電動(dòng)多旋翼植保無(wú)人機(jī)低容量噴霧防治玉米三點(diǎn)斑葉蟬的應(yīng)用研究

趙冰梅 丁麗麗 張強(qiáng) 董紅強(qiáng)

摘要

利用KT10Ⅱ型四旋翼植保無(wú)人機(jī)開(kāi)展玉米灌漿期三點(diǎn)斑葉蟬的防治試驗(yàn)，研究無(wú)人機(jī)飛行高度、飛行速度、施藥液量以及噴霧助劑等因素對(duì)農(nóng)藥?kù)F滴在玉米冠層的沉積分布影響及對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬防效的影響。結(jié)果表明：在無(wú)人機(jī)飛行高度為距玉米株冠頂部1 m、飛行速度6 m/s、施藥液量15 L/hm2，并加入1.5%噴霧助劑“邁飛”的條件下，噴霧霧滴在玉米冠層上部、中部和下部的沉積密度分別達(dá)到41.9、27.3和14.9個(gè)/cm2，對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬藥后1 d防效可達(dá)91.3%，藥后14 d防效96.8%以上，速效性和持效性均較理想。

關(guān)鍵詞

無(wú)人機(jī)； 玉米； 三點(diǎn)斑葉蟬； 霧滴沉積分布； 防治效果

中圖分類號(hào)：

S 435.132

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017100

Control effects of low volume spraying using unmanned aerial

vehicle （UAV） against Zygina salina Mit

ZHAO Bingmei1， DING Lili1， ZHANG Qiang1， DONG Hongqiang2

（1. General Station of Agricultural Technology Extension，Xinjiang Production and Construction Corps，

Urumqi 830011， China；2. College of Plant Science，Tarim University， Aral 843300， China）

Abstract

Field trials were conducted with the KT10Ⅱ fourrotor unmanned aerial vehicles （UAV） to control Zygina salina Mit during grain filling stage in maize. The influence of UAVs flight altitude， velocity， spray volume and special additives on the deposit distribution of pesticide droplet on maize canopy was investigated and the control effect on Z.salina was also studied. The results showed that under the conditions of 1 m flying altitude from the corn crown top， 6 m/s flying speed， 15 L/hm2spray volume and 1.5% spray adjuvants “Maifei”， the spray droplet deposits density on the upper， middle and lower part of corn canopy were 41.9， 27.3 and 14.9 particle/cm2， respectively. The control efficacy was 91.3% and 96.8% at the first and the 14th day after spraying pesticides with KT10Ⅱ UAV， respectively. The results indicated that this optimized method was of quick and persistent action on the control of Z.salina Mit.

Key words

unmanned aerial vehicles； maize； Zygina salina； droplets deposition distribution； control efficacy

玉米三點(diǎn)斑葉蟬Zygina salina Mit 屬半翅目葉蟬科小葉蟬亞科。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，該蟲(chóng)在北疆各地為害日趨嚴(yán)重，成為新疆玉米田繼玉米螟之后的第二大害蟲(chóng)，玉米被害率達(dá)100%，嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量和質(zhì)量[1]。玉米三點(diǎn)斑葉蟬主要以二代、三代成、若蟲(chóng)為害玉米。7月中下旬和8月中旬為其為害高峰期。而玉米生長(zhǎng)中后期，株高葉茂，田間郁閉，人員進(jìn)地施藥困難。近年來(lái)雖然有大型自走式噴霧機(jī)械、玉米去雄機(jī)、熱力煙霧機(jī)等投入使用，但仍無(wú)法滿足玉米生長(zhǎng)中后期病蟲(chóng)害防治需求。無(wú)人機(jī)飛防具有工效高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、不受地形、作物高度限制等優(yōu)點(diǎn)，但其施藥效果與諸多參數(shù)如飛行作業(yè)高度、飛行速度、氣溫、風(fēng)速、噴頭等密切相關(guān)，這些參數(shù)直接影響霧滴的沉積量與均勻程度及穿透程度等[27]。而在農(nóng)藥的田間噴霧中，農(nóng)藥?kù)F滴沉積密度對(duì)病蟲(chóng)害的防治效果起決定性作用[89]。無(wú)人機(jī)飛防及其施藥技術(shù)的研究在新疆目前處于起步階段。本文利用KT10Ⅱ型四旋翼無(wú)人機(jī)，對(duì)其飛行作業(yè)高度、飛行速度、施藥液量以及噴霧助劑等因素對(duì)農(nóng)藥?kù)F滴在玉米冠層的沉積分布影響及對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬防效的影響進(jìn)行了研究，以期為無(wú)人機(jī)噴霧技術(shù)應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

