彌霧機(jī)在板栗冠層的霧滴沉積分布及對(duì)栗大蚜和紅蜘蛛的防效

姜莉莉，王 明，韓 鵬，李 超，孫瑞紅*

（1.山東省果樹研究所，山東 泰安271000；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，北京100193；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，北京100193；4.泰安市徂徠山林場(chǎng)，山東 泰安271211）

板栗 （Castanea mollissima Blume） 屬殼斗科Fagaceae 栗屬Castanea，是我國特色干果之一，年產(chǎn)量超過160 萬t。山東是我國的第一大板栗主產(chǎn)區(qū)，主要分布在魯中南山區(qū)，泰山板栗又被稱為“泰山甘栗”。目前，泰安市板栗種植面積已超過2 萬hm2，為全國板栗集中產(chǎn)區(qū)之一，被授予“中國板栗之鄉(xiāng)”稱號(hào)[1]。

近幾年，板栗產(chǎn)量增長趨緩，原因是栗園管理粗放，果農(nóng)重栽輕管，病蟲害發(fā)生嚴(yán)重。栗大蚜是危害板栗的重要害蟲之一，以成蟲和若蟲吸食板栗新梢和葉背面汁液，導(dǎo)致樹勢(shì)衰弱。板栗紅蜘蛛又稱針葉小爪螨，多以成螨和幼若螨危害葉片正面，造成葉片焦枯及早落[2]。

板栗病蟲害防控不到位的更深一步原因在于，板栗大多種植在山區(qū)或坡地上，部分地區(qū)仍以野生林為主，缺水少路，管理不便，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)部分板栗種植區(qū)與水源保護(hù)區(qū)毗鄰或重疊，病蟲害化學(xué)防控受到限制，安全、精準(zhǔn)防控技術(shù)亟待完善[3]。

植保無人機(jī)作為當(dāng)前農(nóng)業(yè)植保行業(yè)的前沿技術(shù)，以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和作業(yè)特點(diǎn)，已在農(nóng)業(yè)植保市場(chǎng)上引起廣泛關(guān)注。近年來隨著技術(shù)的不斷革新，常溫彌霧噴灑系統(tǒng)和三維環(huán)境感知系統(tǒng)的智能地形評(píng)估能力使植保無人機(jī)的適用范圍和作業(yè)效果不斷提高[4]。

本研究通過評(píng)價(jià)飛防彌霧機(jī)不同噴液量和助劑種類在山地板栗樹冠層的霧滴分布情況，分析噴霧霧滴粒徑大小、霧滴密度、沉積量對(duì)藥劑防治栗大蚜和紅蜘蛛的效果影響，旨在為板栗害蟲的化學(xué)防治提供技術(shù)支持，為提高山地板栗園農(nóng)藥利用率提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

殺蟲劑：5%吡蟲啉乳油（江西中迅農(nóng)化有限公司），100 mL/667m2；22%阿維·螺螨酯（2%阿維+20%螺螨酯）懸乳劑（瑞德豐生物科技有限公司），30 mL/667m2。

助劑：倍達(dá)通（河北明順農(nóng)業(yè)科技有限公司）、Y-20079（河北邁途化工科技有限公司）。

指示劑：誘惑紅（浙江吉高德色素科技有限公司），30 g/667m2。

供試噴霧機(jī)械：極目彌霧機(jī)E-A10M（圖1），由蘇州極目機(jī)器人科技有限公司生產(chǎn)，所用噴頭為離心噴頭。無人機(jī)飛行速度為3 m/s，飛行高度為3 m（圖2）。

圖1 極目彌霧機(jī)Figure 1 Jimu mist sprayer

圖2 彌霧機(jī)作業(yè)過程Figure 2 Operation process of mist sprayer

其它：卡羅米特試紙（2.5 cm×8.0 cm，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所）、FlexStation 3 全波長掃描多功能讀數(shù)儀 （美谷分子儀器有限公司）、Deposit scan 軟件。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)選址于山東省泰安市徂徠山林場(chǎng)光華寺板栗園（N36°01′2.66″，E117°23′8.41″），供試板栗品種為“石豐”，株高3～5 m，株距3.0 m，行距4.0 m。

