基于无人机的水稻直播技术的研究应用与探讨

邹海龙 孙涛 赵福根 张明 李双锐

摘要：无人机的直播稻技术是当前农业机械化快速发展的新型技术之一。利用农用无人机将稻种均匀播散在田内，优势为节本增效、劳动强度低、智能化、显著增加了稻农收益。该生产方式使得繁重、劳动强度高的传统水稻生产转变为轻简化、机械化、规模化的水稻生产。本文主要从几个方面阐述无人机的水稻直播技术的关键点，同时依据现有问题提出一些展望。

关键词：水稻;无人机;直播

我国是世界上水稻种植面积最大的国家，但机械化水平相比欧美等国家偏低。水稻生产机械化，需因地制宜地选择稻种，选用合适的农用无人机。随着社会的发展，无人机水稻直播在我国现代化种植中普及程度显著提高成为我国水稻的增产增效的有效举措之一[1-4] 。我国山地居且落差大，泥沼田多且形状不一也不连片，大中型的直播机械陷车情况普遍，阻碍着我国农用直播机械全面推广的进度[5] 。我国某泥沼田，存在危害人身健康的微生物和有毒虫体。因此使用农用水稻直播机无需操作员[6-7]进入田间，远程操控进行劳作，既保障了操作员的安全，又降低劳动强度，其现代化程度高，且大幅度提高生产效率，水稻生产也趋于规模化进而促进农民增产增效增收。21世纪初农用无人机在植保方面得到应用，随着自主控制、航空精准定位、农田遥感数据信息、气象信息等技术的深度开拓使得无人机在作物授粉、作物数据采集、牧群定位、林业及电路巡检、作物智能巡查等方面得到了深度应用[6-9]。目前以大疆农业为首的无人机公司推出无人直播机，进行示范推广后，提出行业应用标准，进而推动水稻直播化的发展。以大疆T20一天工作8h为例，水稻种子在0.5～5mm的情况下其播种作业每公顷耗时平均为6min， 播种效率较地面行走式直播机具提高 30倍以上、较人工撒直播提高 90倍以上[11]。

1 无人机的水稻直播技术效果

水稻直播撒播均匀，节本增效等优势。直播能解决赶茬口的难题[5-6，9-10] 。与传统水稻种植相比，水稻直播将水稻生产的繁重的体力劳动、高成本、低效益转向为低成本、高效益、解放生产力。也为从业者的老龄化等问题得到了有效解决。无人机水稻直播技术在不影响农田表面平整度的状态下提高农田播种面积、且此机载装置采取的为远程操作方式，操作简单，使用方便。省掉了生产前的育秧、移栽等环节，大幅度的减少生产成本。无人机因其不受环境限制，精准的行距参数、抛洒种子的垂直加速度进入稻田剖面等提高了播种面积、通风透光率强、保证了出苗率、便于后期管理等切实提升了农民的收益。

2 无人机的水稻直播技术的制约因素及应对措施

2.1 抗倒伏防控措施

无人机直播节本增效，由于直播稻较插秧的秧苗扎根浅，分蘖形成过早，节位低，后期易倒伏。在沿海地区，如中晚稻在中后期如遇10级以上的大风，直播稻倒伏严重其产量会面临绝收的情况[12-13] 提高抗倒伏的方法：一、根据地形，气候的原则选择矮壮的优质稻种。二、调整播种参数行间距，保证通风透光率。三、科学灌水与施肥，保障后期的追肥。四、防治田间病虫害杂草应整体防治，除草采用封闭和茎叶效果为佳。五、应在合理的时间直播和收获，以成都平原为例5～6月直播，9～10月收获。

2.2 落田谷防控措施

上季水稻收获时直接落于田中，次年萌发的籽粒为落田谷。落田谷与当季水稻抢养分，有倒伏和减产的风险。[14-16]解决落田谷的方法：一、从源头上控制，选用落粒性差的稻种。二、摸清上季稻生产情况。三，当季水稻收获后，及时深翻等处理。

