结合无人机播种的免耕栽培技术可以有效减少同种间的竞争，并增强油菜茎秆的强度，从而在高密度种植条件下培育出抗倒伏、高产的油菜作物

《Journal of Integrative Agriculture》：Integrated no-tillage with UAV-sowing mitigates intraspecific competition and reinforces stem strength to achieve lodging-resistant and high-yield rapeseed under high-density planting

　　

谭小强|白明强|王思佳|王宗凯|张磊|罗东徐|高攀|徐阳|张成池|陈宇哲|傅海才|谢燕|王波|赵杰|徐振华|王静|蒯杰|周广胜

中国农业部和农村事务部/华中农业大学植物科学与技术学院/长江中游作物生态生理学与农业系统重点实验室，湖北洪山实验室，武汉430070，中国

摘要

在长江流域（YRB），水稻收获后种植油菜的种植系统普遍面临作物接替紧张的问题。为解决这一问题，将无人机（UAV）播种与免耕技术及高密度直播相结合被认为是一种关键的农艺方法。然而，高密度种植加剧了种内竞争（以相对竞争强度（RCI）量化），这影响了根系的生长和地上部分的发育，并在抗倒伏性和产量之间产生了明显的矛盾。为此，进行了一项为期两年的田间试验，以量化不同耕作方式（CK：传统耕作并人工播种；N：免耕并用UAV播种；T：传统耕作并用UAV播种）和播种量（S1：3.75公斤/公顷；S2：5.25公斤/公顷；S3：6.75公斤/公顷）之间的相互作用效应。在三种耕作模式下，随着播种量从S1增加到S3，种群密度、产量和相对竞争强度显著增加，但单株产量却显著下降。两年数据的综合分析表明，与CK和T模式相比，N模式使相对竞争强度（RCI）降低了32.3-37.7%。这种管理措施还优化了干物质分配，使根系与地上部分的比重以及根系质量分数增加了30.8-44.3%，从而增强了根系的固定能力。同时，它也改善了茎秆的机械性能：茎秆中的木质素和纤维素含量增加了6.8-10.4%，使得茎秆强度显著提高，因此抗倒伏指数降低了18.6-35.8%。此外，在N模式下，适度的竞争压力激活了苯丙素途径中的关键酶（苯丙氨酸氨裂解酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和肉桂醇脱氢酶（CAD），促进了结构性碳水化合物的合成，增强了茎秆的机械支撑能力。最重要的是，免耕并用UAV播种（N模式）通过优化根系与地上部分的协调关系和强化茎秆结构，实现了高产量和抗倒伏性的双重目标。NS2和NS3处理被认为是实现这些目标的最佳方式，其产量与最高产量的处理（TS3）相当或接近，同时具有更强的抗倒伏性。这些发现揭示了“种内竞争 - 结构可塑性 - 功能增强 - 高产量和抗倒伏性”之间的因果关系，为长江流域同时提高产量和抗倒伏性提供了精确的农艺框架。