試驗(yàn)時(shí)間：2019年5月3日，溫度27.0℃～30.4℃，濕度40.2%～58.5%，風(fēng)速0.4～1.8m/s。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6 個(gè)處理，處理1、處理2、處理3 的噴液量分別為3.0 L/667m2、4.0 L/667m2、5.0 L/667m2，未添加噴霧助劑；處理4 和處理5 的噴液量為5.0 L/667m2，助劑分別為倍達(dá)通 （植物油類）和Y-20079（非離子表面活性劑類）。每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)小區(qū)，小區(qū)長約18 m，寬約24 m，隨機(jī)區(qū)組排列。具體處理情況參見表1。

表1 試驗(yàn)處理安排Table 1 Arrangement of experiment treatment

1.3.2 霧滴中徑測(cè)定

采用激光粒度儀測(cè)定各處理的霧滴體積中徑（Dv50）[5]。

1.3.3 指示劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

選取誘惑紅為指示劑，以蒸餾水配置濃度分別為0.5、1.0、5.0、10.0 和20.0 mg/L 的標(biāo)準(zhǔn)溶液。以FlexStation 3 全波長掃描多功能讀數(shù)儀測(cè)定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的OD514值，重復(fù)3 次。以吸光度平均值對(duì)誘惑紅標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 霧滴密度分布測(cè)定

噴霧開始前，分別在每個(gè)小區(qū)任選3 株板栗樹（參見圖3）。以訂書釘將卡羅米特紙卡固定在板栗樹冠層上部（1.5 m 處）和下部（0.5 m 處）的東、西、南、北、中5 個(gè)方位的葉片上，每棵樹共布設(shè)10 張?jiān)嚰?，參見圖4和圖5。噴霧結(jié)束后計(jì)數(shù)紙卡上每平方厘米的霧滴數(shù)，即為霧滴密度（個(gè)/cm2）。

圖3 各處理的取樣點(diǎn)板栗樹分布圖Figure 3 Distribution of sampled chestnut tree in each treatment

圖4 卡羅米特試紙?jiān)诎謇鯓渖喜贾玫哪M直視圖Figure 4 Simulated direct view of indicator paper placed on a chestnut tree

圖5 卡羅米特試紙?jiān)诎謇鯓渖喜贾玫哪M俯視圖Figure 5 Simulated top view of indicator paper placed on a chestnut tree

1.3.5 沉積量分布測(cè)定

試驗(yàn)開始前，將誘惑紅作為指示劑加入配置好的藥液中，濃度為30 g/667m2。噴霧試驗(yàn)結(jié)束后，摘取試紙，每個(gè)小區(qū)（3 棵樹）上部、下部各15 片試紙分別放入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。向自封袋內(nèi)加入10 mL 蒸餾水，充分震蕩洗滌，使誘惑紅充分溶于水中，測(cè)定該溶液的OD514值。根據(jù)1.3.2 中測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算洗滌液中誘惑紅的質(zhì)量濃度，根據(jù)卡羅米特試紙面積換算誘惑紅在板栗樹冠層中的沉積量。

1.3.6 防治效果調(diào)查

噴霧開始前，分別在每個(gè)小區(qū)選取3 株板栗樹（參見圖3）。每株板栗樹的東、南、西、北4 個(gè)方位各選取1 個(gè)枝條，懸掛標(biāo)簽，記錄枝條及葉片上的栗大蚜和紅蜘蛛數(shù)量。

