多旋翼植保無人機(jī)在小麥田的霧滴分布及對(duì)小麥蚜蟲的防治效果初探

張 龍，陳樹茂*，馬金龍，李廣澤，王志國

(1.深圳諾普信農(nóng)化股份有限公司，廣東 深圳 518102；2.深圳雨燕智能科技服務(wù)有限公司，廣東 深圳 518102)

近年來，航空植保機(jī)械得到快速發(fā)展，特別是植保無人機(jī)的應(yīng)用，更加靈活便利，可及時(shí)有效地控制大面積的病、蟲、草害。與傳統(tǒng)人工大水量噴灑相比[1-2]，植保無人機(jī)噴灑多為低量或超低量噴灑[3-4]，藥液濃度高，用水量少，需考慮霧滴粒徑、覆沉積密度、分布均勻性、藥液濃度等因素對(duì)病蟲害防治效果的影響。徐廣春[5]、周奮啟[6]、楊帥[7-8]、高圓圓[9-11]、吳重言[12]等人研究了不同施藥器械下霧滴在作物冠層沉積分布與防效的相關(guān)性，但對(duì)多旋翼植保無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究則較少。

為驗(yàn)證多旋翼植保無人機(jī)對(duì)小麥蚜蟲的防治效果及植保無人機(jī)在田間的應(yīng)用技術(shù)，開展本項(xiàng)試驗(yàn)，以期為大面積應(yīng)用多旋翼植保無人機(jī)開展病蟲防治提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 20%噻蟲嗪·10%高氯氟懸浮劑(深圳諾普信農(nóng)化股份有限公司)、紅雨燕低容量噴灑專用助劑(深圳雨燕智能科技服務(wù)有限公司)。

1.2 試驗(yàn)儀器 多旋翼植保無人機(jī)MG-1S(深圳雨燕智能科技服務(wù)有限公司提供)；人工背負(fù)式電動(dòng)噴霧器(3WBD-20A)；HberW5微型超聲氣象站(深圳市虹源博科技有限公司)；霧滴測(cè)試卡( 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所)。

1.3 試驗(yàn)作物和試驗(yàn)地概況

1.3.1 試驗(yàn)作物 冬小麥寧麥13，小麥撒直播，15kg/667m2，兩壟之間麥田寬約2.5 m。

1.3.2 試驗(yàn)地點(diǎn)及概況 江蘇省興化市區(qū)周邊政府小麥試驗(yàn)基地。小麥試驗(yàn)地開春后，未打過除草劑，雜草伴隨生長(zhǎng)，多為菵草；往年該地塊為稻麥輪作。

1.3.3 試驗(yàn)時(shí)間 2017年4月20日，使用植保無人機(jī)噴灑藥劑防治小麥蚜蟲，噴霧時(shí)風(fēng)速3～4 m/s，偶爾陣風(fēng)，11～23 ℃，相對(duì)濕度47%～54%。小區(qū)面積210 m2，長(zhǎng)寬為30×7 m，每處理3次重復(fù)；共7個(gè)處理，不同處理間設(shè)3 m隔離帶。

1. 4 試驗(yàn)方法

1.4.1 無人機(jī)施藥在小麥上的霧滴沉積效果 根據(jù)小麥實(shí)際高度，在試驗(yàn)地塊測(cè)試卡分上(穗部)、中(倒二葉)、下(倒三葉)三層等距離布置，上層測(cè)試卡置于麥穗頂端處，下層放置小麥莖基部(保證測(cè)試卡不被沾濕)，飛行速度約4.8～5.0 m/s。

在噴幅范圍內(nèi)，每小區(qū)在橫向設(shè)定5個(gè)布樣點(diǎn)，間隔1 m，縱向(飛行航線方向)布置3行，每行間隔5 m。在飛行航線方向，布樣點(diǎn)與小區(qū)邊緣處間隔2 m，作為飛行緩沖帶，以接收噴霧穩(wěn)定后的藥液。施藥結(jié)束后，待卡片上藥液晾干后，帶一次性橡膠手套，按照序號(hào)收集霧滴卡，并放入相對(duì)應(yīng)的自封袋中，做好標(biāo)記。使用掃描儀及相關(guān)軟件處理分析霧滴沉積密度、粒徑大小、穿透性等。

為了表征試驗(yàn)中各處理之間的霧滴沉積均勻性，采用變異系數(shù)CV值進(jìn)行衡量。

S—同組試驗(yàn)采集樣本標(biāo)準(zhǔn)差;

1.4.2 無人機(jī)施藥對(duì)小麥蚜蟲的田間防治效果方法 試驗(yàn)打藥前，調(diào)查蟲口基數(shù)并標(biāo)記，每小區(qū)隨機(jī)5點(diǎn)取樣，每點(diǎn)調(diào)查定株(穗)上的蚜蟲數(shù)，保證每小區(qū)蚜蟲基數(shù)在400頭以上并做好標(biāo)記。植保無人機(jī)施藥參數(shù)設(shè)計(jì)(表1)。

