9種植保機(jī)械防治小麥穗蚜的農(nóng)藥沉積率與效果比較

蘇小記，王雅麗，魏 靜，黃崇春，劉艾英，李 淑，梁自靜，袁會珠

(1.陜西省植物保護(hù)工作總站，西安 710003；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，北京 100193；3. 渭南市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西渭南 714000)

農(nóng)藥是防治病蟲草害的重要生產(chǎn)資料。傳統(tǒng)農(nóng)藥噴霧作業(yè)存在效率不高、利用率低、浪費量大等問題。中國每年農(nóng)藥使用量約30多萬t(折百)[1]，在保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全的同時，也使環(huán)境承受巨大壓力。不同的植保機(jī)械因噴霧機(jī)理不同，采用的噴頭不同，噴出藥液的霧滴大小、在作物葉片上的沉積量也呈現(xiàn)出明顯差異[2]，從而影響農(nóng)藥利用率和防治效果。

近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，中國的植保機(jī)械實現(xiàn)跨越式發(fā)展，各種自走式噴霧機(jī)、航空植保機(jī)、靜電噴霧機(jī)已經(jīng)被廣泛使用。本研究首次系統(tǒng)分析目前陜西省小麥田所使用的單旋翼無人機(jī)、四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)、有人直升機(jī)、背負(fù)式電動噴霧器、背負(fù)式彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)、風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)9種植保機(jī)械防治小麥穗蚜的農(nóng)藥有效沉積率和防治效果，以期為科學(xué)推廣使用植保機(jī)械提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試機(jī)械 單旋翼無人機(jī)(廣西田園生化股份有限公司)、四旋翼無人機(jī)和六旋翼無人機(jī)(西安天翼航空科技有限公司)、二十四旋翼無人機(jī)(山東衛(wèi)士植保機(jī)械有限公司)、羅賓遜R-44直升機(jī)(美國羅賓遜直升機(jī)公司)、電動噴霧器(臨沂市羅莊通泰噴霧器廠)、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)和自走式噴桿噴霧機(jī)(山東永佳動力股份公司)、風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)(山東濰坊沃林機(jī)械設(shè)備公司)。

1.1.2 試驗儀器 風(fēng)速儀(北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司)、溫濕度儀(深圳市華圖電氣有限公司)，掃描儀(上海中晶科技有限公司)、卡羅米特紙、霧滴測試卡(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所)、濾紙、夾子、米尺、50 m卷尺、自封袋、手套、口罩、剪刀、注射器、0.45 μm水系過濾膜、SMP500型MD酶標(biāo)儀、Depositscan軟件、移液槍。

1.1.3 供試藥劑和指示劑 25 g/L高效氯氟氰菊酯(諾普信農(nóng)化股份有限公司)，誘惑紅85(浙江吉高德色素科技有限公司)。

1.2 試驗條件

1.2.1 試驗對象 小麥穗蚜，品種為‘周麥22’，2015-10-14播種，每公頃種群數(shù)537萬株。

1.2.2 時間和地點 2016-04-29-2016-04-30在陜西省渭南市臨渭區(qū)田市鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗田面積3.2 hm2，肥力中等。

1.2.3 氣象因素 2016-04-29：溫度21～30 ℃，濕度68%～82%，風(fēng)速0～0.5 m/s。2016-04-30：溫度22～29 ℃，濕度63%～86%，風(fēng)速0～0.5 m/s。藥效調(diào)查期：白天溫度23～32 ℃，無大風(fēng)降雨天氣。

1.3 試驗方法

1.3.1 流量檢測 通過測定單位時間內(nèi)施藥器械藥箱藥液流失量計算噴霧流量(mL/min)。

1.3.2 霧滴粒徑檢測 噴霧試驗結(jié)束后，對收取的卡羅米特試紙進(jìn)行掃描，使用Depositscan軟件檢測霧滴密度(cm-2)和霧滴粒徑(μm)。

1.3.3 霧滴密度分布情況檢測 將3 cm×9 cm的卡羅米特紙和直徑9 cm的濾紙按照試驗要求布置于作業(yè)區(qū)域小麥，在小麥的旗葉、倒二葉、倒三葉位及地面分別布卡，重復(fù)3次。試驗完成后以“1.3.5”中方法檢測霧滴密度。

