一种基于免耕飞播及秸秆全量还田的油菜轻简高效种植方法

摘要

本发明公开了一种基于免耕飞播及秸秆全量还田的油菜轻简高效种植方法，包括以下步骤：（1）在水稻收获前1~3天，无人机飞播油菜种子；（2）机械收割水稻，水稻留桩30~50厘米，稻草粉碎至5~10厘米后撒覆于田面；（3）施肥：飞播后1~10天撒施油菜专用肥；（4）在基肥施用后利用机械进行开沟作业，沟土分抛厢面；（5）在油菜薹期或初花期利用无人机喷施叶面肥，所述的叶面肥由磷酸二氢钾、硝酸钙、硫酸镁和硼酸组成。本发明通过融合飞播、免耕、秸秆还田、油菜专用叶面肥、机械化等多项轻简化技术，在保证油菜产量不降低的情况下，有效降低了劳动生产成本，提高了作业效率，适合大面积作业和应用。

说明书

技术领域

本发明属于农业生产技术领域，具体涉及一种利用无人机实现播种和前季作物秸秆全量还田的油菜轻简高效种植方法。

背景技术

油菜是我国最重要的油料作物，在保证我国食用油供给安全方面起到关键作用。同时油菜作为我国南方冬季轮作作物具有重要的生态功能，其中以水稻-油菜轮作面积最大。由于农村劳动力短缺以及比较效益低导致很长一段时间内我国油菜种植面积停滞不前。近年来随着轻简化技术、装备和产品的应用，直播油菜已成为我国长江流域重要的油菜种植方式，湖北省直播油菜的种植面积超过了85％，极大推动了油菜种植面积的恢复。但当前直播油菜种植仍面临很多挑战：(1)前茬水稻尤其是晚稻、再生稻的收获时间较晚，严重挤占了油菜的茬口，水稻收获后整田进行油菜播种时往往气温较低，导致油菜早期生长积温不足，苗情差，越冬困难；(2)水稻种植产生大量秸秆，秸秆处理方式不恰当将直接影响直播油菜的出苗和成苗；(3)直播以人工撒播为主，播种量大且作业效率以及精确性差，断垄的现象在生产中比较严重，难以做到一播全苗；(4)免耕油菜渍害发生普遍，严重影响产量；(5)轻简施肥技术与保障高产稳产的养分供应矛盾突出，尤其是进入薹期之后的旺盛生长期极易出现生理性缺素症状。如何有效解决直播油菜生产面临的挑战，推动并扩大直播油菜的种植面积是当前农业生产中亟待解决的重要生产难题。

农用无人机技术的发展进一步推动了农业生产的轻简化和高效化。利用无人机进行植保飞防在农业生产中已非常普遍，技术不断改进使得利用无人机进行播种已成为新的农业生产趋势。播种仅仅是作物栽培中一个环节，施肥、植保等其它轻简高效的田间管理的配套才能真正使得这项技术落地应用。从目前公开的文献来看，基于无人机播种的油菜种植方式研究相对较少，并且更多关注无人机播种的本身，而忽视了其它各项栽培技术的组装和应用，影响飞播在油菜生产中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用无人机实现播种和前季秸秆全量还田的油菜高效种植模式，它充分考虑了当前直播油菜生产中面临的茬口紧、稻草量大、播种精度差等问题，重点突破无人机播种和水稻秸秆全量还田的生产技术难题，同时组装集成了开沟、施肥、植保等其它配套的轻简化技术，构建了一种全新的直播油菜轻简高效种植模式。它充分利用了光、温、水等自然资源，具备轻简、高效、操作简便、适合大面积应用等优点，在实现油菜轻简高效种植的同时，提高了种植油菜的经济效益，有利于充分利用冬闲田扩大油菜的种植面积。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于免耕飞播及秸秆全量还田的油菜轻简高效种植方法，包括以下步骤：

(1)播种：在水稻收获前1～3天，利用无人机飞播油菜种子，每亩播种量为0.3～0.5公斤；

(2)水稻秸秆还田：机械收割水稻，水稻留桩高度为30～50厘米，稻草粉碎至5～10厘米后撒覆于田面；

(3)施肥：水稻收获后1～10天撒施油菜专用肥；推荐采用油菜专用缓释肥一次性施用40～50公斤/亩，后期不再追施化肥，亦可采用普通油菜专用肥(含硼)30～40公斤/亩，在薹期视苗情追施尿素3～5公斤/亩；