3 无人机的水稻直播技術关键点

3.1 参数及机型选择

无人机的水稻直播作业分为抛洒、条播两类。以抛洒的T20为例，其载重量为20kg，播量为2～

3kg/667m2，飞行作业速度为4～5.5m/s，作业离地高度为 3～4m，且转盘速度为800～1100/min，仓口为40%～50%，且无人机规划的幅宽不低于4～5m，但要确保种子间行距最大幅度为8～10cm，以保障种子于田间剖面分布均匀。所使用机型具备安全性和稳定性高且能自主规划及智能避障、堵漏预警、航线记录、数据实时监控等特点。抛洒是通过圆形转盘转动进行播种，生产中根据田块大小、电池续航时间等因素提前设置好参数[6]。

3.2 良种配套

据前茬作物，选择生育期适宜的稻种，例如在禾谷类、油类作物的茬口应选择生育期比移栽稻短5～10d的品种。除此之外稻种有较强耐淹能力可提高出苗率，保证出苗率，进而保障水稻高产。

3.3 稻田耕整

直播前施底肥后3～5d，用旋耕机进行耕作。因直播对田块平整度要求高建议采用大疆多光谱无人机进行扫描后再次平整，保证土层剖面上烂下实;田面泥浆应泥水分清，其剖面落差3cm以内，旋耕时需要开进出水沟，播种时田剖面湿润无积水。稻田上季有作物需提前灌水灭杀病虫菌[18-19]。

3.4 种子处理

一播前晒种，播种前3～4d选晴天晒种2～3d;二种子消毒和浸种，用浸种剂例如“25%咪鲜胺”浸种 1～1.5d浸种催芽处理为提高种子发芽率，浸种前水选种子，将空秕粒选出。水稻直播前，需包衣，例如采用35%丁硫克百威等药剂包衣以预防鸟害，包衣后于阴凉处晾干备用。

3.5 精量播种

按种子处理情况、水热光资源、播种期等因素校准仓口流量。用抛洒型转盘直播，流量严格控制在仓口的40%～50%，避免幅宽重复区域多，直播田的边缘少的情况。

3.6 肥水管理

根据上季水稻种植情况合理施足底肥，底肥建议使用有机肥，后期追肥采用无机肥，尽量相互配套原则。直播稻苗前期养料需求大，注意氮肥的用量否则贪青陡长，导致产量减少。如遇连续降雨天气应注意田间排水，预防涝害[24]

3.7 病、虫害防治

无人机直播稻播散参数设置等原因会导致田间基本苗多，封行早，田间通风透光性较差，增加了病虫害发生的概率。可以选用大疆的多光谱无人机进行勘察后进行综合防控。采用无人机进行水稻病虫害草害的防治，会减少人员和机械对水稻的损耗，产量的不减少，提高防治效率，减少药和水的用量，使农产品更加绿色。

3.8 杂草防控

杂草难控制是水稻直播中面临的最大的问题，直播稻田杂草量大，草的种类复杂且不易控制。因此除草技术要求较高也就加大了成本，防治不到位，会导致杂草与秧苗争水肥光的现象，将导致产量受到影响。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将保证产量[25-27]。

3.9 适时收获

从田间水稻的外观形态观察，其稻田85%～90%以上的穗谷粒颖壳变黄，拨开谷粒颖壳米粒变硬呈现透明时，这时是水稻收获最佳时期。

4 展望

随着农业的集约化升级，我国农业现代化的程度显著提高[11]。我国农用无人机的问题如下：一、电池续航短。二、载重量低。三、智能化程度不够高。四、无人机机械电子元件及器械材料参差不齐。五、无人机整机费用高及后期保障和配套设备费用高。六、精准定位偏差受地形影响因素大。七、操作员的操作质量及行业标准参差不齐。等因素严重制约着我国农用无人机的发展。为此，我国农用无人机的改进方向为：一、进行深层次的研发续航好的电池组材料。二、减少机身自重。三、对于智能控制系统进一步的深化研究使得其更具智能化精准化且对于配套设备的精准度进行提高如播种转盘的适用性更强，适应不同的水田和旱田播种。四、对于无人机的电子元件及器械材料国家进行行业标准调控且进行材料向着耐腐蚀、轻、耐用、耐破损等方向研发。五、国家出具机械补贴应加大补贴力度及进行后期材料及维修置换等政策的落实。六、开发定位系统和智能校正系统使得不受地形因素影响。七、由国家层面出台政策由高校和企业联合培养农业从业人员成为懂无人机、懂机械电子、懂农业知识的新型工作者。

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