1.3.4 誘惑紅沉積分布情況檢測 誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：準(zhǔn)確稱取誘惑紅0.020 0 g于100 mL容量瓶，蒸餾水定容，即得200 mg/L誘惑紅母液，逐梯稀釋為20、10、5、2、1、0.5 mg/L誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)溶液，而后用SMP500型MD酶標(biāo)儀于514 nm 檢測其吸光值，獲取誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線。試驗中，將定量誘惑紅溶解于定量水中，進(jìn)行噴霧檢測試驗，設(shè)定噴霧時間，計算噴霧用液量。試驗結(jié)束后，收集試驗小區(qū)濾紙及小麥，用蒸餾水充分洗滌10 min，測量濾液吸光值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算誘惑紅用量，得到沉積分布。

1.3.5 農(nóng)藥沉積率檢測 試驗結(jié)束30 min后，在試驗區(qū)域取整株小麥苗，每點取10株放置自封袋，每重復(fù)取8～10點。測定時，根據(jù)實際情況加入定量蒸餾水，振蕩洗滌10 min，保證誘惑紅完全溶解于水，根據(jù)誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算洗滌液中誘惑紅的質(zhì)量濃度，通過洗滌的用水量從而得到單株小麥的誘惑紅實際用量(g/cm2)。隨機(jī)選取10個1 m2的試驗區(qū)域小麥植株數(shù)，計算單株小麥所占面積，計算每株小麥的理論誘惑紅量(g/cm2)。再根據(jù)公式(1)計算出小麥田噴霧農(nóng)藥沉積率(%)。

農(nóng)藥沉積率=單株小麥的實際沉積量/單株小麥的理論沉積量×100%

(1)

1.3.6 防效調(diào)查 每處理調(diào)查100株，按照對角線5點取樣法，分別固定20株，調(diào)查每株小麥的活蚜蟲數(shù)量。施藥前調(diào)查蟲口基數(shù)，施藥后1、3、7 d 分別調(diào)查殘蟲量，共調(diào)查4次。采用公式(2)、(3)計算蟲口減退率和校正防效，分析防治效果，并采用 DPS數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan’s新復(fù)極差法統(tǒng)計。

蟲口減退率=(藥前蟲口數(shù)-藥后蟲口數(shù))/藥前蟲口數(shù)×100%

(2)

校正防效=(CK組蟲口減退率-處理組蟲口減退率)/(1-CK組蟲口減退率)×100%

(3)

1.4 試驗設(shè)計

1.4.1 試驗處理 共9個處理，除羅賓遜R-44直升機(jī)外，其他處理均按照隨機(jī)區(qū)組排列，各處理重復(fù)3次。處理編號及面積見表1。

表1 試驗處理Table 1 Treatments in test

1.4.2 紙卡布置 在進(jìn)行噴霧試驗前，先布置卡羅米特紙和濾紙。將紙卡分別布置于小麥穗部、旗葉、倒一葉、倒二葉和地面。

處理1～處理8的紙卡布置：在垂直于噴霧帶的方向，根據(jù)不同植保機(jī)械的參數(shù)，將試驗桿從噴幅中心線向兩邊各布置數(shù)點，每點相隔1 m，作為1組；重復(fù)3次。

處理9的紙卡布置：將試驗桿平行于噴霧方向布置50 m，共26個點，每點相距2 m，作為1組；重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 霧滴粒徑分析

各處理霧滴粒徑測定結(jié)果顯示(圖1)，單旋翼無人機(jī)、四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)、電動噴霧器、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)和風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)作業(yè)時霧滴中徑(DV50)分別為206、245、235、103、214、148、156、 233和199 μm。其中，二十四旋翼無人機(jī)霧滴中徑最小，為103 μm，四旋翼無人機(jī)霧滴中徑最大，為245 μm。由此可見，不同類型植保機(jī)械在小麥田噴霧作業(yè)時產(chǎn)生的霧滴粒徑差異明顯。

