植物油混合助劑對(duì)飛防噴霧霧滴沉積效果的影響

沈蘭蘭，馬恒博，黃海燕，錢志剛，葉 珊，蔣 輝，錢濟(jì)華，秦 龍，周曙光

(浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司，浙江建德 311600)

隨著科技的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施也在不斷地改進(jìn)。采用植保無人機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工噴藥，大大減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)力的需求[1]。植保無人機(jī)噴藥具有成本低、效果好、節(jié)省時(shí)間等特點(diǎn)，對(duì)一些突發(fā)性災(zāi)害的應(yīng)付能力強(qiáng)，能夠適用于各種復(fù)雜地形[2]，在中國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

伴隨著植保無人機(jī)的快速發(fā)展，配套作業(yè)的飛防專用助劑也應(yīng)運(yùn)而生，用于解決植保無人機(jī)專用藥劑缺乏導(dǎo)致的兼容性差，霧化效果不佳，以及無人機(jī)施藥特性所致易漂移、易揮發(fā)、沉積量少等諸多問題。國內(nèi)目前常用飛防專用助劑以植物油或其衍生物、農(nóng)用有機(jī)硅、高分子聚合物為主，其中以甲酯化或乙酯化植物油應(yīng)用最為廣泛。甲酯化或乙酯化植物油能增加噴霧液霧滴粒徑，改善噴施過程中飄移和揮發(fā)問題。霧滴粒徑的增加，意味著同等體積藥液產(chǎn)生的霧滴數(shù)少，單位面積有效霧滴個(gè)數(shù)是保證飛防作業(yè)效果的重要參數(shù)，因此，過度增大藥液霧滴粒徑會(huì)影響植保無人機(jī)飛防施藥均勻度。基于這個(gè)現(xiàn)狀，結(jié)合甲酯化或乙酯化植物油的優(yōu)勢與缺陷，筆者開展了植物油混合助劑的研制，以甲酯化植物油與其他類型助劑按特定比例組合，開發(fā)了一款植物油混合助劑——澤夕。本文將通過對(duì)植保無人機(jī)噴霧藥液霧滴沉積的測試，從霧滴粒徑分布和霧滴沉積兩個(gè)維度綜合評(píng)價(jià)澤夕在飛防上的應(yīng)用效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試藥劑

75%肟菌·戊唑醇水分散粒劑、80%烯啶·吡蚜酮水分散粒劑、康丹(美國富美實(shí)公司)；澤夕(浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司)；農(nóng)用有機(jī)硅(浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司)；水劑紅染料(天津秀波科技有限公司)。

1.1.2 試驗(yàn)儀器

霧滴測試卡、雙頭夾、PU管、MG-1型植保無人機(jī)、DP-02激光粒度儀、MATABI手壓式噴霧器、EPSON掃描儀、Depositscan軟件、SPSS軟件。

1.1.3 試驗(yàn)條件

2019年8 月18 日，在浙江省建德市航頭水稻田中進(jìn)行，試驗(yàn)田面積3.33 hm2(50畝)，為規(guī)則矩形，排灌方便，肥力中等。供試水稻為單季晚稻中浙優(yōu)1，2018年6月份種植，試驗(yàn)時(shí)水稻平均株高110 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1.1 霧滴沉降試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在同一水平面上，參照無人機(jī)作業(yè)噴幅選取 3條長度適宜的平行線，每條平行線上分別選取5個(gè)位點(diǎn)布置霧滴測試卡，由此3條平行線構(gòu)成的水平面作為一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。再由無人機(jī)進(jìn)行施藥，通過該試驗(yàn)小區(qū)，飛行結(jié)束后收集霧滴測試卡[3]。試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理(表1)，每個(gè)處理飛行噴霧1次，每次飛行噴霧的作業(yè)參數(shù)相同(表2)，每個(gè)處理的小區(qū)設(shè)計(jì)相同(圖1)。

1.2.1.2 霧滴粒徑試驗(yàn)設(shè)計(jì)

模擬無人機(jī)噴霧，采用手壓式噴霧器連接無人機(jī)專用噴頭進(jìn)行噴霧，將噴頭置于一定高度垂直向下噴霧，用DP-02激光粒度分析儀測定噴霧液粒度，試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理(A：自來水、B：1%澤夕水溶液、C：0.1%農(nóng)用有機(jī)硅水溶液)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖1 霧滴采集點(diǎn)布局示意圖