施藥后14 d，調(diào)查各標(biāo)記枝條及葉片上的栗大蚜和紅蜘蛛數(shù)量，計(jì)算各處理的蟲口減退率和防治效果[6]。

蟲口減退率/%=（施藥前蟲口數(shù)-施藥后蟲口數(shù)）/施藥前蟲口數(shù)×100。

防治效果/%=（處理區(qū)蟲口減退率-對(duì)照區(qū)蟲口減退率）/（100-對(duì)照區(qū)蟲口減退率）×100。

2 結(jié)果與分析

2.1 彌霧機(jī)不同噴霧處理的霧滴中徑

由表2可以看出，無人機(jī)噴霧處理作為超低量噴霧，施藥液量小，離心式噴頭的霧化效果也較好。在不使用助劑條件下，3.0 L/667m2、4.0 L/667m2、5.0 L/667m2處理的DV50中徑分別為95.7 μm 、96.0 μm和96.0 μm，處理間沒有顯著性差異。在5.0 L/667m2條件下，助劑1%倍達(dá)通和1%Y-20079 處理的DV50中徑分別為121.7 μm 和108.7 μm，均顯著高于無助劑處理。由此可見，不同噴藥量并不能改變霧滴粒徑大小，而添加噴霧助劑可顯著提高霧滴中徑，其中倍達(dá)通的提高效果顯著高于Y-20079。

2.2 不同噴霧處理板栗冠層的霧滴密度分布情況

表2 不同噴霧處理的霧滴中徑Table 2 DV50 of different spraying treatment

圖6 不同噴霧處理在板栗樹冠層的霧滴沉積密度Figure 6 Droplet deposition density of different spraying treatment in chestnut canopy

由圖6可知，在不使用噴霧助劑情況下，隨著噴液量的增加，板栗樹上層和下層的霧滴密度均有逐漸增加的趨勢(shì)。對(duì)于上層葉片，5.0 L/667m2噴液量的霧滴密度顯著高于3.0 L/667m2噴液量處理；對(duì)于下層葉片，4.0 L/667m2和5.0 L/667m2噴液量的霧滴密度均顯著高于3.0 L/667m2。因此，在一定范圍內(nèi)提高噴液量能夠增加霧滴在板栗樹冠層、尤其是下層葉片的沉降。

當(dāng)噴液量不變時(shí)，板栗樹上下層葉片的霧滴密度受助劑影響不大。在5.0 L/667m2噴液量條件下，1%倍達(dá)通、1%Y-20079 和無助劑處理在板栗樹上層葉片的霧滴沉積密度無顯著性差異，1%倍達(dá)通處理在板栗樹下層葉片的霧滴沉積密度顯著高于1%Y-20079 處理。

2.3 不同噴霧處理板栗冠層的霧滴覆蓋率

由圖7可知，在不使用噴霧助劑的情況下，隨著噴液量的增加，板栗樹上下層的霧滴覆蓋率有逐漸增加的趨勢(shì)，其中5.0 L/667m2噴液量處理在板栗樹上層葉片的霧滴覆蓋率顯著高于3.0 L/667m2噴液量處理。因此，在一定范圍內(nèi)，提高噴液量能夠增加霧滴在板栗樹冠層的覆蓋度。

當(dāng)噴液量不變時(shí)，噴霧助劑對(duì)霧滴在板栗樹的覆蓋率有增益效果，且在相同助劑添加量條件下，倍達(dá)通（植物油類）對(duì)霧滴覆蓋率的增益效果優(yōu)于Y-20079（非離子表面活性劑）。在5.0 L/667m2噴液量條件下，1%倍達(dá)通處理在板栗上部葉片的覆蓋率顯著高于1%Y-20079 和無助劑處理。

圖7 不同噴霧處理的板栗冠層霧滴覆蓋率Figure 7 Droplet coverage rate of different spraying treatment in chestnut canopy

2.4 不同噴霧處理在板栗樹冠層不同位置的霧滴沉積量

由圖8可以看出，在一定范圍內(nèi)，提高噴液量可以增加藥液在板栗冠層的沉積。在不使用噴霧助劑的條件下，5.0 L/667m2處理在板栗上層葉片藥液沉積量顯著高于3.0 L/667m2和4.0 L/667m2噴液量處理。

