牡丹江市南拉古村水稻生產(chǎn)中無人機使用情況調(diào)研

孫振雨

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機械工程科學(xué)研究院牡丹江分院,黑龍江 牡丹江 157011)

0 引言

水稻是我國重要的糧食作物,我國有超過8.5億人將大米作為主食。2020年,我國大米產(chǎn)量1.483億t,消費量1.502億t。水稻生產(chǎn)至關(guān)重要,關(guān)乎民生日常,更關(guān)乎國家安全。

水稻生產(chǎn)全程機械化是提高水稻生產(chǎn)能力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段,加快推進(jìn)水稻生產(chǎn)全程機械化,對于減輕農(nóng)民勞動強度,保證糧食安全具有重要意義[1]。

無人機作為新型水稻生產(chǎn)工具,逐漸應(yīng)用于水稻的播種、施肥、噴藥等作業(yè),特點和優(yōu)勢明顯。適應(yīng)丘陵、山區(qū)、坡地等特殊作業(yè)環(huán)境;播種作業(yè)效率可達(dá)到0.2 hm2·h-1;噴藥人員遠(yuǎn)離農(nóng)藥侵害;撒肥均勻可靠;無人機依靠電池提供動力,節(jié)能環(huán)保。

根據(jù)朱伯華等[2]以黃華占稻種進(jìn)行對比試驗結(jié)果顯示,從綜合來看理論產(chǎn)量高低順序依次為機械精量穴播>機械拋秧>無人機直播>機械插秧>人工直播。

近年來,隨著我國人口老齡化程度加重,農(nóng)村勞動力短缺情況日益嚴(yán)峻,高效省力的無人機作業(yè)正逐漸被農(nóng)戶接受[3]。根據(jù)農(nóng)戶反饋,通過對無人機直播稻的合理化水肥藥管理,其產(chǎn)量與常規(guī)機插秧水稻產(chǎn)量基本一致。

為記錄無人機在水稻生產(chǎn)過程中的使用情況,對牡丹江市南拉古村農(nóng)戶使用無人機播種、撒肥、噴藥作業(yè)情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)研。

1 基本情況

1.1 農(nóng)田基本情況

南拉古村隸屬于牡丹江市西安區(qū),位于牡丹江市城區(qū)西南10 km處,坐標(biāo)N44.54°,E129.49°,地處N45°世界黃金黑土帶,處于第二季溫帶(2 500～2 700 ℃),屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫5.1 ℃。該村地勢平坦,光照充足;近鄰海浪河,水源充足,適宜進(jìn)行水稻生產(chǎn)。

南拉古村主要農(nóng)作物為水稻,水稻種植歷史悠久,水稻生產(chǎn)水平較高,農(nóng)戶保證糧食自給自足的同時售賣稻谷獲得利潤。

1.2 農(nóng)戶基本情況

南拉古村水稻種植大戶,2022年承包水田16 hm2種植水稻。2020年、2021年水稻種植方式為人工手撒直播,產(chǎn)量分別為7 500 kg·hm2和6 500 kg·hm2。

2 無人機使用情況

2.1 直播播種

農(nóng)戶2022年種植的16 hm2水稻全部采用無人機播種,如圖1所示,雇用專業(yè)無人機及飛手播種,播種價格為2元·kg-1。2021年人工手撒播種價格為200元·(人·d)-1。

無人機于2022年5月11日5:00開始水稻直播作業(yè),16:00結(jié)束,用時1 d。當(dāng)日天氣晴,微風(fēng),無降水。

圖1 無人機直播作業(yè)

無人機為大疆T30植保無人機,作業(yè)方式為拋撒播種,單次裝載稻種25 kg,作業(yè)高度2 m,作業(yè)飛行速度1 m·s-1,作業(yè)幅寬4.2 m;稻種為天育809,經(jīng)干籽種衣劑拌種處理,播種量150 kg·hm-2;雇用無人機及飛手合計費用4 800元。

為保障水稻直播作業(yè)的均勻性,機手采用半量2次穿插播種方式,即先按照預(yù)定播種量的一半進(jìn)行一次播種作業(yè),如圖2所示,隨后再交叉進(jìn)行一次播種作業(yè),經(jīng)過兩次播種達(dá)到預(yù)定播種量。

2.2 撒施化肥

圖2 半量播種

農(nóng)戶雇用大疆T30植保無人機及機手撒施化肥,價格為1元·kg-1,每次飛行載肥40 kg,大約可撒施0.15 hm2稻田,根據(jù)水稻長勢情況調(diào)整撒肥量。

施用肥料為牡豐牌水稻專用顆粒肥,總養(yǎng)分≥35%。撒肥高度2.5 m,撒肥幅寬4.2 m,撒肥前進(jìn)速度2 m·s-1,單次作業(yè)時間3 min,撒肥方式為逐行撒肥。

6月10日撒施化肥25 kg·hm-2,6月30日撒施化肥75 kg·hm-2。

2.3 噴灑農(nóng)藥

農(nóng)戶雇用極飛P20 2018款植保無人機及機手噴灑農(nóng)藥,價格為50元·飛次-1,每次飛行載荷18 L,噴灑稻田面積1 hm2,根據(jù)地塊雜草多少情況調(diào)整噴灑面積,一般為0.5～1 km2·飛次-1。

