植保無(wú)人機(jī)對(duì)小麥主要病害的防治

胡中澤，王 安，錢 巍，張?jiān)婪迹?顯*

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院泰州農(nóng)科所，江蘇 泰州 225300； 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇 南京 210014)

泰州市位于長(zhǎng)江中下游冬麥區(qū)，四季分明，非常適合冬小麥的種植，種植制度上全市絕大多數(shù)農(nóng)田采用稻-麥輪作[1-2]。小麥?zhǔn)墙K省主要糧食作物之一，種植面積廣、病蟲草害種類較多，小麥紋枯病、白粉病、赤霉病對(duì)小麥生產(chǎn)影響較大，是長(zhǎng)江中下游地區(qū)小麥上的三大病害[3]。

赤霉病是小麥上一種流行性病害，主要由禾谷鐮刀菌侵染[4-6]。禾谷鐮刀菌在浸染小麥后產(chǎn)生以脫氧雪腐鐮刀烯醇為主的真菌毒素，對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生廣泛的毒性效應(yīng)[7-9]。小麥紋枯病是一種較頑固的土壤習(xí)居菌，以菌核和菌絲在病殘?bào)w上或土壤中越夏越冬，分布范圍廣，幾乎遍及全球各溫帶小麥種植區(qū)[10-11]。隨著小麥品種的更換以及密植高肥豐產(chǎn)栽培措施的推廣，此病在江蘇省發(fā)生普遍且為害嚴(yán)重，其為害在于病穗因疏導(dǎo)組織被破壞、養(yǎng)分和水分運(yùn)輸受阻而影響生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致麥穗粒數(shù)減少，結(jié)實(shí)率下降[12]。小麥白粉病分布于世界各產(chǎn)麥區(qū)，在我國(guó)隨著矮稈品種推廣和水肥條件改善，白粉病發(fā)病程度和范圍不斷擴(kuò)大，并多次流行。病原菌為白粉菌，是一種活體寄生菌，感染小麥后葉面覆蓋白粉狀霉層，并造成葉肉細(xì)胞破壞、水分和葉綠素含量降低、葉片黃化干枯、造成小麥減產(chǎn)和食用品質(zhì)降低[13-14]。

與傳統(tǒng)電動(dòng)噴霧器相比，植保無(wú)人機(jī)具備作業(yè)效率高、噴灑藥液量少、勞動(dòng)強(qiáng)度低、安全系數(shù)高等特點(diǎn)[15]。近幾年來(lái)植保無(wú)人機(jī)在病害防治方面進(jìn)展迅速，國(guó)內(nèi)外不少團(tuán)隊(duì)利用植保無(wú)人機(jī)進(jìn)行藥劑防治試驗(yàn)取得了寶貴經(jīng)驗(yàn)。荀棟等[16]利用TH80-1植保無(wú)人機(jī)對(duì)水稻主要病蟲害防治效果顯著，防效優(yōu)于傳統(tǒng)人工噴霧器噴灑防治；周奮啟等[17]通過(guò)比較自走式噴桿噴霧機(jī)、無(wú)人植保飛行器、背負(fù)式彌霧機(jī)三種植保機(jī)械對(duì)小麥病害防治效果，從農(nóng)藥?kù)F滴沉積分布角度分析植保飛行器噴霧對(duì)小麥病害防效較好。此外，呂國(guó)強(qiáng)等[18]通過(guò)比較8種不同噴霧助劑對(duì)小白菜葉片上農(nóng)藥?kù)F滴蒸發(fā)影響研究表明，噴霧助劑能夠提高施藥效率。噴霧助劑，主要成分是非離子表面活性劑，具備高擴(kuò)展、強(qiáng)滲透及強(qiáng)附著三大特性，能大大增加藥液覆蓋率，使藥物經(jīng)氣孔高效進(jìn)入植物體內(nèi)，同時(shí)在植物表面產(chǎn)生表面張力，在生物表面有很強(qiáng)的潤(rùn)濕性和附著力。

