無人機(jī)施藥液量對棉花脫葉效果的影響

蒙艷華，蘭玉彬，梁自靜，馬艷，胡紅巖

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院/ 國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心，廣州510642；2.安陽全豐航空植?？萍脊煞萦邢薰? 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部航空植保重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 安陽455000；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，河南 安陽455000）

我國是世界上重要的原棉生產(chǎn)國和消費(fèi)國[1-2]。棉花采收勞動力缺乏和效率低下已成為限制我國棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一[3-4]。棉花機(jī)械化采收具有效率高、勞動強(qiáng)度低等特點(diǎn)[5]；而化學(xué)脫葉和催熟是機(jī)械采棉的重要環(huán)節(jié)，不僅能促使棉鈴提早成熟，還能有效地減少機(jī)采棉花的雜質(zhì)含量[6-7]。目前，我國棉花脫葉催熟基本上采用機(jī)車噴施化學(xué)脫葉催熟劑，但是機(jī)車在行走過程中，容易損壞已經(jīng)吐絮的棉鈴，同時機(jī)車在地頭轉(zhuǎn)彎時碾壓棉花植株和棉鈴，造成產(chǎn)量損失。近幾年，我國植保無人機(jī)發(fā)展迅猛，其具有效率高、適應(yīng)性廣、突擊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐步受到廣大種植戶的認(rèn)可[8-12]。目前國內(nèi)有關(guān)植保無人機(jī)在棉田噴施脫葉劑應(yīng)用方面的研究主要集中在脫葉劑篩選和脫葉效果及吐絮效果等方面，如張坤朋等[13]探討了植保無人機(jī)噴施不同棉花催熟、脫葉復(fù)合藥劑對棉花的脫葉、催熟效果；馬艷等[14]研究不同植保無人機(jī)噴施棉花脫葉劑對棉花脫葉效果及棉花品質(zhì)的影響。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于脫葉劑容易受到氣候條件和施藥技術(shù)的影響，在不同棉區(qū)及栽培條件下的應(yīng)用效果差異較大，因此及時篩選出植保無人機(jī)在不同棉區(qū)的施藥方式和作業(yè)方案，是推動機(jī)采棉技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)。由于植保無人機(jī)采用的是低容量高濃度施藥方式，在脫葉效果達(dá)到要求的情況下，選擇合適的單位面積施藥液量可以有效提高作業(yè)效率。本研究通過田間試驗(yàn)初步探討了在新疆棉區(qū)高密度種植條件下，不同施藥液量對棉花脫葉效果和棉花主要產(chǎn)量構(gòu)成因素及纖維品質(zhì)的影響，旨在篩選出植保無人機(jī)噴施棉花脫葉劑的適合施藥液量，為植保無人機(jī)科學(xué)噴施棉花脫葉劑提供依據(jù)，助力棉花機(jī)械化采收。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1供試植保無人機(jī)。機(jī)型為安陽全豐航空植?？萍脊煞萦邢薰咎峁┑?WQF120-12 型智能懸浮植保無人機(jī)（下文簡稱“3WQF120-12 型無人機(jī)”），主要性能指標(biāo)如表1所示。

1.1.2試驗(yàn)地情況。試驗(yàn)地選在新疆昌吉回族自治州呼圖壁縣園戶村鎮(zhèn)，地塊長200 m，寬108 m。棉花品種為新陸早64。2017年4月12日播種，一膜6 行，寬窄行距分別為66 cm 和10 cm，平均株高為75 cm，平均種植密度為22.5 萬株·hm-2，噴灑脫葉劑時棉鈴平均吐絮率在45%左右。

1.1.3供試藥劑。540 g·L-1“棉?！睉腋ㄓ行С煞譃?60 g·L-1噻苯?。?80 g·L-1敵草?。褂昧繛?80 g·hm-2，由江蘇激素研究所股份有限公司生產(chǎn)；“棉?！敝鷦ㄍ榛一撬猁}），使用量為720 g·hm-2，由江蘇激素研究所股份有限公司生產(chǎn)；40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）乙烯利水劑，使用量為450 mL·hm-2，由安陽全豐生物科技有限公司生產(chǎn)。

