適宜玉米化控劑噴施的植保機具選型研究

高 嬌， 張 莉， 熊 波， 李傳友， 李治國， 滕 飛

(北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079)

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適宜玉米化控劑噴施的植保機具選型研究

高 嬌， 張 莉， 熊 波， 李傳友， 李治國， 滕 飛

(北京市農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定推廣站，北京 100079)

摘要[目的]玉米抗倒伏化控劑噴施缺少適宜機具，擬通過開展植保機具選型試驗，篩選適宜化控劑噴施作業(yè)的機型。[方法]采用大田試驗與實驗室檢測相結(jié)合的方法, 檢測約翰迪爾4630型、3W-500型和3WBD-16型3種植保機型開展化控作業(yè)的適應(yīng)性。[結(jié)果] 4630型噴桿噴霧機配套防飄扇形霧噴頭作業(yè)其霧滴粒徑較大，霧滴沉積密度低，且多分布在下部葉片，不利于葉片吸收，化控效果較差，且植株損傷率最高；3WBD-16型背負(fù)式電動噴霧器配套圓錐霧噴頭作業(yè)噴霧均勻性最低，化控作業(yè)后效果不均勻，田間整齊度低，作業(yè)成本最高；3W-500型東方紅懸掛式噴桿噴霧機配套標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效率優(yōu)于背負(fù)式電動噴霧器，作業(yè)后化控效果顯著優(yōu)于約翰迪爾4630型噴桿噴霧機，且作業(yè)成本最低。[結(jié)論] 3W-500型東方紅懸掛式噴桿噴霧機適宜在京郊地區(qū)玉米化控作業(yè)中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞玉米；化控劑；植保機具

北京地區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候，每年7、8月份雨熱同期，玉米生長迅速且莖稈脆弱，密植群體遇風(fēng)極易發(fā)生倒伏，造成減產(chǎn)甚至絕產(chǎn)。近年來，玉米倒伏已成為影響京郊玉米生產(chǎn)的重要不利因素[1]。玉米抗倒伏化學(xué)調(diào)控試劑可在一定程度上預(yù)防玉米倒伏的發(fā)生，近些年玉米抗倒伏化控劑在多地區(qū)應(yīng)用，效果較好[2]，但多為人工背負(fù)式打藥機作業(yè)。京郊地區(qū)玉米抗倒伏化控劑噴施機械化作業(yè)水平亦較低，而機械化設(shè)備是先進(jìn)農(nóng)藝技術(shù)推廣應(yīng)用的物化載體[3]，必須有成熟的配套機具及機械化技術(shù)才可保證該項技術(shù)大面積推廣應(yīng)用，因此玉米化控防倒機械化栽培技術(shù)是當(dāng)前亟待解決的重要生產(chǎn)實際問題。

目前，我國植保機械多用于作物等病蟲草害的防治[4]，閑置時間較多，植保機械利用效率較低，部分地區(qū)在研究植保機具用途時提出，可以用作噴施植物生長調(diào)節(jié)劑，即化控劑[5]，但并未進(jìn)一步研究噴施化控劑的適宜機型。因此，亟需開展京郊地區(qū)玉米抗倒伏化控劑噴施作業(yè)機具選型試驗研究，以篩選適宜化控作業(yè)的機具。

化學(xué)調(diào)控劑應(yīng)用技術(shù)要求較高，其在應(yīng)用時期、用量、噴施均勻性方面都有嚴(yán)格要求，要求在玉米6～11葉期，均勻噴灑在玉米上部葉片[6]，因玉米上部新展葉片為主要功能葉片，利于化學(xué)調(diào)控劑吸收。如果使用方法不當(dāng)會導(dǎo)致化控效果不佳，田間作物整齊度降低或造成減產(chǎn)等副作用。植保機具開展農(nóng)藥噴施作業(yè)時，要求選擇均勻、封閉、環(huán)保、高效、低量、防飄移等功能[7]，與化控劑噴施作業(yè)要求的異同之處未有明確研究，需進(jìn)一步開展試驗探索兩者之差異。筆者選用京郊常用的適宜玉米田植保作業(yè)的美國約翰迪爾4630型噴桿噴霧機、3W-500型東方紅懸掛式噴桿噴霧機、3WBD-16型背負(fù)式電動噴霧器3種植保機具開展化控劑噴施作業(yè)，通過檢測作業(yè)質(zhì)量、化控效果、作業(yè)成本等，探索植保機械進(jìn)行化控劑噴施作業(yè)的要求，篩選適宜京郊玉米化控作業(yè)的機具。