本試驗(yàn)采用數(shù)字鷹科技集團(tuán)YM-6160型植保無(wú)人機(jī)，通過(guò)與傳統(tǒng)電動(dòng)噴霧器比較分組進(jìn)行藥劑防治，分析2種施藥方式以及噴霧助劑在小麥紋枯病、白粉病及赤霉病三大主要病害上防治效果，研究植保無(wú)人機(jī)在植保技術(shù)推廣上的可行性。

1 材料與方法

1.1 材料

供試藥劑有24%噻呋酰胺懸浮劑(滿穗，美國(guó)陶氏益農(nóng)公司)；30%嘧菌酯懸浮劑(百美，安徽華星)；48%氰烯·戊唑醇懸浮劑(勁興，江蘇農(nóng)藥研究所)；杰效利(邁圖高新材料(南通)有限公司)；哈速騰(德國(guó)拜耳公司)。

噴灑設(shè)備。YM-6160植保無(wú)人機(jī)(數(shù)字鷹科技集團(tuán))，巡航速度：5～10 m·s-1，作業(yè)高度3～5 m，噴幅長(zhǎng)度4 m，液泵形式：隔膜泵，噴頭形式：壓力噴頭，噴頭數(shù)量：2個(gè)，操作方式：人工輔助，ab航點(diǎn)，航線規(guī)劃；3WBD-16型噴霧器(臺(tái)州明輝)，噴頭型號(hào)：液力切向進(jìn)液式雙噴頭。

小麥及病害。小麥品種為寧麥13，11月15日機(jī)條播；病害為小麥紋枯病、白粉病和赤霉病。

1.2 方法

1.2.1 處理設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在江蘇省泰州農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)泰州農(nóng)科所試驗(yàn)地進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)面積0.4 hm2，為規(guī)則矩形，排灌便捷，田塊周邊沒有建筑物以及電桿電線。土壤性狀為pH值6.4，有機(jī)質(zhì)32.8 g·kg-1，速效氮110.7 mg·kg-1，速效磷6.9 mg·kg-1，速效鉀100.3 mg·kg-1。

試驗(yàn)共分6個(gè)處理，A，無(wú)人機(jī)，防治藥劑用水量75 L·hm-2；B，無(wú)人機(jī)，防治藥劑用水量150 L·hm-2；C，無(wú)人機(jī)，防治藥劑+杰效利(助劑)用水量75 L·hm-2；D，無(wú)人機(jī)，防治藥劑+哈速騰(助劑)用水量75 L·hm-2；E，電動(dòng)噴霧器，防治藥劑用水量75 L·hm-2；CK為空白對(duì)照。每處理面積均為667 m2，小麥品種是寧麥13。

1.2.2 施藥方案

施藥時(shí)間在晴好無(wú)風(fēng)或微風(fēng)天氣。藥劑施用量如下：杰效利15 mL·hm-2，哈速騰75 mL·hm-2，24%噻呋酰胺675 mL·hm-2；30%嘧菌酯575 g·hm-2；48%氰烯·戊唑醇懸浮劑4 050 g·hm-2(氰烯菌酯1 012.5 g·hm-2，戊唑醇3 375.5 g·hm-2)。

1.2.3 調(diào)查方法

小麥紋枯病采用對(duì)角線五點(diǎn)取樣法，每個(gè)點(diǎn)調(diào)查麥穗150個(gè)，以穗為單位調(diào)查每個(gè)處理施藥后10、20 d發(fā)病情況。參考GB/T 17980.108—2004[19]計(jì)算病情指數(shù)、防治效果。

發(fā)病分級(jí)。0級(jí)，全株無(wú)??；1級(jí)，葉鞘發(fā)病但莖稈不發(fā)??；3級(jí)，葉鞘發(fā)病，并侵入莖，但莖稈病斑環(huán)莖不足1/2；5級(jí)，莖稈病斑環(huán)莖超過(guò)1/2，但不倒伏或折斷；7級(jí)，枯死、倒伏、枯白穗。