2.2 小麥冠層霧滴密度分析

分析霧滴密度(表2)可知，單旋翼無人機(jī)、四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)5個處理均為低容量噴霧；電動噴霧器、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)、風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)4個處理均為常量噴霧。且低容量的霧滴密度小于常量噴霧的霧滴密度，在0.05差異顯著性水平上，單旋翼無人機(jī)處理旗葉的霧滴密度顯著大于倒二葉，但與倒三葉的霧滴密度無顯著差異；四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)處理以及風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)處理，旗葉的霧滴密度高于倒三葉和倒二葉，且存在顯著差異；電動噴霧器、自走式噴桿噴霧機(jī)處理，旗葉、倒三葉和倒二葉的霧滴密度無顯著差異，說明，這2個處理噴霧均勻性優(yōu)于其他處理。二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)處理的霧滴密度較小，這是因為其他無人機(jī)安裝的是壓力式噴頭，DV50為206.41 μm以上，而二十四旋翼無人機(jī)安裝的是高速離心式噴頭，霧滴粒徑較小，DV50為103.94 μm，是其他壓力式噴頭無人機(jī)的50%左右，易造成飄逸和蒸發(fā)。羅賓遜R-44無人機(jī)DV50與壓力式噴頭無人機(jī)相當(dāng)，飛行高度為5 m，飛行速度為16 m/s，分別是無人機(jī)的1.67倍和5.3倍，易造成蒸發(fā)和漂移，導(dǎo)致測量結(jié)果有偏差。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同 Different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05),the same below

表2 小麥冠層的霧滴密度分布Table 2 Distribution of droplets density in wheat canopy cm-2

注：數(shù)據(jù)為多次測量的“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。同列數(shù)據(jù)后小寫字母不同表示在0.05水平差異顯著。下同。

Note：The data above are “average value±standard deviation” based on measurement of many times. The lowercase letters after the same column of average value represent the significant difference at 0.05 level.The same below.

2.3 小麥冠層不同位置農(nóng)藥沉積量分析

由表3可知，在0.05的差異顯著性水平上，單旋翼無人機(jī)處理在旗葉的沉積量顯著大于倒二葉，但與倒三葉無顯著性差異；四旋翼無人機(jī)處理在旗葉的沉積量顯著大于倒三葉，但與倒二葉無顯著性差異；六旋翼無人機(jī)處理、二十四旋翼無人機(jī)處理、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)處理和風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)處理在旗葉的沉積量均顯著大于倒三葉和倒二葉，而倒三葉的沉積量與倒二葉無顯著性差異；羅賓遜R-44直升機(jī)處理、電動噴霧器處理和自走式噴桿噴霧機(jī)處理在旗葉的沉積量與倒三葉，倒二葉間均無顯著性差異。

表3 小麥冠層不同位置農(nóng)藥沉積量Table 3 Deposition on different positions of wheat canopy μg/cm2

2.4 不同植保機(jī)械噴霧處理的農(nóng)藥沉積率

由圖2可知，單旋翼無人機(jī)、四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)、電動噴霧器、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)、風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)作業(yè)時農(nóng)藥沉積率分別為42.6%、41.2%、40.1%、19.0%、15.7%、60.0%、63.7%、51.4%和32.4%。在0.05 差異顯著性水平上，電動噴霧器、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)有效利用率較高，且三者不存在顯著性差異；其次為單旋翼無人機(jī)、四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)和風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)，這4個處理也不存在顯著性差異；二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)的農(nóng)藥沉積率最低，且兩者也不存在顯著性差異。

2.5 不同植保機(jī)械噴霧處理對小麥蚜蟲的防治效果

圖2 不同處理霧滴沉積率Fig.2 Droplets deposition percentage of different treatments

表4 不同植保機(jī)械防治效果Table 4 Control efficiency of different equipment for crop protection

由表4可知，在使用25 g/L高效氯氟氰菊酯情況下，不同器械在藥后1～7 d防治效果均有明顯差異，防效為46.7%～98.1%。在0.05差異顯著性水平上，電動噴霧器、背負(fù)式機(jī)動彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)、風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)在藥后3 d和藥后7 d的防治效果均較好，且不存在顯著性差異。六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)、羅賓遜R-44直升機(jī)防效較差，也不存在顯著性差異。