1材料與方法

1.13種參試機具性能簡介約翰迪爾4630噴霧機屬自走式噴桿噴霧機(以下簡稱4630噴霧機)，離心式液泵，噴桿為全部自動展開，配置48個約翰迪爾飛沫式防飄PSLDXQ2008扇形霧噴頭，噴幅24 m[8]。

3W-500東方紅懸掛式噴桿噴霧機(以下簡稱3W-500噴霧機)，液泵為三缸隔膜泵，噴桿分5段，4段手動展開，噴霧管路分3段控制。配置20個Teejet3號標(biāo)準(zhǔn)扇形霧噴頭，噴幅10 m。

3WBD-16背負(fù)式電動噴霧器(以下簡稱3WBD-16噴霧器)，16 L藥箱，12 V電壓電瓶，功率25 W，帶動電動隔膜泵供液。圓錐霧噴頭，噴幅4～5 m，藥液流量1.0～2.8 L/min。

試驗所用的3種機具的主要技術(shù)性能參數(shù)見表1。

1.2試驗實施情況農(nóng)機試驗檢測時間為2014年7月，檢測地點為北京市順義區(qū)趙全營鎮(zhèn)萬畝方地塊、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)藥械與施藥技術(shù)實驗室。作物種植情況青貯用玉米，密度為825 00株/hm2，試驗時間玉米6～7葉期,化控劑噴施量為390 L/hm2。檢測環(huán)境條件為環(huán)境溫度29 ℃；環(huán)境濕度68%；環(huán)境風(fēng)速0.8 m/s。

表1　參試3種機具主要技術(shù)性能參數(shù)

1.3試驗方法農(nóng)機試驗按照J(rèn)B/T10593—2006《噴霧器試驗方法》、GB/T24677.2—2009《噴桿噴霧機試驗方法》、NY/T650—2002《噴霧機(器)作業(yè)質(zhì)量》中檢測方法作業(yè)。檢測內(nèi)容為噴桿噴霧機各噴頭噴灑流量及均勻性、機具噴幅及噴幅內(nèi)霧滴沉積分布均勻性、霧滴粒徑、霧滴在作物植株上的沉積分布、作物機械損傷率、作業(yè)成本等數(shù)據(jù)。農(nóng)藝試驗檢測時期為玉米大喇叭口期、抽雄吐絲期和收獲期，檢測指標(biāo)為株高、莖粗、穗位高、產(chǎn)量等。數(shù)據(jù)分析采用Excel軟件和SAS分析軟件。

2結(jié)果與分析

2.1機具作業(yè)速度為保證各機具噴霧量均為390 L/hm2，依據(jù)各機具的噴頭噴量、噴頭個數(shù)、噴幅計算各機具作業(yè)速度：

V(km/h)=40xl(L/min)/(390xB(m))

式中，V為作業(yè)速度；l為噴霧系統(tǒng)藥液流量；B為噴幅。

計算結(jié)果為：3WBD-16噴霧器作業(yè)速度0.67 km/h，3W-500噴霧機作業(yè)速度為5.50 km/h，4630噴霧機作業(yè)速度為9.80 km/h。

2.2霧滴粒徑檢測分析結(jié)果如表2所示，隨著噴霧壓力的增加，各噴頭的霧滴粒徑減小。3種機具配備的噴頭中，圓錐霧噴頭霧滴粒徑相對最小，防飄噴頭霧滴粒徑最大。

表2不同噴頭不同噴霧壓力下霧滴粒徑

Table 2　Droplet size of different nozzles under different spraying pressure　μm

2.3噴頭及噴霧系統(tǒng)噴量分布均勻性分析由表3可知，3W-500噴霧機各噴頭的噴霧量變異系數(shù)為14.7%，噴頭噴量均勻性相對較差；4630噴霧機噴頭間噴量變異系數(shù)為2.8%，各噴頭噴量均勻性相對較好。4630噴霧機噴頭噴量平均值最高，3WBD-16噴霧器噴頭噴量平均值最低。

2.4噴幅內(nèi)霧滴沉積分布均勻性分析測試結(jié)果表明(圖1)，人工背負(fù)3WBD-16噴霧器呈“之”字形走法作業(yè)，噴幅內(nèi)霧滴沉積分布均勻性相對最差，變異系數(shù)39.00%；3W-500噴霧機變異系數(shù)21.25%;4630噴霧機變異系數(shù)14.04%，噴幅內(nèi)霧滴分布均勻性相對最好。