小麥白粉病采用對(duì)角線五點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)調(diào)查150植株，調(diào)查每個(gè)處理小麥抽穗后每穗旗葉施藥后10、20 d發(fā)病情況。參考GB/T 17980.22—200[20]，計(jì)算白穗率、病情指數(shù)、防治效果，計(jì)算方法同小麥紋枯病。

分級(jí)方法。0級(jí)為無(wú)??；1級(jí)，病斑面積占整片葉面積的5%以下；3級(jí)，病斑面積占整片葉面積的6%～15%；5 級(jí)，病斑面積占整片葉面積的16%～25%；7 級(jí)，病斑面積占整片葉面積的26%～50%；9 級(jí)，病斑面積占整片葉面積的50%以上。

小麥赤霉病采用對(duì)角線五點(diǎn)取樣法，每個(gè)點(diǎn)調(diào)查麥穗150個(gè)，以穗為單位調(diào)查每個(gè)處理施藥后20 d發(fā)病情況。參考NY/T 1464.15—2007[21]，計(jì)算病穗率、病情指數(shù)、防治效果，計(jì)算方法同小麥紋枯病。

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。0級(jí)，全穗無(wú)病；1級(jí)，發(fā)病面積占全穗面積的1/4以下；3級(jí)，發(fā)病面積占全穗面積的1/4～1/2；5級(jí)，發(fā)病面積占全穗面積的1/2～3/4；7級(jí)，發(fā)病面積占全穗面積的3/4以上。

測(cè)定實(shí)產(chǎn)。每處理割4 m2麥穗，脫粒、曬干測(cè)實(shí)產(chǎn)。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

一般性統(tǒng)計(jì)采用Excel 2010分析，相關(guān)性數(shù)據(jù)采用SPSS 16.0軟件分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)小麥紋枯病的防治效果

防治后10 d調(diào)查發(fā)現(xiàn)(表1)，無(wú)人機(jī)與電動(dòng)噴霧處理發(fā)病率均比對(duì)照(CK)要低，其中，處理C發(fā)病率最低，僅為15.1%，其對(duì)應(yīng)的病情指數(shù)與防治效果分別為3.8和69.9%，要優(yōu)于其他處理(對(duì)照除外)；而處理E發(fā)病率最高，為22.12，其對(duì)應(yīng)的病情指數(shù)與防效分別為7.6和39.7%，在各處理中表現(xiàn)最差(對(duì)照除外)；防治后20 d，處理C和D在發(fā)病率、病情指數(shù)及防治效果指標(biāo)差異較小，其發(fā)病率均比處理A、B低，表明杰效利、哈速騰助劑能夠促進(jìn)藥液進(jìn)入小麥植株。

2.2 對(duì)小麥白粉病的防治效果

防治后10 d調(diào)查發(fā)現(xiàn)(表2)，處理A、B、C及D白粉病發(fā)病率較為一致，為1.6%～1.8%，病情指數(shù)變幅為0.7～1.3，均低于電動(dòng)噴霧處理和對(duì)照處理，對(duì)應(yīng)的防效分別為78.0%、75.2%、85.0%、86.0%，遠(yuǎn)優(yōu)于電動(dòng)噴霧(E)的67.2%。隨著防治時(shí)間的推進(jìn)，在防治20 d后調(diào)查結(jié)果表明，處理B發(fā)病率與病情指數(shù)分別為11.0%、2.2，遠(yuǎn)低于對(duì)照(CK)的54.7%、17.2，但均高于其他無(wú)人機(jī)噴霧和電動(dòng)噴霧器處理。防治效果方面，處理C和D防效均超過(guò)96%，高于其他處理。