試驗(yàn)藥械為KT10Ⅱ型四旋翼無(wú)人機(jī)（重慶金泰航空工業(yè)有限公司），配備6個(gè)德國(guó)進(jìn)口氣壓式扇形噴頭，型號(hào)LECHLER ST11001，單個(gè)噴頭流量0.428 L/min。作業(yè)高度和速度可以根據(jù)作業(yè)要求調(diào)控。噴幅6 m，有效載荷10 kg。

試驗(yàn)藥劑為4.5%高效氯氰菊酯水乳劑（EW），購(gòu)于濟(jì)南中科綠色生物工程有限公司、70%吡蟲(chóng)啉可濕性粉劑（WP），購(gòu)于山東東泰農(nóng)化有限公司、飛防專用噴霧助劑“邁飛”（甲基化植物油），由北京廣源益農(nóng)化學(xué)有限責(zé)任公司提供。

采用霧滴測(cè)試卡（26 mm×76 mm）布置在玉米葉片上，測(cè)試霧滴沉積密度。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年7月21日（玉米灌漿期）在新疆兵團(tuán)第六師共青團(tuán)農(nóng)場(chǎng)場(chǎng)部玉米田進(jìn)行。玉米品種為‘鄭單958，種植密度84 000株/hm2（行距60/30 cm寬窄行、株距20 cm）。植株高度2.6 m左右。在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，用溫濕度表和風(fēng)速儀測(cè)量并記錄環(huán)境參數(shù)：平均溫度32.9℃，相對(duì)濕度31%，風(fēng)速0.7 m/s。

除空白對(duì)照外，施藥試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)飛防處理，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)小區(qū)面積3 500 m2（100 m×35 m）；不施藥空白對(duì)照面積30 m2。在藥劑用量、飛防助劑加入量、施藥液量、飛行速度和飛行作業(yè)高度（距玉米株冠頂部）五個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比。具體設(shè)定見(jiàn)表1。

1.2.1 噴霧霧滴在玉米冠層的沉積分布調(diào)查

分別在第2、3、5、6四個(gè)飛防處理區(qū)內(nèi)隨機(jī)選定5個(gè)霧滴采集點(diǎn)，每個(gè)霧滴采集點(diǎn)在玉米植株上中下3個(gè)位置葉片的正反兩面各布放一張霧滴測(cè)試卡，分別對(duì)應(yīng)玉米冠層雄穗下1葉（冠層上部）、穗部葉（冠層中部）及基部葉第3葉（冠層下部）3個(gè)部位。噴霧結(jié)束后，分別收集各處理不同位置的霧滴測(cè)試卡，帶回實(shí)驗(yàn)室用軟件 ImageJ （中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，記錄霧滴密度。

1.2.2 對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬防治效果的調(diào)查

分別在施藥前和施藥后第1、7、14天調(diào)查6個(gè)飛防施藥處理區(qū)與空白對(duì)照區(qū)的蟲(chóng)口數(shù)量。每小區(qū)隨機(jī)取5點(diǎn)，每點(diǎn)掃5網(wǎng)（來(lái)回算一網(wǎng)），計(jì)數(shù)每網(wǎng)中三點(diǎn)斑葉蟬數(shù)量。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算蟲(chóng)口減退率和防治效果。

蟲(chóng)口減退率=（施藥前活蟲(chóng)數(shù)-施藥后活蟲(chóng)數(shù)）/ 施藥前活蟲(chóng)數(shù)×100%；

防治效果=（藥劑處理區(qū)蟲(chóng)口減退率-空白對(duì)照區(qū)蟲(chóng)口減退率）/（100-空白對(duì)照區(qū)蟲(chóng)口減退率）×100%。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 霧滴沉積分布