3 結(jié)論與討論

目前，因行走方式、噴霧系統(tǒng)、作業(yè)高度的不同，植保機(jī)械防治小麥穗蚜的效果和農(nóng)藥利用率均表現(xiàn)出明顯差異，也暴露出植保技術(shù)研究的薄弱環(huán)節(jié)。

3.1 背負(fù)式電動噴霧器、機(jī)動彌霧機(jī)和自走式噴桿噴霧機(jī)農(nóng)藥利用率高

背負(fù)式電動噴霧器、機(jī)動彌霧機(jī)和自走式噴桿噴霧機(jī)農(nóng)藥沉積率(即農(nóng)藥利用率)[2]能達(dá)到51.4%～63.7%，高于當(dāng)前全國植保機(jī)械農(nóng)藥利用率的平均水平(36.6%)，壓力式噴頭無人機(jī)農(nóng)藥利用率均高于40%，略高于當(dāng)前全國植保機(jī)械農(nóng)藥平均利用率。本研究測定的高速離心噴頭無人機(jī)霧滴粒徑為78～130 μm，與其他人研究的無人機(jī)霧滴中徑達(dá)到30～100 μm結(jié)果基本一致，是比較理想的霧滴水平[3]。但是農(nóng)藥利用率卻為最低，推測主要原因是漂移量和蒸發(fā)量較大。霧化水平高而農(nóng)藥利用率低的矛盾是無人機(jī)使用過程的重要問題。航空植保器械有很大的市場空間和應(yīng)用潛力[4-6]，應(yīng)加大防漂移噴霧技術(shù)、航空專用的超低容量液劑以及飛防專用助劑的開發(fā)。

3.2 航空噴霧、地面噴霧均可達(dá)到理想的防蟲效果，不同企業(yè)產(chǎn)品差異顯著

單旋翼無人機(jī)、背負(fù)式電動噴霧器、機(jī)動彌霧機(jī)、自走式噴桿噴霧機(jī)、風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)對小麥蚜蟲的防治效果均可達(dá)到80%以上，表明，航空噴霧、地面噴霧，低容量噴霧、常量噴霧都可以達(dá)到較為理想的防治效果，與前人研究結(jié)果基本一致[7-8]。但是，參與本次測試的六旋翼無人機(jī)、二十四旋翼無人機(jī)和羅賓遜R-44直升機(jī)藥后7 d的防效均低于55%，而單旋翼無人機(jī)、四旋翼無人機(jī)均達(dá)到80%以上，說明，不同生產(chǎn)廠家、不同型號的植保無人機(jī)的DV50(霧滴中徑)存在差異，對霧滴在小麥株冠層沉積分布，以及小麥蚜蟲防治效果有明顯影響。目前，國內(nèi)還未制定植保無人機(jī)生產(chǎn)的國家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)質(zhì)量、噴灑設(shè)備裝備以及其他參數(shù)均沒有統(tǒng)一要求，所以出現(xiàn)作業(yè)效果有差異和不穩(wěn)定等現(xiàn)象。建議國家盡快出臺相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要。

3.3 機(jī)械化高工效施藥器械值得推廣

本研究表明，自走式噴桿噴霧機(jī)表現(xiàn)出51.4%和95.4%的高農(nóng)藥利用率和防治效果，符合農(nóng)藥減量控害的技術(shù)要求，也以勞動強(qiáng)度低、作業(yè)效率高、適合于大面積作業(yè)的特點，滿足專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治的要求，值得推廣應(yīng)用。作業(yè)過程中出現(xiàn)的軋苗現(xiàn)象，雖對作物產(chǎn)量沒有較大影響，但也應(yīng)該在推廣使用過程中，引導(dǎo)種植者采用寬窄行種植模式，實現(xiàn)農(nóng)機(jī)農(nóng)藝的配套與融合。風(fēng)送式遠(yuǎn)程噴霧機(jī)防治效率和防治效果能夠滿足生產(chǎn)需要，在地塊狹長，生產(chǎn)道路適應(yīng)的情況下也可推廣使用。

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