CN114431140A - 一种杂交谷子无人机辅助授粉技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种杂交谷子无人机辅助授粉技术，包括步骤一，用遥控器rtk规划授粉地块后进行航线编辑，按照授粉要求设定作业行距、航速、高度等参数；步骤二，无人机以2.5m/s左右的航速飞行时；步骤三，关闭遥控器喷洒设置界面里喷药实时数据，设置当前药箱药量为最大；步骤四，启动无人机，从遥控器调取编辑好的航线数据传输给无人机，执行航线自动作业；步骤五，根据规划好的授粉地块航线，设置不同的第一架次起飞点，每天开始授粉时轮换不同的起飞点作业；步骤六，通过无人机的机翼旋转产生的下压风力和回旋气流将父本的花粉吹扬到母本柱头上，每天授粉1～2次。本发明提高了授粉效率，节约制种成本且授粉均匀，提高制种产量和杂交率。
Description
技术领域
本发明涉及杂交谷子授粉技术领域，尤其涉及一种杂交谷子无人机辅助授粉技术。
背景技术
杂交谷子制种是将谷子的自花授粉生殖方式改为了异花授粉生殖方式，在制种田中父本和母本相间种植，控制父本和母本不同时间播种，使父本和母本同时抽穗开花，通过辅助授粉使母本接受父本花粉结实生产杂交种子。由于谷子的花期和花时较短，开花期约10天，每天只有1-2小时的开花盛花期，因此谷子制种辅助授粉必须在有限的时间内完成。
现有技术中，通常采用人工扑打父本穗向母本穗授粉，这种授粉方式用工较多、劳动强度较大，作业效率较低，花粉传播距离近，易通过人携带传播病虫害，制种质量参差不齐，制约了杂交谷子大面积推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种杂交谷子无人机辅助授粉技术，解决上述提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种杂交谷子无人机辅助授粉技术，包括每天早上观察母本旗叶上无露水，轻弹父本穗子有雾状花粉时，属于父本盛花期，之后利用无人机辅助授粉，具体步骤如下：
步骤一，用遥控器rtk规划授粉地块后进行航线编辑，按照授粉要求设定作业行距、航速、高度等参数；
步骤二，经过多次实验得出，无人机以2.5m/s左右的航速飞行时，用风速测量仪测得谷子授粉无人机空地悬停时产生下压最大风速为6.8m/s时为最佳风速；
步骤三，无人机飞航线时，把遥控器喷洒设置界面里喷药实时数据关掉闭，设置当前药箱药量为该机型最大药量；
步骤四，启动无人机，从遥控器调取编辑好的航线数据传输给无人机，执行航线自动作业；
步骤五，根据规划好的授粉地块航线，设置不同的第一架次起飞点，每天开始授粉时轮换不同的起飞点作业；
步骤六，通过无人机的机翼旋转产生的下压风力和回旋气流将父本的花粉吹扬到母本柱头上，每天授粉1～2次。
进一步的，所述无人机采用大疆t16、t20机型，作业4～5m宽幅，距离谷子父本顶端高度2.5～3m；采用大疆t30机型，作业5～6m宽幅，距离谷子父本顶端高度3～3.5m。
进一步的，所述无人机上的隔膜水泵可以空转，柱塞水泵起飞前将水泵线全部拔掉。
进一步的，所述无人机采用多旋翼植保无人机。
进一步的，所述无人机每次起飞都需要重新设置药箱最大药量。
进一步的，所述无人机的飞行方向与种植方向垂直。
进一步的，所述无人机当遇母本穗下垂弯曲而父本才刚到盛花期时，可通过往无人机药箱注水5-8L增加负重，使下压最大风速范围增加到7.8-9.8m/s。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
杂交谷子授粉初期，母本穗直立，人工授粉可将父本花粉敲落到母本穗四周；然而到中后期或遇母本穗下垂弯曲而父本才刚到盛花期时，人工授粉只能将父本花粉敲落到母本弯曲穗背面上方，而弯曲穗下方无法沾合接触花粉。本发明多旋翼无人机可通过加入5-8升水增加无人机的负重，产生下压最大风速范围增加到7.8-9.8m/s，加大了下压风的穿透力，使母本穗加大摆动幅度，通过螺旋桨转动产生的回旋气流将父本花粉吹到植株底部后再返回到上方，从而达到母本穗能整体均匀授粉的效果。总之，本发明提高了授粉效率，节约制种成本，减少对田间植株的破坏，降低通过人携带传播病虫害的几率，且授粉均匀，提高制种产量和杂交率。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明杂交谷子无人机辅助授粉飞行方向航线图；