表1 3WQF120-12 型無人機(jī)主要性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)條件與處理。試驗(yàn)共設(shè)9 個不同的施藥量處理（編號1～9），另設(shè)1 個空白對照（編號10，CK，既不噴施藥液，也不噴施清水），見表2。處理1～9 所使用的藥劑種類及每公頃藥劑使用量均為1.1.3 中的3 種藥劑混配及所述的使用量。即每個處理所使用的農(nóng)藥配方及使用量是一致的，區(qū)別在于每公頃用水量不同，即施藥液量不同。棉花脫葉施藥分為2 次，第1 次于2017年9月2日施藥，第2 次于2017年9月9日施藥。不同施藥液量條件下，植保無人機(jī)飛行參數(shù)見表3。

表2 試驗(yàn)處理L·hm-2

表3 不同施藥液量條件下植保無人機(jī)飛行參數(shù)

1.2.2脫葉率調(diào)查。根據(jù)《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則》[15]，每個處理隨機(jī)選擇3 個調(diào)查點(diǎn)，每點(diǎn)調(diào)查10 株，并掛牌標(biāo)記。施藥前調(diào)查整株棉花葉片數(shù)，第1 次藥后5 d、7 d 和第2 次藥后7 d（第1 次藥后14 d）、13 d（第1 次藥后20 d）調(diào)查殘留的綠色葉片數(shù)，計(jì)算無人機(jī)噴施藥劑后的脫葉率。

1.2.3產(chǎn)量、品質(zhì)調(diào)查。待田間吐絮達(dá)到90%左右時，對各處理區(qū)進(jìn)行棉花樣品采收，每個處理采收3 個樣點(diǎn)[15]。每個點(diǎn)在其周圍棉株的上、中、下部共采收25 個吐絮棉鈴，晾干至籽棉含水率低于12%時進(jìn)行室內(nèi)考種和軋花，計(jì)算鈴重、衣分、籽指、衣指；并從中隨機(jī)稱取100 g 皮棉樣品送至農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（安陽）進(jìn)行纖維品質(zhì)檢測。

1.2.4計(jì)算公式及統(tǒng)計(jì)方法。計(jì)算公式：

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用軟件SPSS 19.0 和Origin 8.5 進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施藥液量對棉花脫葉效果的影響

如圖1所示，第1 次藥后5 d，施藥液量為22.5 L·hm-2的平均脫葉率為33.49%，顯著高于施藥液量為15 L·hm-2的處理，與施藥液量為18 L·hm-2的處理差異不大；離層形成后，各處理脫葉率逐漸上升，至第1 次藥后7 d 施藥液量為22.5 L·hm-2的平均脫葉率達(dá)到58.93%，顯著高于施藥液量為15 L·hm-2的處理（47.96%）和施藥液量為18 L·hm-2的處理（51.07%）的脫葉率。結(jié)果表明，藥后5 d、7 d 脫葉劑用藥量相同的情況下，脫葉率隨施藥液量提高而上升，施藥液量為22.5 L·hm-2的處理脫葉效果最佳。

如圖2所示，第2 次藥后7 d（第1 次藥后14 d），第1 次施藥液量為15 L·hm-2的3 個處理中，第2次施藥液量22.5 L·hm-2的處理3 脫葉率為82.05%，顯著高于施藥液量為15 L·hm-2的處理1（75.53%）和施藥液量為18 L·hm-2的處理2（74.15%）。第1 次施藥液量為18 L·hm-2的3 個處理和第1 次施藥液量為22.5 L·hm-2的3 個處理與第1 次施藥液量為15 L·hm-2的3 個處理表現(xiàn)出一致的規(guī)律，即第1 次施藥液量相同的3 個處理中，第2 次施藥液量為22.5 L·hm-2的處理脫葉率均顯著高于其他2 個處理。