在噴液量相同條件下，添加助劑有利于增加農(nóng)藥在板栗冠層的沉積量。在5.0 L/667m2噴液量條件下，1%倍達(dá)通和1%Y-20079 助劑處理在板栗下層葉片的霧滴沉積量顯著高于無助劑處理。

圖8 不同噴霧處理的板栗冠層霧滴沉積量Figure 8 Droplet deposition of different spraying treatment in chestnut canopy

2.5 不同噴霧處理對(duì)栗大蚜和紅蜘蛛的防治效果

由表3可知，在一定范圍內(nèi)提高噴液量，可提高藥劑對(duì)靶標(biāo)害蟲的蟲口減退率和防治效果。5.0 L/667m2噴液量處理對(duì)栗大蚜的14 d 防效達(dá)到88.89%，顯著高于3.0 L/667m2和4.0 L/667m2噴液量處理的80.20%和82.96%。4.0 L/667m2和5.0 L/667m2噴液量處理對(duì)紅蜘蛛的14 d 防效分別為90.41%和92.38%，顯著高于3.0 L/667m2噴液量處理的83.45%。

表3 不同噴霧處理對(duì)栗大蚜和紅蜘蛛的防治效果Figure 3 Control efficacy of different spraying treatment on Lachnus tropicalis and spider mites

在噴液量相同條件下，使用噴霧助劑可提高藥劑對(duì)靶標(biāo)害蟲的防效。噴液量為5.0 L/667m2時(shí)，添加1%倍達(dá)通助劑對(duì)栗大蚜的防效達(dá)到92.76%，顯著高于1%Y-20079 的89.31%和無助劑處理的88.89%。

3 討論與結(jié)論

無人機(jī)作為新型植保機(jī)械，攜帶全球定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS），受地理?xiàng)l件限制較少，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，成本低、效率高，省水省藥，適用于我國作物種植面積碎塊化的現(xiàn)狀，發(fā)展前景備受關(guān)注[7]。

本試驗(yàn)評(píng)價(jià)了飛防彌霧機(jī)不同噴液量及助劑在板栗冠層的霧滴沉積分布及對(duì)栗大蚜和紅蜘蛛的防治效果，發(fā)現(xiàn)不同噴液量及助劑類型影響藥劑在靶標(biāo)作物上的沉積，在一定范圍內(nèi)提高噴液量可增加霧滴在板栗冠層的沉積。彌霧機(jī)在飛行速度為3 m/s，飛行高度為3 m 條件下，5.0 L/667m2噴液量處理在霧滴密度、覆蓋率、沉積量等方面優(yōu)于3.0 L/667m2和4.0 L/667m2噴液量處理。

不同類型助劑能夠改變?nèi)芤旱睦砘再|(zhì)、表面張力及溶液粘度，從而改變噴霧粒徑大小。本研究發(fā)現(xiàn)，在5.0 L/667m2噴液量條件下，添加1%倍達(dá)通和1%Y-20079 噴霧助劑處理的霧滴中徑分別為121.7 μm 和108.7 μm，均顯著高于無助劑處理的96.0 μm。袁會(huì)珠等[8]報(bào)道，防治作物葉面爬行類害蟲適宜采用30～150 μm 的殺蟲劑霧滴。因此，添加噴霧助劑對(duì)噴霧質(zhì)量有一定的增益效果，且植物油類助劑（倍達(dá)通）效果優(yōu)于非離子表面活性劑類（Y-20079）。

大量研究表明，農(nóng)藥施用過程中的霧滴粒徑、密度、沉積量等因素影響著霧滴對(duì)病蟲害的防治效果。在5.0 L/667m2噴液量條件下，添加1%倍達(dá)通助劑可在一定程度上提高藥液在板栗樹冠層的沉積，同時(shí)提高對(duì)栗大蚜和紅蜘蛛的防效，達(dá)到減藥控害作用。