m，坡向朝南，土壤屬石灰?guī)r土，質(zhì)地為砂壤土。年均氣溫17.2 ℃，最冷月(1月)平均氣溫5.3 ℃，最熱月(7月)平均氣溫28.6 ℃，極端高溫41.8 ℃，極端低溫-7.6 ℃，全年無霜期約263 d，年均降水量1515 mm，年均日照時(shí)間1849.7 h。該林分于2002年春用山核桃實(shí)生苗造林而成，樹齡15 a，面積4 hm2，沒有其它同屬山核桃物種。

1.2 授粉材料

本試驗(yàn)采用的薄殼山核桃授粉品種為中國(guó)林科院亞林所與建德市林業(yè)局共同選育的薄殼山核桃無性系1號(hào)，這個(gè)無性系是目前浙江省建德市等薄殼山核桃產(chǎn)區(qū)的主栽品種之一，其花粉產(chǎn)量高、開花時(shí)間早、果實(shí)飽滿、中等大小，花期與山核桃接近[13-14]，于2016年4月28日采集該無性系花粉。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 無人機(jī)噴灑粉液 在山核桃試驗(yàn)林中選擇3片立地條件、生長(zhǎng)樹勢(shì)、株距分布等均相似的試驗(yàn)區(qū)塊，其中2片為噴灑處理林分，1片為未處理對(duì)照林分。于2016年5月1日(山核桃雌雄花已進(jìn)入盛花期)，將提前收集好的薄殼山核桃無性系1號(hào)花粉按0.025%比例調(diào)配成花粉水溶液，無人機(jī)采用北方天途航空技術(shù)發(fā)展(北京)有限公司研發(fā)的天途M8A八翼無人直升機(jī)，每次裝載花粉水溶液8 kg，每次飛行時(shí)間12 min，共2次。

1.3.2 果實(shí)測(cè)定 9月8日分別選擇處理與對(duì)照樣株進(jìn)行測(cè)定，處理樣株20株，對(duì)照樣株10株，進(jìn)行分株采收，現(xiàn)場(chǎng)分別測(cè)定冠幅、單株產(chǎn)量、單位面積產(chǎn)量。從每個(gè)樣株果實(shí)中隨機(jī)抽取20個(gè)鮮果送實(shí)驗(yàn)室測(cè)定如下指標(biāo)：①用得力工具(余姚)有限公司制造的DL92150A型高精度游標(biāo)卡尺測(cè)量果(核)高和果(核)徑，精確到0.01 cm；②用上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司研制的JA5103型電子天平測(cè)定單果(核)質(zhì)量、果仁質(zhì)量，精確到0.01 g；出仁率=仁質(zhì)量/核果質(zhì)量×100%。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種間無人機(jī)授粉對(duì)山核桃單位面積產(chǎn)量的增效作用

從表1可以看出，采用無人機(jī)授薄殼山核桃花粉對(duì)山核桃單位面積鮮果產(chǎn)量有明顯增效現(xiàn)象，單位面積鮮果產(chǎn)量比對(duì)照增產(chǎn)37.16%，差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)。

表1 種間無人機(jī)授粉山核桃單位面積產(chǎn)量分析

*：F0.05(1，28)=4.20；F0.01(1，28)=7.64。下同。

2.2 種間無人機(jī)授粉對(duì)山核桃果實(shí)性狀的增效作用

由表2可知，采用無人機(jī)授薄殼山核桃花粉對(duì)山核桃果實(shí)、果核(種子)及果仁有增效現(xiàn)象，平均單個(gè)果實(shí)的果重、核重、仁重分別比對(duì)照高出12.02%、5.98%、5.49%；果高、果徑、核徑分別比對(duì)照高出1.7%、4.81%、2.02%，核高是對(duì)照的99.45%；出仁率是對(duì)照的99.79%。方差分析結(jié)果表明，其中果重、核重的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)，果徑的差異達(dá)極顯著水平(P<0.01)，果高、核高、核徑、仁重、出仁率的差異不顯著。

表2 種間無人機(jī)授粉山核桃果實(shí)性狀分析

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用無人機(jī)授薄殼山核桃花粉對(duì)山核桃單位面積產(chǎn)量有明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，差異達(dá)極顯著水平。所采收的果實(shí)，其果重、核重、仁重、果高、果徑、核徑性狀都表現(xiàn)出增效現(xiàn)象，核高、出仁率與對(duì)照相近，其中果重、核重差異達(dá)到了顯著水平，果徑的差異達(dá)極顯著水平，其它性狀差異不顯著。說明采用無人機(jī)噴灑授粉可能也起到了提高坐果率的效果，增加了林分果實(shí)數(shù)量，再加上單果重增加的雙重影響，進(jìn)而提高了山核桃單位面積產(chǎn)量。無人機(jī)授粉的山核桃的果重、核重、仁重分別比對(duì)照提高12.02%、5.98%、5.49%，果重、核重兩者增加幅度相差6.04%，說明外果皮有一定的增重，但增重的原因是外果皮增厚還是成熟度不同果皮含水率不一樣有待進(jìn)一步研究。核重、仁重兩者增加幅度相差0.49%，考慮到核的體積是增大的，殼是否增厚也有待進(jìn)一步研究。

山核桃與薄殼山核桃為山核桃屬中果形較大、出仁率較高的2個(gè)樹種。近年來隨著人民生活水平的提高，消費(fèi)者對(duì)山核桃屬果實(shí)的品質(zhì)愈加注重，而含油率是影響其品質(zhì)的主要因子之一。有研究表明薄殼山核桃的含油率高于山核桃，提高山核桃的出油率進(jìn)而提升其品質(zhì)是很有必要的。前期研究結(jié)果表明薄殼山核桃與山核桃種間授粉有良好的親和性，但對(duì)于大面積山核桃林分，采用點(diǎn)粉、抖粉等人工輔助授粉不現(xiàn)實(shí)，本研究表明采用無人機(jī)輔助薄殼山核桃授粉山核桃不僅能夠增產(chǎn)增效，而且這種方式還可以大大提高工效，這為山核桃大面積輔助授粉提供了參考依據(jù)。

目前，國(guó)內(nèi)外無人機(jī)輔助授粉僅應(yīng)用于雜交水稻制種上，是利用無人駕駛直升機(jī)飛行時(shí)旋翼所產(chǎn)生的風(fēng)力，擴(kuò)大雜交水稻制種時(shí)父本花粉的傳播距離，提高授粉的效率和質(zhì)量。未見在經(jīng)濟(jì)林上利用無人機(jī)輔助授粉的研究。已有研究表明地處不同緯度、海拔、坡向的山核桃花期是不同的。大面積應(yīng)用無人機(jī)輔助授粉這項(xiàng)技術(shù)，對(duì)薄殼山核桃花粉在數(shù)量、花期方面將有更高要求，應(yīng)考慮增加幾個(gè)花期不同的主栽品種作為花粉來源。