圖1 不同施藥量第1 次藥后5 d 和7 d 的脫葉率

圖2 不同處理第2 次藥后7 d（第1 次藥后14 d）脫葉率

圖3 不同處理第2 次藥后13 d（第1 次藥后20 d）脫葉率

如圖3所示，第2 次藥后13 d （第1 次藥后20 d），在第1 次施藥液量不同的條件下，均表現(xiàn)出第2 次施藥液量為22.5 L·hm-2的處理（處理3、處理6 和處理9）脫葉率顯著高于15 L·hm-2和18 L·hm-2的處理；在第2 次施藥量為15 L·hm-2時，以第1 次施藥量為15 L·hm-2的處理1 脫葉率最高（85.74%），顯著高于第1 次施藥量為18 L·hm-2的處理4 （80.30%），但與第1 次施藥量為22.5 L·hm-2的處理7（81.57%）沒有顯著差異；在第2 次施藥量為18 L·hm-2時，以第1 次施藥量為22.5 L·hm-2的處理8（90.45%）為最高，第1 次施藥量為18 L·hm-2的處理5（89.05%）次之，第1次施藥量為15 L·hm-2處理2（85.72%）最低，3 個處理之間無顯著差異；不管第1 次施藥量是15 L·hm-2，18 L·hm-2還是22.5 L·hm-2，第2 次施藥量為22.5 L·hm-2的3 個處理脫葉率均大于90%，其中第1 次施藥量為22.5 L·hm-2的處理9 的脫葉率最高，達(dá)到97.02%。因此，從本試驗(yàn)可以看出，無人機(jī)噴施脫葉劑第1 次采用15～22.5 L·hm-2的施藥量、第2 次采用22.5 L·hm-2的噴液量進(jìn)行噴霧對棉花具有較好的脫葉效果。

2.2 不同處理對棉花主要產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

對田間樣品檢測分析結(jié)果（表4）表明：棉田噴施脫葉劑后，無人機(jī)處理與對照處理在棉花鈴重、衣分、籽指、衣指等主要產(chǎn)量因子上無明顯差異，且處理間也不存在顯著性差異。與空白對照相比，植保無人機(jī)噴施脫葉劑各處理未對棉花主要產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生不利影響。

表4 不同處理對棉花主要產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3 不同處理對棉花纖維品質(zhì)的影響

棉花皮棉樣品經(jīng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部棉花品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)檢測中心（安陽）檢測，結(jié)果表明，無人機(jī)噴施脫葉劑處理與空白對照處理棉花上半部平均長度、長度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長率、馬克隆值等指標(biāo)均無顯著性差異，且無人機(jī)處理間也不存在明顯差異（表5）。說明與空白對照相比，植保無人機(jī)噴施脫葉劑未對處理區(qū)棉花的纖維品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。

3 結(jié)論與討論

研究不同噴施參數(shù)對棉花脫葉率以及棉花主要產(chǎn)量構(gòu)成因素和纖維品質(zhì)的影響，對應(yīng)用植保無人機(jī)噴施棉花脫葉劑具有重要的指導(dǎo)意義。本研究通過改變單位面積施藥液量，比較了不同噴施液量對棉花脫葉效果的影響。第1 次施藥后5 d 內(nèi)未出現(xiàn)降雨，施藥期間日平均氣溫保持在20 ℃以上，有利于藥效的發(fā)揮。結(jié)果表明，植保無人機(jī)噴施棉花脫葉劑在采用合適的施藥液量基礎(chǔ)上，可達(dá)到較好的脫葉效果，滿足機(jī)采棉要求。同時，無人機(jī)噴施棉花脫葉劑對棉花的產(chǎn)量和品質(zhì)無影響，這一研究結(jié)果同馬艷等[14]、姜偉麗等[16]的研究結(jié)果一致。試驗(yàn)具體結(jié)果如下：1）與空白對照相比，噴施脫葉劑可顯著提高棉花的脫葉速率，第2 次藥后13 d，第2 次施藥液量為22.5 L·hm-2的3 個處理和第2 次施藥液量為18 L·hm-2且第1 次施藥液量為22.5 L·hm-2的處理脫葉率均大于90%，達(dá)到了機(jī)采棉采收標(biāo)準(zhǔn)。2）與空白對照相比，植保無人機(jī)噴施脫葉劑對棉花鈴重、衣分、籽指、衣指等產(chǎn)量構(gòu)成主要因素及纖維品質(zhì)指標(biāo)無影響。

新疆棉區(qū)以種植單株結(jié)鈴數(shù)少，種植密度大的品種為主，不利于藥液的沉降，需噴施2 次才能達(dá)到較好的脫葉效果。

航空植保作為一項(xiàng)方興未艾的技術(shù)，受到各界的廣泛關(guān)注，以其精準(zhǔn)、高效、安全的獨(dú)特優(yōu)勢，正在推動我國植保器械、植保技術(shù)的快速發(fā)展，提升我國農(nóng)作物病蟲害防治水平，增強(qiáng)機(jī)械化和植?，F(xiàn)代化發(fā)展水平[17-19]。但目前其發(fā)展?fàn)顩r還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足我國農(nóng)業(yè)病蟲害防治的需求。因此，針對不同作物及不同栽培方式，增強(qiáng)植保無人機(jī)性能，探索匹配的施藥技術(shù)，研究制定合理的作業(yè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是推動我國航空植保健康發(fā)展的重要保障[20-21]。