由表2可看出，KT10Ⅱ型四旋翼無(wú)人機(jī)旋翼產(chǎn)生的向下氣流使玉米冠層不同部位和葉片正反兩面均可著藥，但各部位和葉片正反面農(nóng)藥?kù)F滴沉積狀況有較大差異。霧滴在上部的沉積密度最大，其次中部，下部沉積較少。葉片正面霧滴沉積密度大于反面；在飛行速度6 m/s、作業(yè)高度距玉米植株冠層1 m、施藥液量15 L/hm2，并在藥液中加入1.5%的飛防專用噴霧助劑“邁飛”時(shí)（處理2），霧滴在玉米冠層上部、中部和下部的沉積密度分別達(dá)到41.9、27.3和14.9個(gè)/cm2；當(dāng)噴霧助劑“邁飛”的添加量從1.5%增加到2%時(shí)（處理5），玉米冠層各部位霧滴沉積密度不升反降，但與處理2差異不大；飛行作業(yè)高度由距玉米植株冠層1 m升至2 m時(shí)（處理3），噴霧霧滴在玉米上部葉片的沉積密度略有下降，而在中下部葉片的沉積密度迅速衰減達(dá)53%～56%；隨著無(wú)人機(jī)飛行速度的增加（6 m/s增加到8 m/s）和施藥液量的降低（15 L/hm2降至10.5 L/hm2）（處理6），玉米冠層各部位霧滴沉積密度均大幅減少，尤其是上部和中部葉片的霧滴沉積密度減少56%～53%，影響較大。

2.2 防治效果

由表3可知，在無(wú)人機(jī)飛行速度6 m/s、作業(yè)高度距玉米植株冠層1 m、施藥液量15 L/hm2條件下，噴施 4.5%高效氯氰菊酯EW 33.75 g/hm2+70%吡蟲(chóng)啉WP 157.5 g/hm2（處理1），藥后1、7、14 d對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬的防效分別為85.4%、87.4%和95.2%；當(dāng)在藥液中加入占總藥液量1.5%的飛防專用噴霧助劑“邁飛”時(shí)（處理2），藥后各天防效均有所提高，升幅在4.1%～9.7%；但此時(shí)若將飛行作業(yè)高度從1 m升高到2 m（處理3），藥后1 d防效大幅降低，只有78.8%，藥后7、14 d的防效又回升至91.3%以上。

1） 處理編號(hào)對(duì)應(yīng)處理方式同表1。表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)。同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平上差異顯著。

Treatment number was the same as in table 1. The data in the table are mean. Different small letters in the same column indicated significant difference at 5% level.

表3結(jié)果顯示，在藥液中加入占總藥液量1.5%的飛防噴霧助劑“邁飛”，同時(shí)減少30%用藥量，即以4.5%高效氯氰菊酯EW 23.63 g/hm2+70%吡蟲(chóng)啉WP 110.25 g/hm2噴施（處理4），藥后1、7、14 d對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬的防效分別在91.3%、93.7%和96.8%，雖略低于同等條件下農(nóng)藥不減量噴施的處理2，但兩者差異不大；繼續(xù)增加飛防噴霧助劑“邁飛”的添加比例至2%（處理5），藥后各天防效略有降低；將無(wú)人機(jī)噴施藥液量由15 L/hm2降至10.5 L/hm2，飛行速度由6 m/s增加到8 m/s時(shí)（處理6），藥后1 d防效迅速降至65.6%，藥后7、14 d的防效又上升至94.0%以上。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，KT10Ⅱ型四旋翼無(wú)人機(jī)施藥時(shí)，在飛行作業(yè)高度距玉米植株冠層1 m、飛行速度6 m/s、施藥液量15 L/hm2的條件下，螺旋槳產(chǎn)生的下旋氣流能很好地使霧滴具有穿透性，保證玉米植株上中下部均能著藥。防治三點(diǎn)斑葉蟬時(shí)，藥劑可選用4.5%高效氯氰菊酯EW 23.63～33.75 g /hm2+70%吡蟲(chóng)啉WP 110.25～157.5 g /hm2，并加入噴施藥液量1.5%的飛防專用助劑“邁飛”，藥后1 d防效91.3%～93.8%，藥后14 d防效96.8%～99.3%。