噴灑高度2 m,噴灑幅寬4.3 m,噴灑前進(jìn)速度4.4 m·s-1,單次作業(yè)時間7 min,噴灑方式為逐行噴灑。

6月2日噴灑氰氟草酯殺滅稗草;7月5日噴灑2甲·滅草松殺滅闊葉草;7月11日人工手動噴灑科美稗佬雙草醚殺滅稻田田埂雜草;7月23日噴灑農(nóng)藥防稻瘟病同箱添加水溶肥,農(nóng)藥為拜耳產(chǎn)敵殺死(溴氰菊酯)、穩(wěn)騰(肟菌·戊唑醇)、陶氏科迪華產(chǎn)己唑·稻瘟靈,水溶肥為拜耳產(chǎn)含氨基酸水溶肥料;8月8日噴灑拿敵穩(wěn)防病除害。

2.4 管理要點

肥藥管理做到適時、及時、適量。根據(jù)水稻生長周期及發(fā)育狀況補充肥料,既保證滿足水稻生長需要,又保證N、P、K搭配合理;應(yīng)及時調(diào)節(jié)水層高度,注意補水和曬田。

施肥、噴藥、除草有序進(jìn)行,合理安排時間。施肥后要存水7 d,保證肥料被充分吸收,期間不要換水。

3 播種機具

采用大疆T30植保無人機直播作業(yè)。

3.1 機具基本參數(shù)

整機重量:36.5 kg(含電池);

可設(shè)置最大飛行半徑:2 000 m;

最大作業(yè)飛行速度:7 m·s-1;

最大可承受風(fēng)速:6 m·s-1;

外形尺寸:2 858 mm×2 685 mm×790 mm(機臂展開,槳葉展開);

播撒系統(tǒng)適用物料:0.5～5 mm干燥固態(tài)顆粒;

作業(yè)箱容積:40 L;

最大載重:40 kg;

播幅:7 m;

最大軸距:2 145 m;

旋翼數(shù)量:6個。

3.2 機具特點

T30為了更好地完成播種作業(yè),對螺旋槳的轉(zhuǎn)向進(jìn)行了特別設(shè)計,采用3正向旋轉(zhuǎn)3反向旋轉(zhuǎn)的組合方案,如圖3所示。這樣的設(shè)計可以使旋轉(zhuǎn)下壓風(fēng)場氣流更加穩(wěn)定,從而提高稻種掉落的均勻性,同時可以增大有效作業(yè)幅寬,提高播種作業(yè)效率。

圖3 螺旋槳旋轉(zhuǎn)方向示意圖

4 播種前準(zhǔn)備

4.1 地塊的處理

無人機播種前對稻田地進(jìn)行泡田、打漿、施底肥、打封閉藥處理。

農(nóng)戶于4月24日引水泡田,水深10 cm,泡田7 d;5月2日打漿機打漿1遍,平地機平地1遍;打漿同時施封閉藥丁草胺、施入底肥600 kg·hm-2(總養(yǎng)分≥42%);打漿結(jié)束后沉降7 d,保證水面高度約3 cm。

4.2 種子的處理

4.2.1 種子的選擇

根據(jù)水稻生長周期和光照條件,稻種選用天育809。其株高90 cm左右,穗長20 cm左右,穗粒數(shù)130粒,千粒重27 g,生育日數(shù)140 d,屬于長粒型普通粳稻。

4.2.2 種子的清選

對水稻種子進(jìn)行清選,將殘種、敗種等剔除,以免因種子殘破影響出苗情況;將稻稈、稻芒等挑出,以免堵塞播種通道。

4.2.3 種衣劑的選擇

種衣劑選用火龍神細(xì)糧王(精甲·咯·嘧菌脂)。有效成分:咯菌腈含量0.6%,嘧菌脂含量3.6%,精甲霜靈1.8%;劑型:懸浮種衣劑;可防治水稻立枯病、惡苗病、綿腐病等病害。

4.2.4 拌種

采用干籽拌種衣劑的處理方式,每75 kg種子拌種衣劑1瓶(167 g)。將1瓶種衣劑兌水670 g稀釋,形成種衣劑稀釋溶液,將種衣劑稀釋溶液倒入稻種攪拌均勻,靜置24 h備用。

5 水稻種植方式對比

水稻不同種植方式對比情況如表1。通過表1可以看出,無人機直播作業(yè)環(huán)節(jié)少、用工省、效率高。

直播播種方式省去了機插秧建立大棚、育秧移苗環(huán)節(jié);無人機直播播種時只需一名飛手和一名運送稻種人員,與插秧種植相比節(jié)約了起苗、運苗、上苗人員4人;無人機直播作業(yè)效率是前兩者的6倍左右,大大縮短了播種時間,降低農(nóng)戶勞動強度,減少能源消耗,有利于保護(hù)環(huán)境。

表1 水稻種植方式對比

6 水稻無人機撒播技術(shù)難題及應(yīng)對方法

6.1 技術(shù)難題

1)水稻無人機撒播的稻種為隨機、無序分布,苗數(shù)較多,密度大且無序排布,不利于水稻田的通風(fēng)透光[3]。

2)無人機直播方式為泥面撒播,稻種靠重力落于泥面表層,稻種入土淺,扎根淺,灌漿期易發(fā)生倒伏情況,影響水稻產(chǎn)量品質(zhì)。

3)無人機直播方式受到一定的天氣因素影響,特別是風(fēng)速因素。較大的風(fēng)速破壞種子播撒的均勻性,降低播種質(zhì)量,影響產(chǎn)量。

6.2 應(yīng)對方法

1)合理確定播種量,提高稻種播撒均勻性,確保田內(nèi)通風(fēng)透光。

2)播種結(jié)束后及時曬田,曬過的田塊利于根系生長固定,抗倒伏能力加強;嚴(yán)格控制肥料的施氮量,氮肥施入過多,水稻秸稈變脆,容易倒伏;選擇抗倒伏水稻品種;選擇利于稻種扎根、促進(jìn)根系發(fā)育的種衣劑。

3)選擇相對良好天氣作業(yè),適時播種。