表1 不同處理對(duì)小麥紋枯病的防治效果

表2 不同處理對(duì)小麥白粉病的防治效果

2.3 對(duì)小麥赤霉病的防治效果

防治后20 d調(diào)查發(fā)現(xiàn)(表3)，各藥劑處理赤霉病發(fā)病情況與白粉病較為相似。其中，處理C發(fā)病率最低，僅為2.6%；處理D最高，為3.0%，病情指數(shù)和防治效果方面，各無(wú)人機(jī)噴霧處理差異不大，其變幅分別為0.6～0.7、95.9%～96.7%，均高處理E和對(duì)照處理。

表3 不同處理對(duì)小麥赤霉病的防治效果

2.4 對(duì)小麥產(chǎn)量及效益影響

表4表明，處理D實(shí)際產(chǎn)量高于其他處理，處理E對(duì)應(yīng)各項(xiàng)指標(biāo)都最低，但均高于對(duì)照處理各產(chǎn)量指標(biāo)。處理A、B、C、D分別較處理E增產(chǎn)5.1%、8.3%、11.1%、14.4%，說(shuō)明無(wú)人機(jī)噴霧防治病害的增產(chǎn)能力要高于電動(dòng)噴霧處理。按小麥2.2元·kg-1，助劑費(fèi)用每次90元·hm-2計(jì)算，無(wú)人機(jī)防治費(fèi)用是每次120元·hm-2，無(wú)人機(jī)防治雙倍水費(fèi)用是每次150元·hm-2，電動(dòng)噴霧器費(fèi)用是每次90元·hm-2，處理C、D和B的利潤(rùn)較高。與電動(dòng)噴霧處理相比，處理A、B、C、D分別增效642.60、1 011.63、1 420.17、1 893.06元·hm-2。

表4 不同處理間產(chǎn)量情況

注：X代表其他費(fèi)用。

2.5 小麥病害發(fā)生與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

防治后20 d小麥紋枯病、白粉病、赤霉病發(fā)病率與病情指數(shù)相關(guān)系數(shù)分別為0.993、0.996、1，均達(dá)到極顯著相關(guān)。為避免發(fā)病率與病情指數(shù)與理論產(chǎn)量相關(guān)的重疊性，僅選擇發(fā)病率指標(biāo)分析其與理論產(chǎn)量的相關(guān)顯著性。

表5結(jié)果表明，小麥紋枯病、白粉病、赤霉病與實(shí)粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量結(jié)構(gòu)指標(biāo)均呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值最小值為0.887(赤霉病與千粒重)，表明小麥紋枯病、白粉病等病害發(fā)病程度能極顯著影響小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)。