表3噴頭及噴霧系統(tǒng)噴量

Table 3Amount of nozzle and spraying system

噴霧機類型Typeofsprayer各噴頭噴量平均值Meanvalueofsprayingamountofnozzle∥L/min噴頭間噴量變異系數(shù)Coefficientofsprayingamountofnozzle∥%系統(tǒng)噴霧量SprayingamountL/min3WBD-16噴霧器3WBD-16sprayer1—13W-500噴霧機3W-500sprayer1.8214.736.404630噴霧機4630sprayer3.202.8153.60

圖 1　噴幅內(nèi)霧滴沉積分布均勻性Fig.1　Uniformity of droplet deposition in spraying range

2.5霧滴在作物葉片上的沉積分布分析

2.5.1每株玉米各葉片上的霧滴沉積分布狀態(tài)。結(jié)果表明(圖2～4)，3WBD-16噴霧器在玉米植株上部葉片霧滴密度較大，符合化控劑噴施農(nóng)藝要求，但其霧滴粒徑較小，沉積量少；3W-500噴霧機在中上部葉片霧滴密度大于4630噴霧機，低于3WBD-16噴霧器，沉積量較為適中；4630噴霧機各葉片霧滴密度均較低，下部葉片霧滴密度大于上部葉片，不符合化控劑噴施農(nóng)藝要求，由于其霧滴粒徑較大，沉積量大。

圖2　3WBD-16噴霧器葉片霧滴沉積分布Fig 2　Droplet deposition of 3WBD-16 sprayer in leaf

圖3　3W-500噴霧機葉片霧滴沉積分布Fig 3　Droplet deposition of 3W-500 sprayer in leaf

圖4　4630噴霧機葉片霧滴沉積分布Fig 4　Droplet deposition of 4630 sprayer in leaf

2.5.2作業(yè)區(qū)內(nèi)各樣點間霧滴沉積分布均勻性。由表4可以看出，作業(yè)區(qū)內(nèi)各樣點植株霧滴分布為：4630噴霧機霧滴密度最低，均勻性最好；3WBD-16噴霧器在玉米植株葉片霧滴密度最高，均勻性最差；3W-500噴霧機霧滴沉積密度和均勻性適中。

2.6作物機械損傷率試驗可知，3WBD-16噴霧器植株損傷率為0；4630噴霧機植株損傷率最高，為0.01%;3W-500噴霧機植株損傷率適中(0.008%)。其中3W-500噴霧機與4630噴霧機造成機械損傷率的原因為：地頭窄，進(jìn)地作業(yè)時，調(diào)整機頭直線作業(yè)時對植株有碾壓。

表4　各株玉米葉片霧滴密度均值

2.7機具作業(yè)成本機具作業(yè)成本構(gòu)成數(shù)據(jù)由農(nóng)機合作社調(diào)研和試驗共同得出。由表5可知，3WBD-16噴霧器作業(yè)成本最高，其中人工作業(yè)成本較高；3W-500噴霧機作業(yè)成本最低，4630噴霧機折舊和燃油(電)成本較高。

2.83種參試機具作業(yè)后各處理玉米植株性狀抗倒伏化學(xué)調(diào)控劑噴施后，可通過調(diào)控玉米株型提高玉米植株抗倒伏能力，主要通過降低株高、穗位高，縮短基部莖節(jié)長，增加基部莖節(jié)粗來改善株型，增加玉米抗倒伏能力[9]。由表6可知，3W-500噴霧機和3WBD-16噴霧器處理的化控效果均優(yōu)于4630噴霧機處理，而各處理間產(chǎn)量差異不顯著。其中在降株高方面，3W-500噴霧機和3WBD-16噴霧器處理降株高效果明顯，極顯著低于4630噴霧機處理和不化控對照；基部莖節(jié)粗表現(xiàn)為3W-500噴霧機處理莖粗最粗，且顯著高于不化控對照；莖節(jié)長方面表現(xiàn)為3W-500噴霧機和3WBD-16噴霧器處理低于其他處理，且極顯著低于不化控對照。3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論 該研究得出，3WBD-16噴霧器霧滴細(xì)、霧滴沉積密度大，多沉積在玉米植株上部葉片，單株化控效果較好。但單株各葉片間霧滴分布不均勻，作業(yè)區(qū)內(nèi)各株間霧滴沉積分布亦不均勻，變異系數(shù)達(dá)到39.6%，且霧滴沉積量較小，損失較大，作業(yè)成本高，不適宜玉米抗倒伏化控劑噴施作業(yè)。3W-500噴霧機霧滴粒徑中等，霧滴沉積密度比3WBD-16噴霧器小，但大于4630噴霧機，多沉積在玉米植株上部和中部葉片，化控效果較好。作業(yè)區(qū)內(nèi)各株間霧滴沉積分布變異系數(shù)、藥液沉積量均高于3WBD-16噴霧器。作業(yè)成本最低，植株損傷率適中，推薦其應(yīng)用于玉米抗倒伏化控劑噴施作業(yè)。4630噴霧機配備防飄噴頭，霧滴粒徑大，霧滴沉積密度最小，下部葉片霧滴密度高，化控效果差，作業(yè)成本較高，植株損傷率高，不推薦其開展玉米抗倒伏化控劑噴施作業(yè)。