表2 無人機(jī)作業(yè)飛行參數(shù)

1.2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2.2.1 霧滴沉降試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本次試驗(yàn)將從單位面積的霧滴密度、霧滴覆蓋率、霧滴沉積量這3個(gè)角度來評(píng)價(jià)各處理的霧滴沉降效果，并比較各處理之間的差異性。具體統(tǒng)計(jì)方法如下：首先將收集的霧滴測試卡依次用EPSON掃描(1 200像素)成圖片輸入電腦，再用Depositscan軟件分析霧滴密度(計(jì)數(shù)紙上每平方厘米的霧滴數(shù)，單位：個(gè)/cm2)、霧滴覆蓋率(計(jì)數(shù)紙上每平方厘米的霧滴覆蓋率，單位：%)和霧滴沉積量(計(jì)數(shù)紙上每平方厘米的霧滴沉積量，單位：μL/cm2)，最后用EXCEL和SPSS軟件進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。

1.2.2.2 霧滴粒徑試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本次試驗(yàn)通過DP-02激光粒度分析儀自帶軟件生成霧滴粒徑報(bào)告，統(tǒng)計(jì)報(bào)告中的 D50(噴霧時(shí)噴霧液形成的霧滴體積累計(jì)分布50%時(shí)的霧滴粒徑，單位：μm)、D90(噴霧時(shí)噴霧液形成的霧滴體積累計(jì)分布 90%時(shí)的霧滴粒徑，單位：μm)、100～300 μm (噴霧時(shí)噴霧液形成的霧滴粒徑在 100～300 μm 的百分比)及300～500 μm (噴霧時(shí)噴霧液形成的霧滴粒徑在300～500 μm的百分比)數(shù)據(jù)，最后用EXCEL軟件進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 安全性

施藥后1、3、7、10 d觀察水稻植株的生長狀態(tài)、葉片形狀和顏色，與對(duì)照處理相比，未發(fā)現(xiàn)施藥對(duì)水稻正常生長造成不良影響。表明用無人機(jī)噴霧飛防專用助劑澤夕與各藥劑的高濃度噴霧液對(duì)水稻作物生長安全。

2.2 霧滴密度

從表3可知，無人機(jī)進(jìn)行飛防藥液噴霧后，在噴霧液中添加飛防專用助劑和沒有添加助劑的處理，在同一水平面上的霧滴密度間無顯著差異。對(duì)照處理①霧滴密度為11.169個(gè)/cm2，添加桶混助劑的處理②和處理③霧滴密度分別為12.827個(gè)/cm2和15.260個(gè)/cm2，霧滴密度分別上升 1.658個(gè)/cm2和4.091個(gè)/cm2，從P＜0.05水平分析方差結(jié)果顯示，3個(gè)處理之間無顯著差異，即添加桶混助劑對(duì)噴霧液霧滴密度的影響不大。

表3 各處理同一水平面上的霧滴密度

2.3 霧滴覆蓋率

從表4可知，無人機(jī)進(jìn)行飛防藥液噴霧后，噴霧液中添加飛防專用助劑的處理，在同一水平面上的霧滴覆蓋率最大。對(duì)照處理①霧滴覆蓋率為2.103%，添加桶混助劑的處理②和處理③霧滴覆蓋率分別為4.298%和1.967%，單位面積霧滴覆蓋率上升2.195%和-0.136%。P＜0.05水平分析方差結(jié)果顯示，處理②顯著優(yōu)于處理①和處理③，處理①和處理③之間差異不顯著，即添加飛防專用助劑澤夕能顯著提高無人機(jī)噴霧藥液霧滴的覆蓋率，而常規(guī)有機(jī)硅助劑對(duì)霧滴覆蓋率沒有影響。

表4 各處理同一水平面上的霧滴覆蓋率

2.4 霧滴沉積量

從表5可知，無人機(jī)進(jìn)行飛防藥液噴霧后，噴霧液中添加飛防專用助劑的處理，在同一水平面上的霧滴沉積量最大。對(duì)照處理①霧滴沉積量為0.223 μL/cm2，添加桶混助劑的處理②和處理③霧滴沉降量分別是0.686 μL/cm2和 0.243 μL/cm2，單位面積霧滴沉積量上升 0.463 μL/cm2和 0.02 μL/cm2，P＜0.05 水平分析方差結(jié)果顯示，處理②顯著優(yōu)于處理①和處理③，處理①和處理③之間差異不顯著，即添加飛防專用助劑澤夕能顯著提高無人機(jī)噴霧藥液霧滴的沉積量，而常規(guī)有機(jī)硅助劑對(duì)霧滴沉積量沒有影響。