表5 小麥發(fā)病率與產(chǎn)量結(jié)構(gòu)相關(guān)顯著性分析

注：**為相關(guān)性達(dá)到P<0.01水平。

3 討論與結(jié)論

3.1 小麥主要病害發(fā)生對(duì)產(chǎn)量的影響

小麥紋枯病、白粉病和赤霉病是我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)發(fā)生較廣、為害性較大的主要病害，近年來(lái)由于氣候突變、稻茬麥播期延后、肥料施用量增加等原因，小麥紋枯病、白粉病等病害的發(fā)生呈逐年增加的趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅該地區(qū)小麥的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。張會(huì)云等[22]研究發(fā)現(xiàn)，小麥產(chǎn)量損失與紋枯病病情嚴(yán)重度級(jí)呈顯著的線性相關(guān)，嚴(yán)重度每提高一級(jí)，產(chǎn)量損失增加10%～20%；王曉宇等[23]通過(guò)接種方法在研究小麥白粉病嚴(yán)重度與產(chǎn)量損失關(guān)系中發(fā)現(xiàn)，隨著病情嚴(yán)重度的增加，小麥產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中對(duì)千粒重的影響最嚴(yán)重；韓青梅等[24]認(rèn)為，在受侵染的穗組織中，赤霉病菌的定殖阻礙了營(yíng)養(yǎng)向籽粒部運(yùn)輸和擴(kuò)展，引起千粒重與穗粒數(shù)下降。本文研究發(fā)現(xiàn)，小麥紋枯病、白粉病、赤霉病發(fā)病率與小麥實(shí)粒數(shù)、千粒重呈極顯著負(fù)相關(guān)，與以上各研究者的結(jié)論相一致，其主要區(qū)別在于，本研究是以大田試驗(yàn)為背景材料，試驗(yàn)區(qū)面積較大，為0.4 hm2，結(jié)果能較準(zhǔn)確的反映在大田環(huán)境中不同處理下小麥病害發(fā)生情況，而王曉宇等[23-24]研究主要是采取盆栽接種病菌或藥劑防治為主，試驗(yàn)小區(qū)較小，僅能在較小范圍內(nèi)反映小麥病害發(fā)生情況。在小麥病害防治方面，要以“預(yù)防為主、綜合防控”方法為主，采取化學(xué)防治與農(nóng)業(yè)防治相結(jié)合的策略，協(xié)同運(yùn)用生物防治等措施，將小麥紋枯病等主要病害種群密度、為害程度控制在可控范圍之內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)我國(guó)尤其是長(zhǎng)江中下游地區(qū)小麥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的目標(biāo)。

3.2 藥劑防治方式對(duì)小麥病害的影響

本文研究結(jié)果表明，與對(duì)照處理相比，無(wú)人機(jī)防治處理和電動(dòng)噴霧器防治處理在第10和20天均能有效控制紋枯病等病害病情發(fā)生與擴(kuò)展。與電動(dòng)噴霧器防治處理相比，無(wú)人機(jī)防治處理在第10天對(duì)病害的防治作用更高效，其主要原因可能是無(wú)人機(jī)噴霧霧滴更小，能更加有效提高藥液在葉面的覆蓋面，促進(jìn)藥液通過(guò)氣孔滲透進(jìn)入小麥植株體內(nèi)。其中，添加助劑的2個(gè)處理發(fā)病率和病情指數(shù)均低于不加助劑的處理，說(shuō)明助劑能夠輔助提高小麥植株對(duì)藥液的吸收能力，顯著提高對(duì)病蟲害的防治能力。雖然電動(dòng)噴霧器在防治后20 d的發(fā)病率、病情指數(shù)及防治效果和其他處理相當(dāng)，但隨著藥劑作用病害時(shí)間的推進(jìn)，病害會(huì)一定程度抑制小麥籽粒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)化，降低千粒重，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)量比無(wú)人機(jī)處理偏低；在防治紋枯病第10天調(diào)查發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)+藥劑+雙倍水發(fā)病率比無(wú)人機(jī)+藥劑發(fā)病率和病情指數(shù)低；而在防治白粉病第20天調(diào)查發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)+藥劑+雙倍水發(fā)病率比無(wú)人機(jī)+藥劑發(fā)病率和病情指數(shù)高，因此，增加無(wú)人機(jī)施藥用水量在一定程度上能提高小麥植株對(duì)紋枯病、白粉病的抗性。

應(yīng)用新型施藥設(shè)備的主要目的不僅是要提高小麥植株對(duì)病害的抗性能力，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小麥穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的目標(biāo)，而且要提升大面積小麥防治病害的效率，縮短防治時(shí)間，降低病害長(zhǎng)期對(duì)植株為害，降低小麥生產(chǎn)種植成本。本試驗(yàn)通過(guò)割方測(cè)產(chǎn)表明，無(wú)人機(jī)噴藥處理產(chǎn)量均比電動(dòng)噴霧處理要高，其最終效益結(jié)果也均比電動(dòng)噴霧處理要高。因此，植保無(wú)人機(jī)在一定程度上能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴霧設(shè)備對(duì)小麥主要病害進(jìn)行防治，從而達(dá)到省時(shí)、省工、增效的目標(biāo)。