表5　各機具作業(yè)成本分析

表6　各處理玉米植株性狀分析

注：表中同列不同大、小寫字母分別表示在0.01、0.05水平差異顯著。

Note：Different capital letters,lowercases in the same column stand for significant difference at 0.01,0.05 level.

3.2討論該試驗從農(nóng)機與農(nóng)藝融合角度考慮，開展玉米抗倒伏化學(xué)調(diào)控劑噴施作業(yè)機具的選型研究，通過農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量、化學(xué)調(diào)控劑噴施效果、作業(yè)成本3方面綜合考慮，探索了植保機械在開展農(nóng)藥噴施作業(yè)與抗倒伏化學(xué)調(diào)控劑噴施作業(yè)要求的異同之處，從根本上解決農(nóng)機與農(nóng)藝融合問題。該研究發(fā)現(xiàn)，4630噴霧機農(nóng)機作業(yè)質(zhì)量最佳，噴霧系統(tǒng)均勻性較好，符合農(nóng)藥噴施作業(yè)要求，但其化控效果較差。由于其在玉米上部葉片的霧滴沉積密度小、沉積量低，上部葉片為玉米主要功能葉，化控劑被上部葉片吸收后方可起作用，而霧滴密度小，上部葉片沉積量少，不利于葉片吸收，不符合化控劑噴施要求。3W-500噴霧機作業(yè)質(zhì)量較4630噴霧機差，但其噴施的化學(xué)調(diào)控劑在玉米上部葉片的霧滴沉積密度較大、沉積量較高，密度大利于葉片吸收，其化控效果較好。分析其原因為4630噴霧機配備防飄噴頭，霧滴粒徑大[10]，同等劑量的化控劑，霧滴密度小，不利于葉片吸收；而4630噴霧機霧滴在玉米上部葉片分布較少可能與霧滴粒徑大、霧滴與葉片接觸的壓力大小導(dǎo)致，需進(jìn)一步深入研究不同類型噴頭與噴施壓力對化控效果的影響，明確適宜的噴頭類型及作業(yè)壓力。該研究表明，玉米抗倒伏化控劑噴施作業(yè)要求與常規(guī)植保作業(yè)要求有差異，通過研究結(jié)果制定相關(guān)玉米抗倒伏化控劑噴施的操作規(guī)范，以提高化控劑噴施作業(yè)質(zhì)量與效果，對指導(dǎo)生產(chǎn)實踐具有深刻意義。

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基金項目北京市農(nóng)業(yè)科技項目。

作者簡介高嬌(1987- )，女，遼寧鞍山人，工程師，碩士，從事農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)試驗推廣研究。

收稿日期2016-04-29

中圖分類號S 224

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)14-269-04

Experiment in the Selection of the Machinery Suitable for Chemical Spraying in Maize Growth

GAO Jiao, ZhANG Li, XIONG Bo et al

(Beijing Agricultural Machinery Testing & Extension Station，Beijing 100079)

Abstract[Objective] The machinery suitable for chemical control agent spraying in maize planting was selected through the experiment in plant protection equipment test due to the lack of its appropriate equipment. [Method] The adaptability of three types of plant protection machineries(4630-type, 3W-500 and 3WBD-16) to the chemical regulation agent spraying for maize was measured through the combination of operation in field and the test in laboratory. [Results] The droplet size of 4630-type boom sprayer supported with anti-drift flat fan nozzle was largest, its droplet deposition density was lowest. And the droplets were mainly located in the blades of lower part that was not conducive to absorption for leaves. Thus, its effect of chemical was poor and the rate of plant injury was the highest. The spray uniformity of 3WBD-16 knapsack electric sprayer supported with fog nozzle was minimum, the chemical effect was uneven, the uniformity in field was low and its operating cost was the largest. The job quality and operational efficiency of 3W-500 Dongfanghong suspended boom sprayer supported with standard flat fan nozzles was better than those of 3WBD-16 type and the chemical effect was better than that of 4630-type. And operating cost of 3W-500 type was the lowest. [Conclusion] 3W-500 type was suitable for the chemical control agent spraying for maize planting in Beijing suburbs.

Key wordsMaize; Chemical regulation agent; Plant protection machinery