图2为本发明杂交谷子无人机辅助授粉多日航线图；
具体实施方式
如图1-2所示，一种杂交谷子无人机辅助授粉技术，包括每天早上观察母本旗叶上无露水，轻弹父本穗子有雾状花粉时，属于父本盛花期，之后利用无人机辅助授粉，具体步骤如下：
步骤一，用遥控器rtk规划授粉地块后进行航线编辑，按照授粉要求设定作业行距、航速、高度等参数；
步骤二，经过多次实验得出，无人机以2.5m/s左右的航速飞行时，用风速测量仪测得谷子授粉无人机空地悬停时产生下压最大风速为6.8m/s时为最佳风速；
步骤三，无人机飞航线时，把遥控器喷洒设置界面里喷药实时数据关掉闭，设置当前药箱药量为该机型最大药量；
步骤四，启动无人机，从遥控器调取编辑好的航线数据传输给无人机，执行航线自动作业；
步骤五，根据规划好的授粉地块航线，设置不同的第一架次起飞点，每天开始授粉时轮换不同的起飞点作业；
步骤六，通过无人机的机翼旋转产生的下压风力和回旋气流将父本的花粉吹扬到母本柱头上，每天授粉1～2次。
所述无人机采用大疆t16、t20机型，作业4～5m宽幅，距离谷子父本顶端高度2.5～3m；采用大疆t30机型，作业5～6m宽幅，距离谷子父本顶端高度3～3.5m。
所述无人机上的隔膜水泵可以空转，柱塞水泵起飞前将水泵线全部拔掉。
所述无人机采用多旋翼植保无人机。
所述无人机每次起飞都需要重新设置药箱最大药量。
无人机的飞行方向与种植方向垂直，如图1所示。此外，根据规划好的授粉地块航线，设置不同的第一架次起飞点，每天开始授粉时轮换不同的起飞点作业，从而达到均匀授粉均匀的效果，如图2所示。
开始授粉第一天下午16点以后，用无人机喷洒每亩10ppm(0.1mg/kg)赤霉素溶液，其主要作用是有利于母本柱头外露，更易接受外来花粉，可提高谷子制种杂交率。
当授粉到中后期如遇母本穗下垂弯曲而父本才刚到盛花期时，可通过往无人机药箱注水5-8升增加负重，使下压最大风速范围增加到7.8-9.8m/s，加大了下压风的穿透力，使母本穗加大摆动幅度，通过螺旋桨转动产生的回旋气流将父本花粉吹到植株底部后再返回到上方，从而达到母本穗能整体均匀授粉的效果。
第一次实验
无人机辅助授粉试验之前，设置2m、3m、4m及5m不同高度处理，观察制种田父本穗摆动幅度及状态，确定最终无人机适宜飞行高度。
无人机辅助授粉时设置3m飞行高度处理，飞行速度固定为2.5m/s，飞行方向设置为与谷子种植方向平行和垂直，2次重复。每个处理地块约5亩，合计45亩左右，并设置5亩左右人工授粉处理为对照。
等到父母本开花盛期，在地头安全区起飞无人机，升至设定位置，以设置的飞行速度进行飞行辅助授粉，连续辅助授粉7-10天。
在无人机完成最后一天辅助授粉后，取1亩已无人机辅助授粉地块喷施赤霉素，与没有喷施处理进行比较。
取样、调查内容结果：
杂交率测定，收获时，每个处理选取30株代表性植株进行单株脱粒，测量单株穗粒重。打破休眠期后，进行杂交率测定。
产量测定，收获时，每个小区选取10平方m具有代表性区域全部收获，进行产量测定。
飞行高度结果如下表所示：
表1不同飞行高度风速及父本穗状态
结果显示，当无人机辅助授粉飞行高度为3m时，其风速为6.8m/s，父本穗摆动幅度正常，与人工授粉时基本相同，花粉扩散效果较好。所以，以下实验全部采用飞行高度为3m。
测产结果如下表所示：
表2张杂谷制种无人机授粉试验产量汇总表
表3杂交率汇总表
通过设置不同无人机飞行高度及方向处理，调查了无人机辅助授粉制种质量及产量，折算制种成本，最终确定张杂谷无人机辅助授粉适宜技术参数范围。具体数据结果见表4。
表4飞行高度辅助授粉结果