表5 各處理同一水平面上的霧滴沉積量

2.5 霧滴粒徑

從表6可知，模擬無人機(jī)飛防作業(yè)，添加飛防專用助劑的處理B霧滴粒徑顯著小于對(duì)照處理A和添加常規(guī)助劑的處理B，粒徑為300～500 μm的大霧滴數(shù)顯著少于對(duì)照處理 A和添加常規(guī)助劑的處理B，粒徑為100～300 μm的霧滴數(shù)顯著多于對(duì)照處理A和添加常規(guī)助劑的處理 B。大的噴霧液滴容易從靶標(biāo)滑落，難以附著在靶標(biāo)上，噴霧液的大霧滴數(shù)越多，噴霧液在靶標(biāo)上的沉積量就越小，而粒徑為100～300 μm的霧滴數(shù)越多，噴霧液抗漂移的能力就越強(qiáng)，噴霧液在靶標(biāo)上的沉積量就越大，即添加飛防專用助劑澤夕能顯著提高無人機(jī)噴藥的霧滴沉積量。

表6 各處理同一高度噴施時(shí)的霧滴粒徑

3 討論與分析

本試驗(yàn)分別對(duì)75%肟菌·戊唑醇水分散粒劑、80%烯啶·吡蚜酮水分散粒劑和康丹設(shè)置3個(gè)處理，即分別為不加桶混助劑、加助劑澤夕、加農(nóng)用有機(jī)硅助劑，在無人機(jī)進(jìn)行飛防藥液噴霧后，綜合對(duì)比3個(gè)處理霧滴個(gè)數(shù)、霧滴覆蓋率和霧滴沉積量，情況如下：

從單位面積霧滴個(gè)數(shù)來看，3個(gè)處理之間數(shù)據(jù)差異不顯著，即植物油混合助劑澤夕對(duì)于植保無人機(jī)噴霧霧滴個(gè)數(shù)沒有影響；從霧滴覆蓋率和霧滴沉積量數(shù)據(jù)量看，植物油混合助劑澤夕對(duì)于提升單位面積霧滴覆蓋率和霧滴沉積量效果顯著。由此可證，植物油混合助劑在保證抗揮發(fā)和抗漂移功能基礎(chǔ)上，顯著改善單位面積霧滴個(gè)數(shù)，效果與農(nóng)用有機(jī)硅相當(dāng)。

秦維彩等研究表明，當(dāng)噴霧液霧滴體積中徑為200 μm時(shí)，霧滴覆蓋密度較高[5]。本次試驗(yàn)噴霧霧滴粒徑分析數(shù)據(jù)為，添加飛防專用助劑后，粒徑為100～300 μm的噴霧液霧滴數(shù)量顯著增加，且澤夕處理最多?？梢姡F滴粒徑分布數(shù)據(jù)與霧滴覆蓋率和沉積量的測試結(jié)果相吻合。因此，可以推測粒徑為100～300 μm的霧滴占比越多，霧滴在靶標(biāo)上的沉積量與覆蓋率就越大。

相對(duì)于農(nóng)用有機(jī)硅助劑，澤夕可以顯著提升單位面積霧滴覆蓋率和霧滴沉積量，而農(nóng)用有機(jī)硅助劑對(duì)于藥液霧滴粒徑有所改善，但是對(duì)霧滴覆蓋率和霧滴沉積量幾乎沒有影響。這進(jìn)一步證實(shí)，澤夕除了改善藥液霧滴粒徑分布以外，其抗揮發(fā)功能顯著優(yōu)于農(nóng)用有機(jī)硅，能顯著減少藥液在下行至靶標(biāo)的過程中因外力因素造成損失，保證了更好的沉積效果。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)植物油混合助劑具有控制噴霧霧滴的優(yōu)異性能，有效保證單位面積霧滴個(gè)數(shù)和有效霧滴個(gè)數(shù)，該款產(chǎn)品可以顯著提高噴霧液的霧滴覆蓋率和霧滴沉積量，從而提升植保無人機(jī)作業(yè)效果。