無人機輔助種間授粉對山核桃果實的直感效應

汪繼斌，程建斌，王年金，姚小華

(1.淳安縣林業局，浙江 淳安 311700； 2.中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，浙江 富陽 311400)

薄殼山核桃(Caryaillinoensis)又名美國山核桃、長山核桃，和山核桃 (Caryacathayensis)同屬胡桃科山核桃屬(CaryaNutt.)，都是營養價值很豐富的珍貴干果和木本油料經濟樹種[1-2]。薄殼山核桃與山核桃在形態特征、果實性狀和適應性上有較大差別。薄殼山核桃果實大，長橢圓形，殼薄，種皮易剝，適應低丘土層深厚且水分條件良好的地區；而山核桃果實較小，近圓形，殼較厚，種皮難以剝離，適應于石灰巖山地[3-4]。

為了綜合薄殼山核桃與山核桃兩者的優良性狀，國內科研人員先后開展了2個物種的雜交，并陸續報道了研究結果[5-8]，但目前國內報道多集中在人工點粉、抖粉等授粉方式[9]。人工點粉、抖粉的人工控制授粉多應用于雜交育種，且現有研究結果均表明薄殼山核桃授粉山核桃有提高坐果率、果實增大、產量增加的效果，但若把點粉或抖粉的方法應用于大面積生產作業則因工效低而不太現實；無人機是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機[10]，有研究表明無人機作業效率高于人工作業數十倍甚至上百倍，無人機輔助授粉在水稻上已有應用[11-12]，而林業上采用無人機輔助授粉的研究未見報道。本文通過無人機輔助薄殼山核桃花粉授粉山核桃的試驗，研究薄殼山核桃花粉在山核桃實生林分中的競爭行為對山核桃果實的增效作用，以期為山核桃大面積生產性應用輔助授粉提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗林概況

山核桃試驗林位于浙江省淳安縣威坪鎮蜀阜村山林灣(29°73′N、118°79′E)，海拔135 m，坡向朝南，土壤屬石灰巖土，質地為砂壤土。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，年均日照時間1849.7 h。該林分于2002年春用山核桃實生苗造林而成，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

本試驗采用的薄殼山核桃授粉品種為中國林科院亞林所與建德市林業局共同選育的薄殼山核桃無性系1號，這個無性系是目前浙江省建德市等薄殼山核桃產區的主栽品種之一，其花粉產量高、開花時間早、果實飽滿、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 試驗方法

1.3.1 無人機噴灑粉液 在山核桃試驗林中選擇3片立地條件、生長樹勢、株距分布等均相似的試驗區塊，其中2片為噴灑處理林分，1片為未處理對照林分。于2016年5月1日(山核桃雌雄花已進入盛花期)，將提前收集好的薄殼山核桃無性系1號花粉按0.025%比例調配成花粉水溶液，無人機采用北方天途航空技術發展(北京)有限公司研發的天途M8A八翼無人直升機，每次裝載花粉水溶液8 kg，每次飛行時間12 min，共2次。

1.3.2 果實測定 9月8日分別選擇處理與對照樣株進行測定，處理樣株20株，對照樣株10株，進行分株采收，現場分別測定冠幅、單株產量、單位面積產量。從每個樣株果實中隨機抽取20個鮮果送實驗室測定如下指標：①用得力工具(余姚)有限公司制造的DL92150A型高精度游標卡尺測量果(核)高和果(核)徑，精確到0.01 cm；②用上海民橋精密科學儀器有限公司研制的JA5103型電子天平測定單果(核)質量、果仁質量，精確到0.01 g；出仁率=仁質量/核果質量×100%。

1.4 數據統計分析

利用Excel 2007進行數據整理與統計分析。

2 結果與分析

2.1 種間無人機授粉對山核桃單位面積產量的增效作用

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

表1 種間無人機授粉山核桃單位面積產量分析

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

2.2 種間無人機授粉對山核桃果實性狀的增效作用

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

表2 種間無人機授粉山核桃果實性狀分析

3 結論與討論

本試驗研究結果表明，采用無人機授薄殼山核桃花粉對山核桃單位面積產量有明顯的增產效應，差異達極顯著水平。所采收的果實，其果重、核重、仁重、果高、果徑、核徑性狀都表現出增效現象，核高、出仁率與對照相近，其中果重、核重差異達到了顯著水平，果徑的差異達極顯著水平，其它性狀差異不顯著。說明采用無人機噴灑授粉可能也起到了提高坐果率的效果，增加了林分果實數量，再加上單果重增加的雙重影響，進而提高了山核桃單位面積產量。無人機授粉的山核桃的果重、核重、仁重分別比對照提高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個樹種。近年來隨著人民生活水平的提高，消費者對山核桃屬果實的品質愈加注重，而含油率是影響其品質的主要因子之一。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而提升其品質是很有必要的。前期研究結果表明薄殼山核桃與山核桃種間授粉有良好的親和性，但對于大面積山核桃林分，采用點粉、抖粉等人工輔助授粉不現實，本研究表明采用無人機輔助薄殼山核桃授粉山核桃不僅能夠增產增效，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。

目前，國內外無人機輔助授粉僅應用于雜交水稻制種上，是利用無人駕駛直升機飛行時旋翼所產生的風力，擴大雜交水稻制種時父本花粉的傳播距離，提高授粉的效率和質量。未見在經濟林上利用無人機輔助授粉的研究。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。大面積應用無人機輔助授粉這項技術，對薄殼山核桃花粉在數量、花期方面將有更高要求，應考慮增加幾個花期不同的主栽品種作為花粉來源。