表1 各處理的藥劑和濃度

施藥按對(duì)照組、無專用助劑組、低劑量組、高劑量組的順序進(jìn)行，不同處理間用清水沖洗；人工背負(fù)式電動(dòng)噴霧器按當(dāng)?shù)赜盟?5kg/667m2進(jìn)行噴施。

1.4.3 調(diào)查方法和藥效評(píng)價(jià)方法 每小區(qū)調(diào)查已固定標(biāo)記好的小麥上的所有活蚜蟲，藥后1、3、7d共3次調(diào)查殘存的蚜蟲數(shù)，并觀察無人機(jī)噴藥有無藥害產(chǎn)生。根據(jù)處理區(qū)和對(duì)照區(qū)施藥前后蚜蟲蟲口數(shù)計(jì)算蟲口減退率和校正防效，用SPSS17.0進(jìn)行差異性分析，計(jì)算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理噴灑在小麥冠層的沉積分布狀況 從霧滴粒徑上可以看出(圖1)，所有處理的上、中、下層霧滴粒徑(Dv 0.5, μm)位于200～250 μm區(qū)間。其中A(不添加助劑)、B(70%藥劑+1%助劑組)處理組下層霧滴粒徑分別為259和267 μm，明顯>上層(200 μm, 203 μm)、中層(184 μm, 201 μm)，其他處理組上、中、下層霧滴粒徑無明顯差異。從霧滴粒徑均勻性則可發(fā)現(xiàn)(表2)，不添加助劑處理組A上、中、下層采集點(diǎn)的霧滴粒徑方差分別為0.21、0.13和0.18，而添加1%助劑后處理組D上、中、下層采集點(diǎn)的霧滴粒徑方差分別為0.03、0.10和0.11，不添加助劑組霧滴粒徑方差值顯著高于其他處理組霧滴粒徑方差值，特別是上層霧滴粒徑方差差異最為明顯。這一數(shù)值差異表明飛防專用助劑可顯著改善噴藥時(shí)霧滴粒徑分布，在未添加飛防專用助劑進(jìn)行無人機(jī)噴藥時(shí)，藥液粒徑分布非常不均勻。

無人機(jī)施藥：處理A：100%藥劑+水；處理B：70%藥劑+1%助劑；處理C：70%藥劑+2%助劑；處理D：100%藥劑+1%助劑；處理E：100%藥劑+2%助劑 圖1 不同處理組上、中、下層霧滴粒徑

表2 不同處理間霧滴粒徑分布均勻性

由圖2可知，除C處理組外，A、B、D、E處理組，上層霧滴沉積密度均明顯高于中、下層，其中D(100%藥劑+1%助劑)處理組霧滴沉積密度最高，為29.47個(gè)/cm2，中、下層霧滴沉積密度分別為16.27和13.44個(gè)/cm2，顯著>A(未添加助劑)處理組霧滴沉積密度10.52、6.94和5.37個(gè)/cm2。其中C處理組上、中、下層霧滴沉積密度<其他3個(gè)助劑處理組，可能是由于該組試驗(yàn)噴藥時(shí)飛行速度過快。除處理C外，整體上添加專用助劑組(B、D、E)霧滴沉積密度要好于未添加專用助劑組(A)。結(jié)合表3，添加助劑處理組(B-E)霧滴沉積分布均勻性均顯著優(yōu)于未添加助劑組A霧滴沉積分布均勻性，特別是上層變異系數(shù)值是添加專用助劑組的2.5～5.8倍，其中未添加處理組A中上、中、下層沉積密度變異系數(shù)分別為0.58、0.30和0.42，添加助劑處理組D中上、中、下層沉積密度變異系數(shù)分別為0.10、0.16和0.22。

無人機(jī)施藥：處理A：100%藥劑+水；處理B：70%藥劑+1%助劑；處理C：70%藥劑+2%助劑；處理D：100%藥劑+1%助劑；處理E：100%藥劑+2%助劑圖2 不同處理間霧滴沉積密度分布

表3 不同處理間霧滴沉積密度分布均勻性

因此，從霧滴粒徑、霧滴沉積密度和霧滴分布均勻性看，添加專用助劑會(huì)改善噴霧藥液的霧滴粒徑，增加藥液的沉積密度，同時(shí)霧滴沉積分布均勻性也明顯得到優(yōu)化。

2.2 不同處理對(duì)小麥蚜蟲的防治效果 本次試驗(yàn)小麥蚜蟲均為麥長(zhǎng)管蚜，多位于麥株中部葉片，麥穗上有但較少，試驗(yàn)之前，該地小麥沒用藥。

施藥后，對(duì)藥后1、3、7d小麥株上蚜蟲數(shù)調(diào)查，結(jié)果(圖3)。由表4可知，藥后1d，所有藥劑處理組均表現(xiàn)出一定的殺蟲效果，其中處理E(100%藥劑+2%助劑)防效最高，達(dá)到88.69%，處理A(100%藥劑+水)、處理B(70%藥劑+1%助劑)、處理D(100%藥劑+1%助劑)效果次之，依次為77.69%、74.63%、72.62%，但相互之間差異不顯著；處理C(70%藥劑+2%助劑)處理組對(duì)麥蚜的防效為42.58%，顯著低于其他5個(gè)處理。藥后3、7d繼續(xù)調(diào)查蚜蟲防效時(shí)，所有處理組蚜蟲防效均顯著提升，其中C組防效分別為73.63%、87.35%，均低于其他處理組，且差異顯著；A、B、D、E處理組防效均在90%以上，表現(xiàn)出較好的殺蟲活性。從處理組D和處理組E防效數(shù)據(jù)相比可知，處理組E藥后防效有略優(yōu)于處理D，且藥后1d速效性更優(yōu)，這表明出添加助劑有助于增加藥劑對(duì)蚜蟲的防治效果。與傳統(tǒng)人工噴霧防效95.13%相比，除處理組C外飛防處理A、B、D和E處理組防效均在97%以上，與傳統(tǒng)人工防效效果相當(dāng)。

表4 不同處理用于無人機(jī)噴霧對(duì)小麥吸漿蟲的防效

無人機(jī)施藥：處理A：100%藥劑+水；處理B：70%藥劑+1%助劑；處理C：70%藥劑+2%助劑；處理D：100%藥劑+1%助劑；處理E：100%藥劑+2%助劑；處理K：人工防治組圖3 不同處理用于無人機(jī)噴霧對(duì)小麥吸漿蟲的防效

從整體結(jié)果可以得出，無人機(jī)噴藥與人工背負(fù)式噴霧器施藥對(duì)小麥蚜蟲的防治效果無差異。C組防效與其他組相比，顯著降低，其原因可能是該試驗(yàn)時(shí)無人機(jī)定速出現(xiàn)誤差導(dǎo)致速度明顯偏快，實(shí)際速度約7.0 m/s，導(dǎo)致該減量處理組防效與其他組速效性差異顯著。

3 結(jié)論與討論

通過上述試驗(yàn)結(jié)果可以得出：

3.1 從霧滴粒徑、沉積密度和分布均勻性三者來看，添加專用助劑能顯著改善噴霧藥液的霧滴粒徑，增加藥液的沉積密度，且霧滴沉積分布均勻性也能得到優(yōu)化，處理D(1%助劑)上、中、下3層沉積密度分別為處理A(無助劑)的2.80、2.34和2.50倍，分布均勻性分別提升82.8%、46.7%和47.6%。同時(shí)，助劑含量也影響霧滴沉積特性，處理D(1%助劑)中上、中、下3層沉積密度分別為處理E(2%助劑)的1.31倍、2.44倍和1.03倍，二者霧滴沉積分布均勻性差異較小。因此，飛防噴灑時(shí)需添加專用助劑，但助劑含量并非越高越好。

3.2 麥蚜防效與助劑添加量、霧滴沉積密度和分布均勻性三者存在一定相關(guān)性。在用藥量相同的情況下，處理A(無助劑)和處理D(1%助劑)的霧滴密度和分布均勻性差異顯著，但藥后1d二者防效基本無差異；處理D(1%助劑)的霧滴密度優(yōu)于處理E(2%助劑)，但藥后1d處理E防效較優(yōu)。另外，盡管處理A、D、E藥后1d防效存在差異，但藥后3、7d三者防治效果(>94%)差異不顯著。這些數(shù)據(jù)表明，當(dāng)選擇藥劑正常施用量時(shí)，助劑添加量、霧滴沉積密度和分布差異僅是影響防效速效性的關(guān)鍵因素之一，防效持效性可能與藥劑選擇相關(guān)。

3.3 對(duì)比處理A(100%藥劑+無助劑)和處理B(70%藥劑+1%助劑)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，處理B的上、中、下層霧滴沉積密度分別是處理A的2.14、0.96和2.42倍，且藥后1、3、7d時(shí)二者防效差異均較小(74%～98%)，表明通過添加助劑改善霧滴沉積可以實(shí)現(xiàn)殺蟲劑減量使用。

總體而言，小型多旋翼植保無人機(jī)噴霧具有效率高、效果好、立體性強(qiáng)、不損傷作物、勞動(dòng)強(qiáng)度低、一機(jī)多用等特點(diǎn)，是一種非常重要且及時(shí)有效的施藥方法，但采用植保無人機(jī)進(jìn)行防治時(shí)霧滴沉積分布對(duì)防效影響較大，為了優(yōu)化低量、超低量噴灑技術(shù)，還需對(duì)實(shí)際作業(yè)時(shí)影響霧滴沉積分布的因素作進(jìn)一步的分析，以達(dá)到更好的防治效果。從總體看，多旋翼植保無人機(jī)在防效、適應(yīng)性、減量使用農(nóng)藥等方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，且具有減少噴液量、對(duì)操作人員安全等優(yōu)點(diǎn)，可以在防治小麥害蟲中加以推廣應(yīng)用。