(4)机械起沟抛土：在基肥施用后利用机械进行开沟作业，厢面1.8～2.2米、沟深20～25厘米，沟土分抛厢面，边沟、腰沟和围沟相通，保证油菜田排水畅通；

(5)无人机叶面追肥：在油菜薹期或初花期利用无人机喷施叶面肥，所述的叶面肥由磷酸二氢钾、硝酸钙、硫酸镁和硼酸组成，质量比为2～3：3～5：2～3:1～2，添加1％有机硅或矿物油助剂。

优选地，所述的步骤(1)中在水稻收获前3天利用无人机飞播油菜种子。

优选地，所述的步骤(5)中磷酸二氢钾、硝酸钙、硫酸镁和硼酸的质量比为2：5：3：1。

优选地，机械起沟完成后利用无人机或人工喷雾进行茎叶除草。

与现有油菜栽培技术相比，本发明通过融合飞播、免耕、秸秆还田、油菜专用叶面肥、机械化等多项轻简化技术，在保证油菜产量不降低的情况下，有效降低了劳动生产成本，提高了作业效率，适合大面积作业和应用。该模式每亩成本为300元左右，实现每亩净利润500元左右，较传统种植节本增效175元/亩左右，具有良好的经济效益。该技术模式轻简高效，有利于充分利用冬闲田扩大油菜生产。

附图说明

图1为实施例4中利用无人机实现播种和秸秆全量还田的油菜轻简高效种植模式流程简图。

具体实施方式

实施例1油菜飞播时间效果比较

2018-2019年在湖北省武穴市万丈湖农场开展了油菜飞播时间的比较试验。田间试验共设3个处理，分别为(1)T1，水稻收获前1个星期播种，(2)T2，水稻收获前3天播种，(3)T3，水稻收获后3天播种。

考虑到田间的可操作性，试验采用大区无重复试验设计，大区的面积为200m

在越冬期每个处理随机选择3个0.6m×0.6m的样方，调查各处理苗期的长势。从主要结果来看，水稻收获后播种油菜的密度明显小于水稻收割前播种，其中以水稻收获前3天播种时油菜苗期长势最好，其株高和根茎长明显高于其它处理。与T1和T3处理相比，收获前3天播种处理苗期干物质重分别增加了47.0％和81.6％。

表1不同播种时间对油菜苗期生长的影响

实施例2水稻秸秆还田方式比较

2018-2019年在湖北省武穴市万丈湖农场开展了稻草还田方式对直播油菜出苗影响的田间试验。田间试验设置了3个处理，分别为(1)稻草不还田处理，水稻齐地收割，将所有的稻草全部移除后播种；(2)稻草全量翻压还田处理：水稻齐地收割，将所有的稻草翻压后进行油菜播种施肥；(3)稻草覆盖还田处理：水稻收获时留桩40cm，将田间残留稻草移出田块，待油菜施肥播种后将稻草均匀铺在厢面上并轻轻压实。每个处理3次重复，完全随机区组排列，小区面积20m

采用人工撒播的方式，播种量为450g/亩。在油菜播种三周后，在每个小区选择1个0.6×0.6m的样方，调查样方中油菜苗数，结合播种量计算油菜出苗率。从主要结果来看，稻草还田均会降低油菜的出苗率和密度。稻草翻压还田和稻草覆盖还田处理出苗率较稻草不还田处理分别降低了8.2％和10.5％。从苗期土壤孔隙度和储水量来看，尽管稻草翻压还田提高了土壤总孔隙度，但其中通气孔隙度的比例明显增加，遇到干旱时会加剧油菜幼苗的死亡。同时稻草全量还田会在0-10cm土层形成障碍层，影响油菜根系的下扎。秸秆覆盖还田具有明显保温保墒的功效，其土壤毛管孔隙度和土壤储水量明显高于其它处理。尽管覆盖还田会形成物理阻隔，影响油菜的出苗，但通过水稻收割时保留40cm左右稻桩，有效的减少田间稻草的覆盖量。尽管油菜的出苗略有降低，但从最终的产量来看，三个处理油菜产量并无明显差异，稻草覆盖还田处理油菜产量略有增加，平均增产4.6％。

