无人机辅助种间授粉对山核桃果实的直感效应

汪继斌，程建斌，王年金，姚小华

(1.淳安县林业局，浙江 淳安 311700； 2.中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江 富阳 311400)

薄壳山核桃(Caryaillinoensis)又名美国山核桃、长山核桃，和山核桃 (Caryacathayensis)同属胡桃科山核桃属(CaryaNutt.)，都是营养价值很丰富的珍贵干果和木本油料经济树种[1-2]。薄壳山核桃与山核桃在形态特征、果实性状和适应性上有较大差别。薄壳山核桃果实大，长椭圆形，壳薄，种皮易剥，适应低丘土层深厚且水分条件良好的地区；而山核桃果实较小，近圆形，壳较厚，种皮难以剥离，适应于石灰岩山地[3-4]。

为了综合薄壳山核桃与山核桃两者的优良性状，国内科研人员先后开展了2个物种的杂交，并陆续报道了研究结果[5-8]，但目前国内报道多集中在人工点粉、抖粉等授粉方式[9]。人工点粉、抖粉的人工控制授粉多应用于杂交育种，且现有研究结果均表明薄壳山核桃授粉山核桃有提高坐果率、果实增大、产量增加的效果，但若把点粉或抖粉的方法应用于大面积生产作业则因工效低而不太现实；无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机[10]，有研究表明无人机作业效率高于人工作业数十倍甚至上百倍，无人机辅助授粉在水稻上已有应用[11-12]，而林业上采用无人机辅助授粉的研究未见报道。本文通过无人机辅助薄壳山核桃花粉授粉山核桃的试验，研究薄壳山核桃花粉在山核桃实生林分中的竞争行为对山核桃果实的增效作用，以期为山核桃大面积生产性应用辅助授粉提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验林概况

山核桃试验林位于浙江省淳安县威坪镇蜀阜村山林湾(29°73′N、118°79′E)，海拔135 m，坡向朝南，土壤属石灰岩土，质地为砂壤土。年均气温17.2 ℃，最冷月(1月)平均气温5.3 ℃，最热月(7月)平均气温28.6 ℃，极端高温41.8 ℃，极端低温-7.6 ℃，全年无霜期约263 d，年均降水量1515 mm，年均日照时间1849.7 h。该林分于2002年春用山核桃实生苗造林而成，树龄15 a，面积4 hm2，没有其它同属山核桃物种。

1.2 授粉材料

本试验采用的薄壳山核桃授粉品种为中国林科院亚林所与建德市林业局共同选育的薄壳山核桃无性系1号，这个无性系是目前浙江省建德市等薄壳山核桃产区的主栽品种之一，其花粉产量高、开花时间早、果实饱满、中等大小，花期与山核桃接近[13-14]，于2016年4月28日采集该无性系花粉。

1.3 试验方法

1.3.1 无人机喷洒粉液 在山核桃试验林中选择3片立地条件、生长树势、株距分布等均相似的试验区块，其中2片为喷洒处理林分，1片为未处理对照林分。于2016年5月1日(山核桃雌雄花已进入盛花期)，将提前收集好的薄壳山核桃无性系1号花粉按0.025%比例调配成花粉水溶液，无人机采用北方天途航空技术发展(北京)有限公司研发的天途M8A八翼无人直升机，每次装载花粉水溶液8 kg，每次飞行时间12 min，共2次。

1.3.2 果实测定 9月8日分别选择处理与对照样株进行测定，处理样株20株，对照样株10株，进行分株采收，现场分别测定冠幅、单株产量、单位面积产量。从每个样株果实中随机抽取20个鲜果送实验室测定如下指标：①用得力工具(余姚)有限公司制造的DL92150A型高精度游标卡尺测量果(核)高和果(核)径，精确到0.01 cm；②用上海民桥精密科学仪器有限公司研制的JA5103型电子天平测定单果(核)质量、果仁质量，精确到0.01 g；出仁率=仁质量/核果质量×100%。

1.4 数据统计分析

利用Excel 2007进行数据整理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 种间无人机授粉对山核桃单位面积产量的增效作用

从表1可以看出，采用无人机授薄壳山核桃花粉对山核桃单位面积鲜果产量有明显增效现象，单位面积鲜果产量比对照增产37.16%，差异达极显著水平(P<0.01)。

表1 种间无人机授粉山核桃单位面积产量分析

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

2.2 种间无人机授粉对山核桃果实性状的增效作用

由表2可知，采用无人机授薄壳山核桃花粉对山核桃果实、果核(种子)及果仁有增效现象，平均单个果实的果重、核重、仁重分别比对照高出12.02%、5.98%、5.49%；果高、果径、核径分别比对照高出1.7%、4.81%、2.02%，核高是对照的99.45%；出仁率是对照的99.79%。方差分析结果表明，其中果重、核重的差异达显著水平(P<0.05)，果径的差异达极显著水平(P<0.01)，果高、核高、核径、仁重、出仁率的差异不显著。

表2 种间无人机授粉山核桃果实性状分析

3 结论与讨论

本试验研究结果表明，采用无人机授薄壳山核桃花粉对山核桃单位面积产量有明显的增产效应，差异达极显著水平。所采收的果实，其果重、核重、仁重、果高、果径、核径性状都表现出增效现象，核高、出仁率与对照相近，其中果重、核重差异达到了显著水平，果径的差异达极显著水平，其它性状差异不显著。说明采用无人机喷洒授粉可能也起到了提高坐果率的效果，增加了林分果实数量，再加上单果重增加的双重影响，进而提高了山核桃单位面积产量。无人机授粉的山核桃的果重、核重、仁重分别比对照提高12.02%、5.98%、5.49%，果重、核重两者增加幅度相差6.04%，说明外果皮有一定的增重，但增重的原因是外果皮增厚还是成熟度不同果皮含水率不一样有待进一步研究。核重、仁重两者增加幅度相差0.49%，考虑到核的体积是增大的，壳是否增厚也有待进一步研究。

山核桃与薄壳山核桃为山核桃属中果形较大、出仁率较高的2个树种。近年来随着人民生活水平的提高，消费者对山核桃属果实的品质愈加注重，而含油率是影响其品质的主要因子之一。有研究表明薄壳山核桃的含油率高于山核桃，提高山核桃的出油率进而提升其品质是很有必要的。前期研究结果表明薄壳山核桃与山核桃种间授粉有良好的亲和性，但对于大面积山核桃林分，采用点粉、抖粉等人工辅助授粉不现实，本研究表明采用无人机辅助薄壳山核桃授粉山核桃不仅能够增产增效，而且这种方式还可以大大提高工效，这为山核桃大面积辅助授粉提供了参考依据。

目前，国内外无人机辅助授粉仅应用于杂交水稻制种上，是利用无人驾驶直升机飞行时旋翼所产生的风力，扩大杂交水稻制种时父本花粉的传播距离，提高授粉的效率和质量。未见在经济林上利用无人机辅助授粉的研究。已有研究表明地处不同纬度、海拔、坡向的山核桃花期是不同的。大面积应用无人机辅助授粉这项技术，对薄壳山核桃花粉在数量、花期方面将有更高要求，应考虑增加几个花期不同的主栽品种作为花粉来源。