新疆氣候干燥，蒸發(fā)量大，開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有抗蒸發(fā)、抗飄移功能的飛防專用噴霧助劑，提高農(nóng)藥?kù)F滴在作物表面的有效沉積，對(duì)在新疆應(yīng)用無(wú)人機(jī)飛防作業(yè)具有實(shí)際意義[10]。試驗(yàn)表明，在噴霧藥液中加入總藥液量1.5%的飛防專用助劑“邁飛”，藥后各天對(duì)玉米三點(diǎn)斑葉蟬的防治效果可提高4.1～9.7百分點(diǎn)，尤其是藥后1～7 d的防效升高9百分點(diǎn)左右，且“邁飛”的使用可減少30%的農(nóng)藥使用量。但繼續(xù)增加“邁飛”的添加比例至2%時(shí)，藥后各天的防效未相應(yīng)升高，此現(xiàn)象與霧滴密度的沉積結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

飛行作業(yè)高度的變化會(huì)帶來(lái)霧滴在玉米冠層分布趨勢(shì)的改變。隨著無(wú)人機(jī)作業(yè)高度的增加，玉米葉片感知到旋翼向下的氣流減弱，使冠層頂部到下部的霧滴沉積密度呈下降趨勢(shì)，當(dāng)作業(yè)高度升高達(dá)2 m時(shí)，中下部葉片的霧滴沉積密度衰減加速，反映到防治效果上，藥后1 d對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬的防效同比降低了近15百分點(diǎn)。

當(dāng)前的植保無(wú)人機(jī)多采用農(nóng)藥噴灑可控速率技術(shù)，即農(nóng)藥噴灑速率與飛行器飛行狀態(tài)特別是速度狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，當(dāng)飛行速度升高時(shí)，農(nóng)藥噴灑相應(yīng)變快。本試驗(yàn)為了比較無(wú)人機(jī)噴施藥液量對(duì)防效的影響，通過(guò)提高飛行速度（由6 m/s提高到8 m/s），將每hm2噴液量由15 L減為10.5 L。從結(jié)果來(lái)看，飛行速度的增加，致使進(jìn)入玉米冠層內(nèi)的風(fēng)量減少，冠層頂部和中部霧滴沉積明顯減少，反映到防治效果上，藥后1 d對(duì)三點(diǎn)斑葉蟬的防效同比降低了25.7百分點(diǎn)。

雖然升高飛行作業(yè)高度至2 m或加快飛行速度至8 m/s、降低噴施藥液量至10.5 L/hm2改變了噴霧霧滴在玉米冠層的分布趨勢(shì)，大幅降低了藥后1 d的防治效果，但隨著施藥時(shí)間的延長(zhǎng)，藥效逐漸增加，防效上升，至藥后7～14 d即與常規(guī)無(wú)顯著差異。分析原因，可能是噴霧霧滴的減少，使殺蟲(chóng)劑對(duì)害蟲(chóng)存在亞致死效應(yīng)。相關(guān)研究表明，一些殺蟲(chóng)劑的亞致死劑量可對(duì)害蟲(chóng)個(gè)體發(fā)育、取食行為、生殖和壽命等產(chǎn)生抑制作用，從而能持續(xù)控制害蟲(chóng)的危害，甚至能增強(qiáng)某些藥劑的田間防治效果，尤其是在作物生長(zhǎng)后期[1112]。王小強(qiáng)等[13]的研究也表明，吡蟲(chóng)啉、高效氯氰菊酯亞致死劑量處理綠色型豌豆蚜成蚜后，對(duì)其壽命和繁殖力均起到抑制作用。盡管如此，在害蟲(chóng)暴發(fā)期，種群密度偏高時(shí)建議還是控制好飛行作業(yè)高度和飛行速度，保證一定的霧滴沉積，以實(shí)現(xiàn)對(duì)害蟲(chóng)的快速有效控制。

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（責(zé)任編輯：楊明麗）