表2不同秸秆还田方式对油菜生长苗期0-10cm土壤物理性质的影响

实施例3改进油菜叶面肥与传统叶面积喷施效果比较

2017-2018年在湖北省武穴市梅川镇郭坦村开展了改进油菜叶面肥与传统叶面肥喷施效果的比较试验。田间试验共设3个处理，分别为(1)对照处理，花期喷施清水；(2)传统叶面肥处理，初花期喷施磷酸二氢钾和硼砂，两者浓度分别为0.5％和0.3％；(3)改进叶面肥处理，叶面肥的主要成分为磷酸二氢钾、硝酸钙、硫酸镁和硼酸，养分浓度分别为0.2％、0.5％、0.3％和0.1％。初花期施用时，各处理按照试验设计的养分浓度采用手动喷雾器喷撒。

田间试验采用随机区组试验设计，每个处理3次重复，小区的面积为60m

从结果来看，花期喷施叶面肥有助于进一步提高油菜的产量，与对照相比，传统叶面肥和改进叶面肥处理油菜产量平均增加了4.3％和12.5％，改进叶面肥通过增加镁、钙和硫等养分，进一步提升了油菜产量潜力。从产量构成因子来看，角粒数和千粒重是花期喷施叶面肥提高油菜产量的重要原因。与对照相比，改进叶面肥处理的角粒数和千粒重平均增加了6.2％和3.6％，而改进叶面肥比传统叶面肥千粒重增加了3.3％。与对照处理和传统叶面肥处理相比，改进叶面肥处理油菜籽含油率分别提高了2.8和1.5个百分点。

表1不同处理油菜产量及产量构成因子

实施例4利用无人机实现播种和秸秆全量还田的油菜轻简高效种植模式田间应用效果

2018-2019和2019-2020年连续两年在湖北省武穴市余川镇开展了相关的田间效果研究工作。其中2019-2020年的操作流程如图1所示。具体的操作流程为：在水稻收获前3天利用大疆1P-RTK无人机(大疆MG撒播系统)进行播种，油菜品种为“华早291”，播种量为0.50公斤/亩。无人机一次性可以携带种子10公斤，飞播效率为1.5亩/分钟。利用久保田4LZ-4收割机收获水稻，收割时通过加装秸秆粉碎装置，留桩35厘米，稻草粉碎8厘米左右，每亩还田的稻草量约为450公斤。水稻收获后第三天每亩撒施宜施壮油菜专用缓释肥(25-7-8)50公斤。施肥当天利用1KJ-35型单圆盘开沟机进行开沟作业，厢宽2.5米，沟宽20厘米，沟深20厘米。半个月后利用电动喷雾器喷施“精喹禾灵”进行茎叶除草。2020年5月15日利用久保田4LZ-4收割机进行收获。

田间试验示范的面积均为40亩，在示范田之外再选取3块采用当地传统种植方式的田块，调查其油菜的产量、养分投入以及经济效益。从两年田间试验示范的结果来看，与当地传统种植模式相比，采用无人机播种油菜轻简化种植模式产量略有增加，平均为5.3％。从经济效益来看，飞播轻简高效模式的生产成本平均为337元/亩，较当地传统种植模式减少了19元/亩。由于其产量略有增加，其净利润为496元/亩，较当地习惯种植模式增加了175元/亩。

实施例5利用无人机实现播种和秸秆全量还田的油菜轻简高效种植模式田间示范

2019-2020年在湖北省武穴市大法寺镇上桂村开展了基于无人机播种的油菜轻简高效种植模式的田间示范。示范面积为3000亩，采用的油菜品种为华油杂62，参照实施例4所述的方法，2019年10月12-15日采用无人机播种，播种量为每亩500克，播种后亩施40％的宜施壮油菜专用缓释肥40公斤，机械开沟覆土，在蕾薹期采用植保无人机“一促四防”，其中一促采用由磷酸二氢钾、硝酸钙、硫酸镁和硼砂组成的叶面肥，具体用量为225克磷酸二氢钾、300克硝酸钙、225克硫酸镁和150克硼酸，溶于15公斤水，溶液pH值5.0～5.5之间。添加1％有机硅或矿物油助剂后在油菜薹期或初花期均匀喷撒，无人机一次作业面积为12亩。成熟后采用油菜联合收割机机械收获。整个模式中每亩投入的成本为：无人机播种10元，机械开沟40元，肥料105元，农药20元，无人机飞防10元，机械收获65元，人工40元，共计290元。

2020年4月23日，由湖北省油菜办公室组织有关专家对示范片进行现场测产，现场专家测产结果表明，该示范片每亩油菜种植密度为31374株，单株有效角果数118.9个，每角粒数18.3粒，千粒重3.62克，理论产量247.1公斤，按80％折合亩产197.7公斤。