免耕无人机播种下优化留茬高度与垄宽以提升油菜产量、抗倒伏性及资源生产力

《European Journal of Agronomy》：Optimizing stubble height and ridge width under no-tillage UAV-sowing to enhance rapeseed yield, lodging resistance and resource productivity

【字体：大中小】 时间：2026年10月28日 来源：European Journal of Agronomy 6.7

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　　•低留茬（H1）和窄垄（W1）改善了油菜的建苗。•H1和W1提高了产量、抗倒伏性和资源生产力。•土壤水热变化与根冠生长相关。•研究结果支持长江流域轮作中无人机播种油菜。引言稻油轮作是长江流域（YRB）的主要种植模式，对土地利用效率和农业盈利能力贡献显著（Wang et al.,

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低留茬（H1）和窄垄（W1）改善了油菜的建苗。
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H1和W1提高了产量、抗倒伏性和资源生产力。
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土壤水热变化与根冠生长相关。
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研究结果支持长江流域轮作中无人机播种油菜。

引言

稻油轮作是长江流域（YRB）的主要种植模式，对土地利用效率和农业盈利能力贡献显著（Wang et al., 2024a, Wang et al., 2025a）。无人机（UAV）播种在提高作业效率和播种质量方面展现出巨大潜力。将稻田免耕管理与高密度无人机播种油菜相结合，可以缓解油菜短播种窗口与水稻延迟收获之间的冲突，从而在不显著影响作物生产力的前提下实现及时建苗（Aliloo et al., 2024, Tan et al., 2026）。此外，精量无人机播种提高了作物建苗的空间均匀性、冠层光利用效率和产量潜力（Yang et al., 2014）。这种综合生产系统可能进一步提升稻油轮作的经济和生态性能（Chen et al., 2014; Zhang et al., 2013）。然而，稻田土壤在水稻收获后常残留过多水分，导致土壤通气不良和土壤温度不适于油菜根系穿插和早期生长（Wang et al., 2023）。此外，密集或分布不均的水稻残茬可能阻碍种子与土壤接触，限制种子萌发和幼苗建苗（Tan et al., 2025a）。因此，改善土壤表面和水热环境对于免耕无人机播种油菜的可靠建苗至关重要。

这些建苗限制与土壤温度（ST）和土壤水分（SM）密切相关，它们是调节种子萌发、根系发育和产量形成的稻田环境关键组成部分（Duan et al., 2023, Peng et al., 2024）。过高的土壤水分会限制氧气向根区扩散，从而抑制根系生长和后续作物的建苗。将免耕与秸秆还田结合可通过维持土壤结构稳定性、改善表层土壤渗透性和热缓冲能力，为根系发育和作物生长创造更有利的环境，从而缓解这些限制（Pittelkow et al., 2015, Wang et al., 2021b）。留茬管理和垄沟配置是广泛采用的农艺措施，为调节后续作物的土壤水热环境提供了简单而有效的手段。水稻留茬高度改变直立残茬比例以及还田秸秆的空间分布、地表覆盖和遮荫效应，从而影响土壤热交换、水分损失和种子-土壤接触（Hu et al., 2024, Yang et al., 2022）。适当的留茬和残茬管理可以调节土壤水分和温度，维持作物叶面积，并改善后续作物的表现（Bandyopadhyay et al., 2016）。同样，垄宽通过改变土壤表面积与体积比来影响土壤与大气之间的热量和水分交换，从而影响土壤储水、热调节、根系发育、土地利用效率和作物产量（Murphy et al., 2023, Neumann et al., 2022, Zhao et al., 2023, Wang et al., 2024b）。

除了对作物建苗和生长的直接影响外，土壤温度和水分还影响养分有效性、酶活性以及微生物介导的植物生长（Huang et al., 2021, Sokol et al., 2024, Steinweg et al., 2012; M. Zhang et al., 2024b）。然而，大多数研究分别考察了留茬管理和垄沟配置，且通常不在免耕无人机播种油菜系统中进行。因此，它们对长江流域作物建苗、根冠发育、抗倒伏性、产量和资源生产力的各自影响仍未得到充分表征，限制了实用参数指导的制定。

我们假设较低的水稻留茬高度和较窄的油菜垄宽将创造更有利的土壤水热条件，并改善油菜建苗和后续作物表现。为验证这一假设，在长江流域两个地点进行了两个生长季的两项随机区组试验。在固定垄宽下评估了三种水稻留茬高度，在固定留茬高度下评估了三种垄宽。研究目标为：（1）量化它们对土壤水热环境、作物建苗、生长、产量、抗倒伏性和资源生产力的各自影响；（2）在测试条件下确定最佳参数水平；（3）考察土壤性质、农艺性状、产量、抗倒伏性和资源生产力之间的统计关联。本研究旨在为长江流域稻油轮作中免耕无人机播种油菜生产提供田间证据和参数指导。

章节片段

试验地点、土壤和气象因素

试验于2020–2022年在长江流域（YRB）的两个稻油轮作地点进行：宜昌（YC）和襄阳（XY）（图1a）。两个地点均位于长江流域主要稻油产区，具有典型的亚热带季风气候。与2020–2021年油菜生长季相比，宜昌在2021–2022年的有效积温、总降雨量和太阳辐射分别增加了4.3%、1.5%和2.6%。

留茬高度和垄宽对土壤温度和水分的影响

土壤温度和水分是调节根际环境并影响作物生长的关键环境因素。本研究发现，随着油菜生长阶段（SS-BS-FS-MS）的推进，土壤温度先下降后上升，而土壤水分先上升后下降，这与气候因素密切相关（图1b）。尽管某些相邻处理之间未观察到显著差异，但在所有生长阶段中出现了趋势一致的变化（

高效免耕无人机播种油菜生产的农艺优化

稻油轮作模式是长江流域长期探索和实践中形成的一种广泛种植方式，它通过时空生态位互补体现了战略性耕地集约化。特别是，该模式充分利用当地自然条件，在提高土地利用效率、巩固土壤肥力和确保作物高产高效生产方面发挥着不可或缺的作用（Wang et al., 2021b,

结论

在免耕无人机播种系统中，适当调整水稻留茬高度和油菜垄宽可调节土壤温度和水分，从而为油菜建苗和生长创造更有利的土壤条件。低留茬高度（H1，10厘米）和窄垄宽（W1，1米）是各自试验中最有利的处理，改善了油菜生长、产量、抗倒伏性和资源生产力。这些发现为如何

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Xiaoqiang Tan: 写作 – 审阅与编辑, 写作 – 原稿, 可视化, 调查, 形式分析, 数据管理。 Mingqiang Bai: 写作 – 审阅与编辑, 调查, 形式分析。 Sijia Wang: 可视化, 形式分析。 Zongkai Wang: 写作 – 审阅与编辑。 Xianling Wang: 可视化。 Lei Zhang: 形式分析。 Pan Gao: 可视化。 Jiabao Zhu: 形式分析。 Yuanwei Zhou: 写作 – 审阅与编辑。 Hang Yang: 写作 – 审阅与编辑。 Xiongze Xie:

利益冲突声明

作者声明该研究是原创的，且此前未发表。不存在利益冲突，所有作者均同意该稿件发表。

致谢

本研究得到国家重点研发计划（2024YFD2300303）、湖北省专项基金（2023HBSTX4–03）和湖北省重点研发计划（2023BBB028）的支持。我们感谢黄小毛教授和朱全伟博士（华中农业大学）在无人机播种方面提供的宝贵技术支持。

引言