根据试验结果，3m高度飞行时效果较好。试验结果显示，无人机垂直和同向飞行时，制种产量分别达到200.11公斤/亩和211.94公斤/亩，比人工授粉分别增产28.6％和48.6％。垂直飞行时制种杂交率为24.00％，略高于人工授粉制种率23.78％。杂交率比人工授粉略有提高。杂交谷子制种授粉成本从100元/亩减少到20元/亩，节约成本80％。另外，喷施赤霉素在产量略比人工高的情况下，杂交率提高到26.33％。
第二次实验
通过改进遥控器的参数设置对大疆t30无人机的飞控、水泵、遥控系统参数进行了修改，试飞达到了授粉最佳效果。在授粉过程中无人机可以按照设置好的飞行参数和航线飞行，无需人工操控，使无人机授粉变得更简单、精准，为无人机代替人工授粉技术推广有着重要的意义。测产鉴定结果如表5。
表5专家测产记录表
效益对比及应用前景：
杂交谷子无人机授粉效率33.75亩/h.人，人工授粉效率2.0亩/h.人，授粉效率提高16.9倍。
人工辅助授粉成本为25元/亩.天，比无人机辅助授粉成本为5元/亩.天，节约人工成本80％。
授粉时间为10～15天，无人机辅助授粉比人工辅助授粉每亩节约200～300元。
杂交谷子无人机辅助授粉制种产量176.480kg/亩，比人工辅助授粉制种产量140.678kg/亩，提高20.28％,杂交率提高4.8％。
通过上述实验数据对比分析，无人机辅助授粉有以下优点：
1、增加提高效率，节约制种成本；
2、减少对田间植株的破坏；
3、降低通过人携带传播病毒虫害的几率；
4、授粉均匀，提高制种产量和杂交率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：包括每天早上观察母本旗叶上无露水，轻弹父本穗子有雾状花粉时，属于父本盛花期，之后利用无人机辅助授粉，具体步骤如下：
步骤一，用遥控器rtk规划授粉地块后进行航线编辑，按照授粉要求设定作业行距、航速、高度等参数；
步骤二，经过多次实验得出，无人机以2.5m/s左右的航速飞行时，用风速测量仪测得谷子授粉无人机空地悬停时产生下压最大风速为6.8m/s时为最佳风速；
步骤三，无人机飞航线时，把遥控器喷洒设置界面里喷药实时数据关掉闭，设置当前药箱药量为该机型最大药量；
步骤四，启动无人机，从遥控器调取编辑好的航线数据传输给无人机，执行航线自动作业；
步骤五，根据规划好的授粉地块航线，设置不同的第一架次起飞点，每天开始授粉时轮换不同的起飞点作业；
步骤六，通过无人机的机翼旋转产生的下压风力和回旋气流将父本的花粉吹扬到母本柱头上，每天授粉1～2次。
2.根据权利要求1所述的杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：所述无人机采用大疆t16、t20机型，作业4～5m宽幅，距离谷子父本顶端高度2.5～3m；采用大疆t30机型，作业5～6m宽幅，距离谷子父本顶端高度3～3.5m。
3.根据权利要求1所述的杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：所述无人机上的隔膜水泵可以空转，柱塞水泵起飞前将水泵线全部拔掉。
4.根据权利要求1所述的杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：所述无人机采用多旋翼植保无人机。
5.根据权利要求1所述的杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：所述无人机每次起飞都需要重新设置药箱最大药量。
6.根据权利要求1所述的杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：所述无人机的飞行方向与种植方向垂直。
7.根据权利要求1所述的杂交谷子无人机辅助授粉技术，其特征在于：所述无人机当遇母本穗下垂弯曲而父本才刚到盛花期时，可通过往无人机药箱注水5-8L增加负重，使下压最大风速范围增加到7.8-9.8m/s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220506 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |