植保無人機低空低容量噴霧在茶園的霧滴沉積分布及對茶小綠葉蟬的防治效果

王明 王希 何玲 史建苗

摘要為研究植保無人機低空低容量噴霧技術(shù)在實現(xiàn)茶園農(nóng)藥減量中的作用，通過在茶園噴施20%吡蟲啉可濕性粉劑，比較其與傳統(tǒng)大容量噴霧技術(shù)對茶小綠葉蟬Empoasca flavescens的防治效果。結(jié)果表明，使用3種植保無人機噴霧，安裝有TEEJET110015#噴頭的植保無人機的霧滴沉積密度為24.1～127.4個/cm2，平均值為75.8個/cm2，沉積量為0.002～1.15 μg/cm2，均值0.58 μg/cm2;安裝有TEEJET11001#噴頭的植保無人機的霧滴沉積密度為15.0～80.4個/cm2，平均值為47.7個/cm2，沉積量均值為0.01～1.38 μg/cm2，均值0.70 μg/cm2;安裝有TEEJET11003#噴頭的植保無人機的霧滴沉積密度為9.2～18.2個/cm2，平均值為13.7個/cm2;沉積量為0～1.14 μg/cm2，均值0.57 μg/cm2。農(nóng)藥利用率為49.3%～58.2%。使用3種傳統(tǒng)器械噴霧，擔(dān)架式動力噴霧機噴霧得到的沉積量為0.02～0.30 μg/cm2，均值0.16 μg/cm2，背負式手動噴霧器噴霧得到的沉積量為0.01～0.46 μg/cm2，均值0.23 μg/cm2，背負式電動噴霧器噴霧得到的沉積量為0.01～0.65 μg/cm2，均值0.33 μg/cm2。農(nóng)藥利用率為33.7%～39.6%。結(jié)果表明，3種植保無人機噴霧的農(nóng)藥沉積量和利用率均高于3種傳統(tǒng)的施藥器械，但其噴霧的均勻性還有待提高。施藥后4 d，植保無人機低空低容量噴霧對茶小綠葉蟬防治效果為85.8%～90.4%，傳統(tǒng)大容量噴霧對茶小綠葉蟬防治效果為91.8%～93.2%，兩者差異不顯著。藥后10 d，前者對茶小綠葉蟬防治效果為72.9%～75.6%，后者防治效果為65.8%～71.6%，說明植保無人機低空低容量噴霧對茶小綠葉蟬的防治效果優(yōu)于傳統(tǒng)大容量噴霧。研究結(jié)果表明，植保無人機低空低容量噴霧有著更長的持效期，為茶園的農(nóng)藥減施增效提供了可能性。

關(guān)鍵詞植保無人機;霧滴密度;沉積量;農(nóng)藥利用率;茶小綠葉蟬;防治效果

中圖分類號：S 494

文獻標(biāo)識碼：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2018092

在農(nóng)藥噴霧中，一定的霧滴覆蓋密度就可以達到理想的防治效果[4]，并不需要采用大容量淋洗式的噴霧方式。大容量噴霧易導(dǎo)致藥液在作物葉片上的流失，降低了農(nóng)藥利用率[5]，從而污染了環(huán)境[6]。朱金文等的研究表明，在噴液量為170～1 360 L/hm2的范圍內(nèi)，毒死蜱在水稻葉片上的沉積量隨噴液量的增加而顯著減少[7]。Reed等在同一劑量條件下，比較了不同噴液量和霧滴大小下對棉鈴蟲的防治效果，結(jié)果表明，噴液量56 L/hm2的效果與112 L/hm2和168 L/hm2的效果相當(dāng)[8]。因此，在農(nóng)藥噴霧使用中，增大噴液量對害蟲的防治效果影響不大。

近年來，我國的航空植保取得了長足的進步，尤其是植保無人機為代表的低空低容量噴霧技術(shù)發(fā)展迅速[9]，已開展了很多與此相關(guān)的田間試驗，但多數(shù)集中在大田作物。高圓圓等研究了小型無人機低空噴灑在玉米田的霧滴沉積分布及對玉米螟的防治效果[10]，還研究了小型無人機低空噴灑在小麥田的霧滴沉積分布及對小麥吸漿蟲的防治效果，結(jié)果表明，采用離心式噴頭的效果要好于液力式噴頭[11]。楊帥等研究了八旋翼電動植保無人機飛行高度對沉積分布的影響以及對小麥蚜蟲的防治效果，結(jié)果表明，飛行高度為0.5 m時的霧滴沉積密度最佳，對小麥蚜蟲的防治效果最好[12]。秦偉彩等研究了單旋翼電動植保無人機噴霧參數(shù)對水稻冠層霧滴沉積分布的影響，同時以擔(dān)架式動力噴霧機作為對比，研究了兩種噴霧方式對稻飛虱的防治效果，結(jié)果也表明低容量噴霧技術(shù)與大容量噴霧技術(shù)防治稻飛虱的效果差異不顯著，而且低容量噴霧防治害蟲具有更長的持效期[13]。

不僅在大田作物，植保無人機在果樹上噴霧作業(yè)優(yōu)勢明顯。陳盛德等研究了六旋翼電動植保無人直升機的飛行高度、飛行速度和噴液量等噴霧參數(shù)對柑橘冠層霧滴沉積分布的影響，結(jié)果表明，1.0 L/min、作業(yè)高度2.5 m、作業(yè)速度4 m/s的條件下的霧滴沉積效果最佳。影響霧滴沉積密度的主次順序依次為作業(yè)速度、作業(yè)高度、噴頭流量[14]。陳盼等研究了不同類型的噴頭和不同的飛行高度對柑橘噴霧效果，結(jié)果表明，飛行高度1 m時的霧滴覆蓋度和沉積密度最佳，旋轉(zhuǎn)離心式噴頭比液力式噴頭的噴霧效果好[15]。

本文首次研究植保無人機低空低容量噴霧在高山茶園霧滴沉積分布，并對比其與傳統(tǒng)的大容量淋洗式噴霧對茶小綠葉蟬的防治效果差異。

1材料與方法

1.1試驗對象、作物和品種的選擇

試驗對象：茶小綠葉蟬。

試驗作物：茶樹，株高約1 m左右，壟寬1.1 m，壟間距0.5 m，品種為‘龍井43號。

1.2環(huán)境條件

試驗設(shè)在江西省瑞昌市青山林場晨霧茶場，常年小綠葉蟬發(fā)生較重。試驗茶園為高山坡地，呈梯地狀，茶葉長勢茂密，肥力中等，各小區(qū)栽培及肥水管理條件均勻一致且與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際相符。

1.3試驗試劑和藥劑

示蹤劑：誘惑紅85，浙江吉高德色素科技有限公司;藥劑：20%吡蟲啉可濕性粉劑，陜西上格之路生物科學(xué)有限公司。

1.4試驗儀器與材料

1.4.1施藥器械

單旋翼電動植保無人機1、單旋翼電動植保無人機2、六旋翼電動植保無人機1、六旋翼電動植保無人機2、擔(dān)架式動力噴霧機、背負式手動噴霧器、背負式電動噴霧器。各植保機械的有關(guān)參數(shù)見表1。

1.4.2試驗儀器

風(fēng)速儀，北京中西遠大科技有限公司;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;霧滴測試卡，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所;SMP500型MD酶標(biāo)儀、Deposit scan軟件，美國農(nóng)業(yè)部;激光粒度儀，歐美克儀器有限公司。

1.5試驗方法

1.5.1霧滴粒徑的檢測

室內(nèi)用激光粒度儀測定各個噴頭所能產(chǎn)生的霧滴粒徑。

1.5.2霧滴密度分布檢測

進行田間小區(qū)試驗時，7種植保機械在茶園噴霧作業(yè)，在各小區(qū)的茶樹冠層的上、中、下部形成不同的覆蓋密度。噴霧開始前，在每個小區(qū)垂直于噴霧帶的茶壟上布置霧滴測試卡;噴霧結(jié)束后，收取霧滴測試卡并裝入5#自封袋，用Deposit scan軟件統(tǒng)計霧滴密度。

1.5.3誘惑紅沉積分布情況檢測

以誘惑紅作為示蹤劑[16]，噴霧前，將其加入到藥液中進行噴霧，噴霧結(jié)束后，在布置的霧滴測試卡附近摘取5片茶葉，放入自封袋中，進行藥液沉積分布的測定。測定時向自封袋中加入5 mL蒸餾水，振蕩洗滌10 min，測定洗滌液中誘惑紅的質(zhì)量濃度。用葉面積儀測量摘取的茶葉的面積，兩者相除得到示蹤劑在茶葉上的沉積量，根據(jù)示蹤劑與農(nóng)藥的比例，計算出農(nóng)藥在茶葉上的沉積量。

1.5.4農(nóng)藥利用率的檢測

農(nóng)藥利用率是指農(nóng)藥沉積在作物上的量與施藥總量的比值，即農(nóng)藥在作物上的有效沉積率[6]。噴霧結(jié)束后，在小區(qū)內(nèi)每個點隨機截取一枝茶樹樹枝放入10#自封袋中，帶回實驗室進行有效沉積率的測定。測定時向自封袋中加入一定量的去離子水，充分振蕩洗滌10 min，使茶樹枝上的誘惑紅完全被洗脫下來，然后根據(jù)上述誘惑紅標(biāo)準曲線計算出每個茶樹枝條上示蹤劑誘惑紅的量，即實際測得的示蹤劑誘惑紅的量;調(diào)查茶樹的種植密度，統(tǒng)計每株茶樹的枝條數(shù)，從而計算出單位面積茶樹上實際的示蹤劑的量;根據(jù)單位面積上示蹤劑的添加量，根據(jù)公式（1）計算出示蹤劑誘惑紅的有效沉積率，即農(nóng)藥利用率：

有效沉積率=

每株茶樹上測得誘惑紅的量×茶樹密度單位面積上誘惑紅的量×100%（1）

1.6試驗設(shè)計

1.6.1試驗處理

試驗共分為8個處理，各個處理編號見表1。處理1～處理4為不同型號的植保無人機低空低量噴霧處理;處理5為擔(dān)架式動力噴霧機噴霧處理;處理6與處理7分別為背負式手動噴霧器和背負式電動噴霧器噴霧處理。處理8為對照區(qū)。示蹤劑用量為30.0 g/666.7 m2，農(nóng)藥制劑用量為2.00 g/666.7 m2。

1.6.2紙卡的布置

在進行噴霧試驗前，先進行霧滴測試卡的布置，分別將紙卡布置于茶樹冠層的上部、中部和下部，如圖1。在垂直于噴霧帶的方向，根據(jù)不同植保機械的噴幅，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，霧滴測試紙卡距離航線的位置分別為：-2.5、-1.5、-0.5、 0.5、1.5 m和2.5 m，負號代表在航線的左側(cè)，重復(fù)3次。

1.7防治效果調(diào)查

分別在施藥后的4 d和10 d各調(diào)查一次，采用平行跳躍法，每個處理調(diào)查5個點，每個點調(diào)查100片嫩葉（一般取芽下第二片嫩葉），統(tǒng)計茶小綠葉蟬的若蟲數(shù)，采用公式2和公式3計算蟲口減退率和防治效果。

蟲口減退率=施藥前蟲數(shù)-施藥后蟲數(shù)施藥前蟲數(shù)×100%（2）

防治效果=

1-空白對照區(qū)施藥前蟲數(shù)×處理區(qū)施藥后蟲數(shù)空白對照區(qū)施藥后蟲數(shù)×處理區(qū)施藥前蟲數(shù)×100%（3）

1.8紙卡與植株的收集及數(shù)據(jù)的處理

霧滴測試紙卡的收集：試驗結(jié)束，待紙卡上霧滴自然晾干，收集各個點的霧滴測試紙卡，置于自封袋中，并做好相應(yīng)標(biāo)記。數(shù)據(jù)使用Excel 2010和DPS處理，圖片用Origin 8.0處理。

2結(jié)果與分析

2.1不同植保機械噴霧處理下的霧滴粒徑大小

處理1和處理2的植保無人機安裝TEEJET110015#噴頭，其在0.3 MPa的噴霧壓力下產(chǎn)生的霧滴體積中徑為146.8 μm，處理3的植保無人機安裝TEEJET11001#噴頭，其在0.3 MPa的噴霧壓力下產(chǎn)生的霧滴體積中徑為130.7 μm，而處理4的植保無人機安裝TEEJET11003#噴頭，其在0.3 MPa的噴霧壓力下產(chǎn)生的霧滴體積中徑為222.4 μm。

2.2不同植保機械噴霧處理下霧滴在茶樹冠層不同位置的霧滴密度分布

由圖2可知，總的來看， 茶樹冠層的霧滴沉積密度為上部>中部>下部。安裝有TEEJET110015#噴頭的植保無人機低空低容量噴霧得到的霧滴密度為24.1～127.4個/cm2，均值75.8個/cm2;安裝有TEEJET11001#噴頭的植保無人機低空低容量噴霧得到的霧滴密度均值為15.0～80.4個/cm2，均值47.7個/cm2;而安裝有TEEJET11003#噴頭的植保無人機低空低容量噴霧得到的霧滴密度為9.2～18.2個/cm2，均值13.7個/cm2?？梢钥闯?，單位面積噴施相同的藥液量的情況下，TEEJET110015#噴頭和TEEJET11001#噴頭所產(chǎn)生的霧滴密度明顯高于TEEJET11003#噴頭產(chǎn)生的霧滴密度，究其原因是TEEJET11003#噴頭霧化產(chǎn)生的霧滴粒徑要遠大于其他兩種噴頭，理論上噴施相同的藥液量的情況下，TEEJET11001#噴頭產(chǎn)生的霧滴密度要大于TEEJET110015#噴頭，但在田間環(huán)境下，TEEJET11001#噴頭產(chǎn)生的小霧滴更易蒸發(fā)和漂移，能夠沉積在作物上的霧滴卻少于TEEJET110015#噴頭。

2.3不同植保機械噴霧處理在茶樹冠層不同位置的沉積分布

由圖3可知，總的來看， 茶樹冠層的沉積量為上部>中部>下部。安裝有TEEJET110015#噴頭的植保無人機低空低容量噴霧得到的沉積量為0.002～1.15 μg/cm2，均值0.58 μg/cm2;安裝有TEEJET11001#噴頭的植保無人機低空低容量噴霧得到的沉積量為0.01～1.38 μg/cm2，均值0.70 μg/cm2;而安裝有TEEJET11003#噴頭的植保無人機低空低容量噴霧得到的沉積量為0～1.14 μg/cm2，均值0.57 μg/cm2。對于傳統(tǒng)的大容量噴霧施藥器械，擔(dān)架式動力噴霧機噴霧得到的沉積量為0.02～0.30 μg/cm2，均值0.16 μg/cm2，背負式手動噴霧器噴霧得到的沉積量為0.01～0.46 μg/cm2，均值0.23 μg/cm2，背負式電動噴霧器噴霧得到的沉積量為0.01～0.65 μg/cm2，均值0.33 μg/cm2?？梢钥闯?，植保無人機噴霧處理能得到較高的沉積量，而擔(dān)架式和背負式植保機械的沉積量卻較低，究其原因是植保無人機噴霧是低容量噴霧，單位面積施藥液量低，藥液濃度高，藥液噴灑在作物上不易流失，所以可以得到較高的沉積量，而傳統(tǒng)的植保機械單位面積施藥液量大，藥液容易流失，造成作物上沉積的藥量少。但是，由于植保無人機飛行高度較高，噴液量又少，容易造成噴灑不均勻，所以其噴霧均勻性還有待提高。

2.4不同植保機械噴霧處理下的農(nóng)藥利用率

由圖4可知，植保無人機低空低容量噴霧的農(nóng)藥利用率為49.3%～58.2%，變異系數(shù)在30.8%～84.1%;傳統(tǒng)的大容量噴霧的農(nóng)藥利用率為33.7%～39.6%，變異系數(shù)在29.6%～46.2%。植保無人機低容量噴霧的農(nóng)藥利用率要比傳統(tǒng)的大容量噴霧的農(nóng)藥利用率高9.7～24.5百分點。但是，變異系數(shù)在一定程度上反映了噴霧的均勻性，從變異系數(shù)可以看出，植保無人機低容量噴霧的均勻性還有待提高。

2.5不同植保機械噴霧處理對茶小綠葉蟬的防治效果

由表2知，施藥后4 d，植保無人機低空低容量噴霧處理的蟲口減退率為80.9%～88.5%，防治效果為85.8%～90.4%。傳統(tǒng)的大容量噴霧處理的蟲口減退率為90.5%～92.1%，防治效果為91.8%～93.2%。在1%的顯著性水平上差異不顯著。施藥后10 d，植保無人機低空低容量噴霧處理的蟲口減退率為74.5%～77.5%，防治效果為72.9%～75.6%。傳統(tǒng)的大容量噴霧處理的蟲口減退率為68.4%～73.8%，防治效果為65.8%～71.6%。在1%的顯著性水平上，低容量噴霧處理對茶小綠葉蟬的防治效果要顯著好于大容量噴霧?？梢钥闯觯脖o人機低空低容量噴霧對茶小綠葉蟬的防治持效期更長。

3討論

本文首次研究了植保無人機低空低容量噴霧技術(shù)防治茶小綠葉蟬，從霧滴粒徑、霧滴密度、沉積量、有效利用率和防治效果上與傳統(tǒng)大容量噴霧做了對比，結(jié)果表明植保無人機低空低容量噴霧質(zhì)量要優(yōu)于傳統(tǒng)大容量噴霧。究其原因是作物葉片都有一定的持液量，超過一定的施藥量，藥液就會發(fā)生聚并而流失掉[5]。在單位面積噴施相同的藥量下，由于植保無人機低空低容量噴霧技術(shù)的單位面積施藥液量低，藥液濃度高，藥液噴灑在茶葉葉片上不易流失，作物葉片上可沉積更多農(nóng)藥，而傳統(tǒng)大容量噴霧技術(shù)的單位面積施藥液量大，藥液容易流失，其農(nóng)藥利用率較低。此外，植保無人機在高山茶園低空低容量噴霧，作業(yè)效率顯著提高，有利于解放茶園勞動力，改善茶農(nóng)勞作環(huán)境，是一種高功效、省力化的植保機械。

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（責(zé)任編輯：田喆）